基于數字化的變電站自動化技術研究

周 圍

國網河南省電力公司信陽供電公司，河南信陽 464000

基于數字化的變電站自動化技術研究

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國網河南省電力公司信陽供電公司，河南信陽 464000

變電站作為我國電力系統的重要組成部分，在電能輸送中發揮著不可替代的重要作用，數字化變電站實現了變電站系統的標準化和網絡化，并且通過應用自動化技術，極大地提高了變電站運行的安全性和穩定性，推動我國電網建設的快速發展。本文簡要介紹了數字化變電站建設的基本架構，分析了數字化變電站系統的應用現狀，闡述了基于數字化的變電站自動化技術應用優勢，以供參考。

數字化；變電站；自動化技術

隨著現代化科學技術的發展，傳統變電站已經無法滿足電力系統運行需求，而數字化變電站應用大規模集成電路，運用通信網絡、繼電保護自動化、計算機等專業領域的先進技術，逐漸實現了變電站電氣設備的智能化和網絡化，自動化技術在數字化變電站中的應用，實現了信息共享，為變電站管理和維護提供了更加便利的條件。

1 數字化變電站建設的基本架構

1.1 站控層

站控層是數字化變電站系統中非常關鍵的結構，其主要用于定時登錄數字化變電站系統數據庫，實時刷新數據庫信息，按照數字化變電站運行要求，采集調度中心相關數據信息保存在數據庫中，并且將相關指令和信息向變電站的間隔層和過程層進行反饋。同時，工作人員可在數字化變電站的站控層進行在線編程，實現良好的人機交互，并且可實時監控變電站系統的運行狀態，基于變電站系統網絡在線修理和維護間隔層和過程層出現的運行故障，實現了數字化變電站故障分析、診斷和維護的自動化和智能化。另外，數字化變電站站控層具有觸控、打印、預警、顯示等操作功能，可以很好地保障數字化變電站安全運行。

1.2 間隔層

數字化變電站間隔層主要通過實時匯總變電站系統數據信息，有效控制一次設備和系統線路的繼電保護。同時，間隔層實現了數字化變電站間隔操作的控制鎖止，可優先獲得控制命令、運算、整體分析、數據采集等控制權，在數字化變電站系統中發揮著銜接過渡的作用，并且基于變電站通信系統，間隔層中的各種電氣設備實現了相互對話、信息共享的功能[1]。

1.3 過程層

數字化變電站過程層通過檢測諧波分量、相位、電流和電壓，根據間隔層電氣設備運行情況，結合這些參數，計算出變電站的電能量、無功功率和有功功率。其次，檢測數字化變電站運行情況，做好壓力、電解液密度、溫度、絕緣等級等數據統計，匯總這些數據信息傳送到數字化變電站系統服務器上，有效控制數字化變電站具體操作，包括開關分合控制、斷路器隔斷控制、升壓器接頭控制、直流電源和交流電源充放電控制、電感電容投切控制等。

2 數字化變電站系統的應用現狀

2.1 可靠性較低

數字化變電站系統過程層引進了很多電氣設備，需要設置合并器，但是在變電站實際應用中，合并器頻繁地進行數據交換，會嚴重影響數字化變電站運行的穩定性和可靠性。數字化變電站系統采用數字化信息傳輸，容易出現保護動作延時、誤碼等問題。并且，電子式互感器和光電式互感器工作方式和結構特點具有特殊性，使得數字化變電站無法順利對互感器進行比差、角差的現場試驗，也不能順利開展極性試驗，在電氣設備帶電投運后，影響接線檢驗的可靠性和準確性。

2.2 保護不足

數字化變電站運行條件下，部分線路的間隔保護和保護校驗比較復雜，操作難度較大，變電站系統所需的電壓量和電流量無法從常規繼電保護裝置中獲得，由于數字化變電站電壓量和電流量要先通過合并器才能流入保護系統，但是試驗過程中需提供標準的電壓量和電流量，并且自帶合并器才能進行模擬試驗，實現數字化變電站的誤差保護，這給電壓量、電流量保護校驗帶來很大麻煩[2]。當前，數字化變電站主要基于IEC61850通信協議，實現二次設備、一次設備的信息通信，但是受到技術方面的限制，數字化接口和通信還存在一些問題，影響了數字化變電站保護的可靠性和穩定性。另外，IEC61850通信協議沒有明確變電站的安全保護設置，由于該協議的標準性和開放性，給數字化變電站系統埋下很多安全隱患。

3 基于數字化的變電站自動化技術應用優勢

3.1 建立了統一的信息共享平臺

數字化變電站基于IEC61850通信協議，實現二次設備和一次設備的網絡化、智能化，基于同一個通信網絡，該變電站的監控、計量、測控、保護等模塊接收諧波、電壓、電流等信息，發送控制信息，不用再為數字化變電站的不同功能構建信息執行、傳輸和采集系統，構建統一的功能模型、數據模型和信息模型，通過通信服務接口、對象建模，實現數字化變電站電氣設備的互操作和信息共享，使控制中心和變電站系統實現無縫通信，可有效提高數字化變電站的互操作性，實現信息在數字化變電站支持系統和各種運行系統的共享，減少數字化變電站重復建設和運行維護總投資成本。

3.2 更新變電站功能

數字化變電站通過通信網絡實現各種電氣設備之間的信息交換，若數字化變電站需要進一步擴大系統規模或者增加一些個性化功能，只需要在通信網絡平臺上設置新的系統模塊或者引入新設備，不用將原有設備更換掉，極大地減少數字化變電站的建設成本，節約各種資源，簡化數字化變電站運行操作，不斷提高將數字化變電站的運行效率。

3.3 有效提升變電站運行可靠性和安全性

傳統變電站系統的電氣設備和通信設備主要通過電纜線路接收和傳輸數據信息，需要耗費大量的人力資源和電纜資源，并且維護檢修難度較大，成本很高。數字化變電站主要采用光纖線路，有效解決了普通電纜線路的電磁兼容問題，實現了數字化變電站高低壓系統的電氣隔離，極大地減少了變電站系統調試保護、設備檢修的工作量。另外，數字化變電站系統用網線或者光纖通信替代傳統二次回路接線，消除了二次回路的絕緣、接觸隱患[3]，極大地提高了數字化變電站的可靠性和安全性，節省了變電站系統運行維護的大量人力、物力和財力。

3.4 提高了測量精度

傳統變電站系統二次設備和一次設備信號采集和互感器模擬信號輸送過程中存在附加誤差，而數字化變電站系統中設置了多個電子式互感器，數字信號采集準確度較高，這樣可保障數字化變電站計量系統、測量系統和保護系統的精度，有效提升數字化變電站的運行效率和工作質量。同時，數字化變電站的電氣量測模塊重量輕、體積小，智能開關設備系統應用集成化電路模塊，按照一體化機電設計理念，合理布置數字化變電站電氣設備，實現各種功能的組合優化。

4 結論

基于數字化的變電站自動化技術推動了我國電網的自動化、數字化和智能化發展，結合數字化變電站的基本結構設置情況，針對當前數字化變電站運行現狀，實現自動化技術在數字化變電站的有效應用，提高變電站系統運行的穩定性和可靠性。

[1]汪洋.數字化變電站繼電保護系統的可靠性研究[D].安徽理工大學，2015.

[2]高翔.數字化變電站若干關鍵技術研究[D].浙江大學，2008.

[3]鄭旖柏.數字化變電站及其過程總線研究與設計[D].湖南大學，2011.

TM6

A

1674-6708（2015）142-0130-02