常規(guī)綜自站數字化改造的可能性

李建龍， 李新利， 朱世梅， 楊振君

(承德供電公司,河北 承德 067000)

常規(guī)綜自站數字化改造的可能性

李建龍， 李新利， 朱世梅， 楊振君

(承德供電公司,河北 承德 067000)

作者介紹了西地變電站110kV變電站數字化改造后的特點，通過數字站和常規(guī)站在技術和經濟方面的比較，說明了數字站在安全性、可靠性、測量精度、抗干擾性能等方面的優(yōu)勢，同時闡述了今后數字化變電站技術擴展的方向。

數字化；變電站；改造；IEC61850

數字化變電站是變電站自動化技術的發(fā)展方向，就目前技術發(fā)展現狀而言，數字化變電站是由電子式互感器、智能化開關等智能化一次設備、網絡化二次設備分層構建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。110kV西地站數字化改造于2007年9月投入試運行，其采用了基于IEC61850標準的數字化變電站系統架構技術；傳統互感器及純光學電子互感器在數字化變電站中的應用技術；傳統高壓電器實現智能化控制技術；基于以太網數字接口測控保護裝置技術；基于GOOSE機制控制及保護技術；基于光纖簡化的二次系統體系架構等關鍵技術。

1 目前常規(guī)變電站自動化系統存在著很多技術和經濟的局限性

1.1 二次設備之間存在互操作性問題

（1）二次設備缺乏統一的信息模型規(guī)范和通信標準。為實現不同廠家設備的互聯，必須設置大量規(guī)約轉換器或保護管理機，增加了系統復雜和設計、調試和維護的難度，降低了通信系統的性能。

（2）當變電站二次設備選擇不同廠家產品時，全站自動化系統設備互聯成了變電站投產前必須重點安排的一項復雜工作。常常因為設備之間互聯通信不暢等原因拖延調試工作周期，使變電站不能按期投運;并且給后期運行維護帶來許多不便，給安全生產帶來很大的隱患。

1.2 傳統電流、電壓互感器的問題

電壓等級越高，短路電流越大。為解決絕緣和傳變特性，必須是體積增大，設備得更加笨重，安裝運輸極不方便。暫態(tài)傳變特性差。高壓系統中要求保護動作速度快，改善暫態(tài)傳變特性需增加投資。電流互感器二次側輸出對負載要求嚴格，超高壓變電站占地面積大，從開關場到控制室的二次電纜可達200米，為保證傳變精度，增加電纜截面也不能解決問題。傳變大電流時，會出現鐵芯飽和現象，使得差動保護難以實現。

1.3 二次電纜對系統可靠性的影響

雖然現有的變電站自動化系統實現了設備的智能化，但這些智能設備之間以及智能設備與一次系統設備和變電站自動化系統之間仍然采用電纜進行連接。電纜遭受電磁干擾和一次設備傳輸過電壓可能引起二次設備運行異常；在二次電纜比較長的情況下由電容禍合的干擾可能造成繼電保護誤動作。

1.4 設備選擇的限制造成成本和加大

（1）一次設備和二次裝置之間依然采用電纜硬連接方式，需要敷設了大量的二次電纜。這無論是對設計、施工還是運行維護都存在很大的工作量，并形成可觀的成本。

（2）信息共享困難。常常存在多套并行的應用系統，卻未實現變電站內的公用信息共享，因此不便擴展、難以維護，加大了變電站整體造價及運行維護成本。

（3）站內各種二次設備無法互操作。各種二次設備采用私有協議和不兼容的網絡，使變電站造價及調試、運行、維護成本大為增加。

2 改造后數字化變電站的特點和優(yōu)勢

通過數字化變電站技術改造，能夠比較好的解決現有變電站自動化技術存在的上述缺陷。數字化變電站具有簡潔的二次接線、更好的保護性能、一致化的計測精度、較高的設備使用效率、更高的系統可靠性，同時數字化變電站設備具有很高的互操作性，設備較易維護和更新，信息實現共享的特點。因此，將傳統變電站改造為數字化變電站將是必然趨勢。

通過數字化改造，可以實現以下目標：

（1）通過過程層數字化，取消大量電纜硬連接，降低系統成本。

（2）采用IEC61850標準，實現不同廠家設備的互操作，消除站內信息孤島。設備的互操作性使得用戶可以選擇最好的系統部件，大幅改善系統集成、現場驗收、監(jiān)視診斷和運行維護等的費用，節(jié)約大量時間，增加自動化系統使用期間的靈活性。

（3）優(yōu)化功能布局，減少設備數量，簡化二次系統。因此，對常規(guī)變電站進行數字化改造，對于建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和科技創(chuàng)新型電力企業(yè)，通過節(jié)能調度實現節(jié)能降耗，通過標準化實現信息共享和系統的互聯互通，減少投資，降低維護工作量，提高效率和效益，提高大電網的安全穩(wěn)定水平和災變防治能力，提高電網生產的科學、智能決策水平，顯著提高電網生產效率具有重要的現實意義。

3 數字化變電站技術擴展的方向

西地數字化變電站的建設，采用數字化技術使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數字化，將保護、控制、數據采集功能集成在最少的平臺上，進行了高度的集成。特別提出繼電保護的高度集成化，要實現1對N保護功能。為我們今后的數字化建設提供了寶貴經驗，因此我們提出區(qū)域數字化電網建設，區(qū)域數字化電網建設對通信網提出了較高的要求。要求通信網可靠，在一條光纜中斷時不影響整個系統通信，在一套光傳輸設備故障時不影響其它網元的業(yè)務傳輸，能夠提供多業(yè)務接入，組成綜合數據網，提供100M以太網接口、語音接口、低速數據接口和視頻接口等。

常規(guī)的綜合自動化變電站二次設備及控制均在站內實現。而且全部是1∶1面向間隔，隨著電網通信設備的發(fā)展，通信能夠滿足100M的站間通信要求，集中建立中心控制站，中心控制站的保護設備一套裝置可控一個站或多個變電站線路或變壓器保護，大大減少設備總數，減少投資，而且站內二次設備全部簡化其中到中心控制站，實現保護1∶N或N∶N保護和控制，站內只有一次設備和通信設備，減少站內檢修、調試及基建費用。

[1]高翔.數字化變電站應用技校術[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]陳立新,張寶健.數字變電站系統（D PSS）的研究與設計實現[M].北京:煤礦機械出版社,2005.

TP2

A

1005-1554（2010）02-0032-02

2009-11-09

李建龍（1974-），男,河北隆化人，承德供電公司高級工程師。