数字化变电站实用技术分析

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摘 要 伴随着科技的不断进步，作为新型技术的光电互感技术和数字化技术以及计算机网络技术等多项技术都得到了不断地完善和发展，为数字化变电站的应用提供了坚实的技术基础。本文首从数字化变电站的概念入手，分析了数字化变电站的技术特点，并对其在实际中应用进行了分析和探讨，希望对日后的相关工作提供一定的借鉴作用。

关键词 数字化变电站；实用技术；硬件设备；系统结构

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0073-02

1 数字化变电站概述

1.1 数字化变电站概念

作为目前我国智能电网建设过程中重要组成部分的数字化变电站，就是以变电站系统中的所有设备为参考对象，以高速化的互联网平台为基础，对各类信息实现数字化的过程，促使数据之间的互相操作和资源共享的实现，并在此基础之上，实现了各类数据信息管理功能的一种新型变电站。数字化的变电站也就是一种具有高度智能化的高压设备、网络化的二次设备，同时也是一种电子式电流电压互感器。从结构内容上，数字化变电站技术分为了三个层面：包括过程层、间隔层和站控层。

1.2 数字化变电站特点

现阶段在我国投入运行的变电站中，大部分还都是以传统的机构为主，在数据信息的采集和处理等方面集中优化程度还不是很高，对变电站系统中各类设备的运行维护还主要是以定期进行年检。而数字化变电站的应用，对于促使整个电网系统的供电可靠性、稳定性以及运行安全性等多方面内容都有了显著的提高。

数字化变电站不管是一次设备还是二次设备部分相比于传统的变电站都有着明显的区别，其中一系列新型技术的应用给现行的数字化变电站系统也提出了新的要求，使得变电站在很多方面都发生的巨大的变化，其变化具体包括以下几方面内容。

1）系统分层的改变：数字化变电站最大的特点就是三层结构模型，该特点实现了数字化变电站系统的各个部分的拓展功能以及不同数据之间的有效互通，有效地推动了变电站的拓展工作。2）数据采集工作的改变：因为数字化变电站系统中一次系统和二次系统的分离，促使变电站内的各项数据采集工作的精确度和集成度都有了显著的提高。3）设备检修工作的改变：在数字化变电站的检修工作中，状态检修作为一种主要的检修方式得到了广泛的应用，其检修作用也得到了最有效的发挥，不仅仅实现了对一次设备的状态检修，同时也囊括了对二次设备的检修工作。4）系统结构的改变：数字化变电站具有占地小的系统设备，操作极为轻便，也给数字化变电站的一体化设计提供了保障。系统中的各类硬件设备在结构上都具有一定的匹配性，这也给设备的整体安装和后期运行带来了极大地便利。5）数据共享的改变：数字化变电站内的各类数据信息首先需要完成的就是数模之间的有效转换，由此使得系统的所有结构装置都具有特定的数字化逻辑模型功能，在通过网络平台，真正的实现了资源的有效共享。

2 数字化变电站的基本构成

数字化变电站的主要硬件构成包括以下三方面内容。

1）光电互感器。光电互感器的应用通过光电子技术和光纤传感技术的有效应用，有效的实现了对电力系统内部的电压和电流测量，同时它综合了光学电流互感器和光学电压互感器两种互感器形式。光电传感器的工作原理同传统的电磁式传感器原理相比具有一定的差异，光电互感器是以光纤传感原理和电子测量原理为理论基础，使得光电传感器具有了比较宽的频率范围和良好的线性度，其输出的也都是一些弱点模拟信号或者数字信号，为数字化保护和测试设备的接口工作提供了极大地方便。从结构上，光电传感器可以划分为有源传感器和无源传感器两大类，而从功能上又分为电子式电压传感器和电子式电流传感器两类。

2）智能化的一次设备。一次设备属于电网系统中最基本的单元结构，其智能化程度的高低对整个电网智能化水平也有着直接的关系。现阶段，我国对于智能化一次设备还没有一个明确的标准和定义。通常情况下，智能一次设备可以理解成是一次化设备和智能组件的有机组合，具有数字化的测量方式、网络化的控制形式、可视化的状态监控、一体化的功能等多项特点的高压设备。在数字化变电站一次设备完成智能化后，赋予了设备较高的稳定性和安全性，一般所收集到的数据信息都是数字信号，具有良好的自我诊断和自我恢复的功能特点。智能化的一次设备，对于设备的可靠性运行等方面的研究工作中，利用智能化特点能够掌握到更加准确的数据信息；另外为了更好地将系统的状态检修机制进行推进，其中设备的运行评估工作和系统故障的在线分析工作都是十分重要的，它给电站系统的检修日期的确定提供了依据，同时确保了状态检修工作优势的最好发挥。数字化变电站的硬件设备除了光电互感器和智能一次装置外，还有合并单元、数字化保护控制装置以及通讯装置等，这里不做详细介绍。

3 数字化变电站实例研究

1）项目概况。某220KV的数字化变电站系统中所采用到的就是光电传感器、智能一体化单元、数字化计量和智能终端，并利用了符合标准的智能化二次设备和监控系统，其具体项目情况如下表1所示：

2）项目方案的确定和分析。目前，我国数字化变电站的设计方案具体有两种，其一就是在间隔层和站控层层面上应用IEC61850模式，而在过程层中应用的还是比较常规的设计手段，这一种方案比较适用于220KV等级以上的数字化变电站；其二就是在数字化变电站的三个层面上都应用IEC62850模式，这种模式比较适用于电压等级在220KV以下的变电站中。

本研究工程项目所利用的就是第二种的设计方案，在数字化变电站的三个层面上都应用IEC61850模式，主要存在3中设计方案，现具体介绍其中两种。

方案1：在该方案中，采用的是光纤点对点式交流，智能终端完成了成对配置，下层的智能终端安装在了过程层中，采集到的相关信息通过光纤技术实现由下层终端向上层智能终端的传输，并对接收到的上层智能终端的指令完成对一次设备的控制；上层智能终端一般安置在了间隔层，通过电缆装置与保护装置进行有效的链接。这一种配置方式是最为容易实现的，一般广泛的存在于传统的变电站改造过程中，但是因为智能终端的智能化水平低下，所以也就造成了整个智能变电站数字化水平也不是很高。

方案2：本方案与上述方案1显著的不同就是，取消了在间隔层上存在的上层智能终端，将智能终端全部都安排在了过程层，智能终端、保护以及监控等多方面的内容都是通过交换机来获取采样信息，使得GOOSE网得以形成，交流采样不接入过程层，其采用的也是IEC61850所规定的点对点方式。这种交流采样和网络的组合形式具有良好的稳定性和可靠性，在目前的应用中也属于比较常见，而且也比较实用。

4 结论

目前，随着我国数字化变电站技术的日趋完善，越来越多的数字化变电站将会被陆续投入运行过程中来，给变数字化电站的前期运行积累了大量的经验。同时伴随着我国科技水平和经济实力的不断提高，我们也必将会向着更强更大的智能电网迈进，从而发挥出其强大的支柱性作用。

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