數(shù)字化變電站的應用探討

余海波廣西藍川設計有限公司，廣西南寧 530020

數(shù)字化變電站的應用探討

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隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展，以及通信標準協(xié)議的不斷推廣，數(shù)字化變電站的建設已由理論研究階段走向工程實

踐階段，可以說，推廣應用數(shù)字化變電站技術(shù)具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟意義。本文以某城市電網(wǎng)為例，在結(jié)合數(shù)字化變電站技術(shù)的特點和優(yōu)勢的基礎上，詳細介紹了數(shù)字化變電站技術(shù)在該城市電網(wǎng)中的應用，以推動數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展和實用化。

數(shù)字化變電站；優(yōu)勢；應用效果

0 引言

近年來，數(shù)字化變電站的相關(guān)技術(shù)獲得了更多的關(guān)注。數(shù)字化變電站是利用數(shù)字化技術(shù)使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，其基本特征為設備智能化、通信網(wǎng)絡化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化等，其技術(shù)同常規(guī)變電站相比具有諸多優(yōu)勢，能為數(shù)字化電網(wǎng)以及廣域控制技術(shù)的發(fā)展奠定良好基礎。

1 數(shù)字化變電站的特點和優(yōu)勢

數(shù)字化變電站的一次設備和二次設備均采用智能設備，設備間交互的信息均按統(tǒng)一模型數(shù)字化。數(shù)字化變電站較常規(guī)變電站有以下特點和優(yōu)勢：第一，提升測量精度。數(shù)字化變電站采用的是輸出數(shù)字信號的電子式互感器，數(shù)字化的電流、電壓信號在傳輸?shù)蕉卧O備和二次設備處理的過程中均不會產(chǎn)生附加誤差，能提升保護、測量和計量等系統(tǒng)的系統(tǒng)精度；第二，提高電力系統(tǒng)安全可靠性。數(shù)字化變電站二次設備和一次設備之間使用光纖通信，不僅可以實現(xiàn)電氣信號的徹底隔離，還可以從根本上解決傳輸通道的抗干擾問題。同時也不存在難以滿足電力系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保、安全需求的問題，便于大電網(wǎng)的集中控制和管理，能減少土建規(guī)模和占地面積，大大節(jié)約建設成本；第三，提高信號傳輸?shù)目煽啃?。由于?shù)字化變電站的信號傳輸多采用計算機通信技術(shù)來實現(xiàn)。通信系統(tǒng)在傳輸有效信息的同時傳輸信息校驗碼和通道自檢信息，可以杜絕誤傳信號和監(jiān)視通信系統(tǒng)的完好性；第四，有效降低運行維護工作量。由于光電式互感器采用的是絕緣材料來填充設計的，因而不存在補油、補氣，不存在電磁式電壓互感器二次短路或電流互感器二次開路帶來的危險，能使加工、安裝更加方便，從而有效降低運行維護工作量。

2 數(shù)字化變電站技術(shù)的應用

數(shù)字化變電站技術(shù)是電力行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)上的一大變革，現(xiàn)如今更是引起了許多相關(guān)學者的關(guān)注。對于傳統(tǒng)的變電站自動化系統(tǒng)、微機保護裝置以及一次電氣設備具有挑戰(zhàn)性。這里以某城市電網(wǎng)為例，描述了數(shù)字化變電站技術(shù)在該城市電網(wǎng)中的應用，以此推動該城市電網(wǎng)數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展。

2.1 間隔層和變電站層設備之間通信的實現(xiàn)

變電站層和間隔層之間選用的是交換式以太網(wǎng)通信，采用抽象通信服務接口和網(wǎng)絡應用層協(xié)議緊密聯(lián)系在一起，再映射到TC/IP協(xié)議上。間隔層和變電站層不涉及一次電氣設備，只要變電站內(nèi)自動化系統(tǒng)和保護裝置按照一系列標準要求進行建模，就可實現(xiàn)數(shù)字化變電站的變電站層通信。

