数字化变电站建设中的难点及措施综述

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摘要：随着我国经济的发展和科技的进步，逐渐出现了智能化开关和电子式互感器等机电一体化设备，变电站建设也走进数字化发展的新阶段。本文从数字化变电站的特征处入手，简要探讨了数字化变电站建设中的难点，并由此而提出了一系列解决策略，以期能为所需者提供借鉴。

关键词：数字化；变电站；难点；对策

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：

科技的发展让数字化技术发展成为现在全世界科技发展的最前沿阵地之一，由此也就催生了数字化变电站的建设。数字化变电站直接促进着变电站综合自动化水平的提高，是我们在将来建设变电站的主攻方向。伴随着智能化电气的发展步伐，智能化开关和电子式互感器等的出现、在实时系统中现代计算机高速网络技术的开发利用及运行变电站培训操作仿真等日趋成熟，变电站走到数字化发展新阶段。本文从数字化变电站的特征处入手，简要探讨了数字化变电站建设中的难点，并由此而提出了一系列解决策略，具有一定的现实和指导意义。

一、数字化变电站的特征

数字化变电站指的是变电站内所使用的一次电气设备和二次电子装置等均能够实现数字化的通信，并由此而建立一整套变电站全部统一的数据通信平台和数据建模，进而能够达到智能装置间相互进行操作的性能。从此定义出发，我们看出数字化变电站有以下优势和特征。

1、数据采集数字化

和普通所用的常规变电站相比较，数字化变电站自身所具有的一个最主要标志是充分的利用好数字化电气量测系统，并通过它来收集电流、电压等电气量数据，进而实现各数据从源头开始的数字化，达到信息集成、网络通信以及数据共享的目的，其可以为实现最终的信息应用集成化、引导并为常规变电站由基本的装置冗余向更高级别的信息冗余进行转变提供基础。数字化变电站可以有效地破除常规变电站在保护、控制、监视、量测和故障录波等阶段功能单一、相互独立的装置模式弊端，改变硬件重复配置、信息不共享、投资成本大等状态。

2、系统分层分布化

纵观数字化变电站的发展，我们看到其基本上是经历了一个从集中式向分布式转变的过程，由此也就给变电站自动化的实现提供了有力保障。现阶段所使用的是第二代分层分布式变电站自动化系统，此系统基本上是都使用了成熟的网络通信技术和开放式的互连规约，进而可以更加完整有效地做好变电站信息的记录，大大提升系统响应的速度。同时，伴随着数字化变电站系统引入到过程层当中，传统的信息应用模式也有了根本变化，越来越模糊的一次设备与二次设备界限，二者更多的是进行有机地联系，信息交互基于网络而更加广泛，这些都符合了未来技术的成熟发展。

3、系统结构更加紧凑

对于数字化变电站所使用的电气量测系统，其自身有着体积小、重量轻等特点，进而可以在智能开关设备系统中进行集成，并按变电站机电一体化的设计理念做好设备的布置和自身功能的优化组合。作为一次智能设备组成部分的故障录波、测控、保护装置等都有了较为良好的返过程化设计，这就让我们的系统结构变得愈发的紧凑和完善，大大简约了系统配置、维护和工程实施

二、数字化变电站建设中的难点

虽然上文提到了数字化变电站有着如此之多的优点，但我们也要清醒的看到在实际的建设中，还是会有着种种问题和难点需要我们解决，主要表现为：

1、稳定性难点

众所周知，电气测量系统的稳定性对数字化变电站的建设至关重要。比如，非常规互感器包含的光电传感器和光纤二次回路通信网络的稳定性和可靠性可以直接影响数字化变电站采集数据的稳定性。如果互感器存在测量精度偏差的话，会直接影响到变电站的顺利建设。这是由于发光源器件发光强度下降、不同材料的维尔德常数受到外界影响以及线性双折射现象造成的。要顺利建设数字化变电站，必须对造成传感头误差的各种因素进行详细分析，并尽量减小误差。

2、光电/电子式互感器难点

从目前来看，变电站的光电/电子式互感器的产品可选型号极其少，而且少数高压电等级的电流互感器变数较大，所以这不能完全满足数字化变电站的建设需要。同时由于光电/电子式互感器本身的工作方式与结构特点，致使互感器的笔差、角差现场试验不能顺利运行，甚至极性试验也无法顺利开展。只有在仪器设备投运带电之后才能检验出接线的准确性，这使得数字化变电器的建设具有一定的滞后性。

3、网络选型难点

数字化变电站系统中的信息采样、保护算法及其控制命令的形成是由网络系统中多个CPU 所共同完成的。如何控制好信息的同步采样和保护命令的快速输出是一个复杂的难点问题。要实现这两项任务，最基本的条件就是现代网络的适应性，关键是要提高网络通信速度和制定适当的通信协议。如今，以太网已经全面进入工业自动化过程的控制领域，但如何将其应用在数字化变电站的建设之中，仍有待进一步的研究。

4、IEC61850 通信协议应用难点

IEC61850 通信协议并没有对变电站系统的安全性做任何规定，协议本身的标准性与开放性也给变电站的安全建设带来潜在的隐患。如何在建设数字化变电站的过程中做到保证二次系统信息的可用性、完整性、保密性与确定性是建设者们仍需仔细考虑的技术问题。

三、建设数字化变电站的对策

1、实行逻辑连接虚拟化

在建设数字化变电站过程中，设备间的联系要依靠GOOSE 网络来完成，其逻辑关系也要依靠 GOOSE 网对应表来实现，这种做法可以完全替代传统的电缆控制连接，实现数字化变电站的兼容性和可靠性。因此，数字化变电站要严把工程调试关，利用GOOSE 网络，将设备传动性等功能的检验和设备兼容性做细做足。

2、合理选型

由于数字化变电站建设最首要考虑的因素是安全稳定性，所以在数字化变电站建设的试点阶段一定要对采用的设备进行充分、科学的试验验证。在已有运行范例的产品中选择合适的型号，这样可以有效降低运行风险。另外，电子式互感器是数字化变电站的重点设备，所以在相关设备的采购上必须慎重，要对市场上已有产品的运行情况做了充分调研之后再进行选型，保证数字化变电站设备的安全可靠性。比如，如果采用无源电子式互感器，一定要充分考虑到这种互感器的优点和缺点，优点是技术难度较小、原理简单，缺点是其系统是由分立元件组成的，结构复杂，抗振动能力较差，在进行互感器选择时，一定要结合变电站建设的实际情况。

3、修订变电站建设的工作规程和标准

为建设好数字化变电站，我们可以站在其应用技术框架的之上，结合数字化变电站主要特征及过往标准、规程，完善相应的技术标准，推出新检验方式和手段，更好的实现数字化变电站新技术应用，并为其提供科学扎实的技术保障机制。如在我们进行数字化变电站建设之前，要做好对电子式互感器对线路差动影响、电子式互感器校验、电压切换和电压并列及故障录波器、信息子站实现等情况的掌握，做到工作的有备无患。

4、建立二次系统的状态检修体系

现在，对于数字化变电站所使用的二次系统状态检修体系，绝大多数都是采取的基于预防性计划检修为主的机制，而此类的检修机制有可能会造成即使设备状态较好也有相对频繁地检修，一定程度上有着检修的盲目性。因此，在我们进行数字化变电站的建设之前，就要提前做好二次系统的状态检修体系建设，利用设备完善可靠的实时在线检测功能，根据所监测到的数据以及诊断到的结果，为建设数字化变电站提供合适的信息支持。

结论

数字化变电站自动化水平高、功能强，可以有效地降低值班员监视、操作的工作量，大大缩短了维修周期，已成为众多电力专家和技术员的选择。作为今后变电站系统发展的主攻方向，数字化变电站建设将会是复杂而长期的系统性工程，需要我们全体电力人员共同努力，不断解决遇到的各类问题，推动我国电力事业的不断发展。

参考文献：

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[2] 方熙,陈会周.智能化全数字化变电站调试浅析[J].安徽电力.2010(03).

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