2.2 電流、電壓量傳輸?shù)臄?shù)字化

這是過程層網(wǎng)絡實現(xiàn)第一步。隨著數(shù)字式互感器技術(shù)的逐步成熟，數(shù)字式互感器早已進入了實用化階段?，F(xiàn)有變電站中，互感器變換出來的二次電流、電壓等電氣量均采用的是模擬方式傳送到間隔層，然后再進行數(shù)字化處理。利用數(shù)字式電流互感器和數(shù)字式電壓互感器組成邏輯設備合并單元，合并單元接收電流、電壓等模擬量，再發(fā)送到間隔層裝置，從而實現(xiàn)電流、電壓值的數(shù)字化傳輸，使得電流、電壓互感器至間隔層裝置之間的二次回路電纜將被光纖取代，這樣不僅過程層設備和間隔層設備可實現(xiàn)真正的電氣隔離，而且還能節(jié)省部分二次電纜。同時也自然實現(xiàn)了一次電氣系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的電氣隔離。

2.3 跳合閘命令和信號量傳輸?shù)臄?shù)字化

這是過程層網(wǎng)絡實現(xiàn)第二步。跳合閘命令和信號量實現(xiàn)數(shù)字化傳輸之后，將形成真正意義上的過程層網(wǎng)絡。原先變電站內(nèi)二次電纜溝中連接一次設備和二次裝置的二次電纜將被少量的光纜取代。通常情況下，我們把在斷路器的物理設備上能實現(xiàn)智能開關(guān)的稱之為智能斷路器，相應的也把在隔離開關(guān)上能實現(xiàn)智能開關(guān)的稱之為智能隔離開關(guān)。由于智能開關(guān)的出現(xiàn)，使得原來由電氣回路實現(xiàn)的跳合閘命令和信號量傳輸可以映射到變電站事件報文實現(xiàn)?？梢哉f，智能開關(guān)定義的引入將為變電站的二次回路帶來革命性的變化，并改變變電站的運行和維護習慣。

2.4 過程層網(wǎng)絡和變電站層網(wǎng)絡的合并

由于過程層網(wǎng)絡和變電站層網(wǎng)絡都是采用交換式以太網(wǎng)，通信協(xié)議也都遵循通信系列標準，兩層網(wǎng)絡之間不需要網(wǎng)關(guān)設備，也不存在協(xié)議轉(zhuǎn)換，因此可以將兩層網(wǎng)絡合并為一層網(wǎng)絡。這樣可使得在通信網(wǎng)絡上的投資降低，而且也可使得變電站內(nèi)部的通信網(wǎng)絡更加簡捷，十分有利于網(wǎng)絡的配置；同時，功能的配置也更加自由，信息的路由更加靈活。此外，由于間隔層的保護裝置和測控裝置只需配置一個以太網(wǎng)口，也使得二次設備的成本大大降低。

3 應用效果分析

該城市電網(wǎng)通過應用數(shù)字化變電站，能體現(xiàn)出設備智能化、通信網(wǎng)絡化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運行管理自動化等數(shù)字化變電站的特征，效益顯著。數(shù)字化變電站技術(shù)在該城市電網(wǎng)中成功的應用表明，數(shù)字化變電站技術(shù)能為該城市電網(wǎng)，甚至整個電力行業(yè)帶來明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。通過技術(shù)經(jīng)濟比較，筆者也認為，數(shù)字化變電站技術(shù)用于變電站能帶來較顯著的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，同時對電網(wǎng)安全運行也具有重要意義，更為數(shù)字化變電站技術(shù)積累運行經(jīng)驗，并推動數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展和實用化。

4 結(jié)論

數(shù)字化變電站是一個龐大的系統(tǒng)工程，由于同常規(guī)變電站相比，它具有一系列的優(yōu)勢，勢必成為變電站今后發(fā)展的主流，更是國家提出智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎。相信隨著科學技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，數(shù)字化變電站技術(shù)將會得到更加廣泛的應用。

[1]吳國強.淺談數(shù)字化變電站的應用[J].湖州師范學院學報，2010(6).

[2]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006(12).

TM4

A

1674-6708（2011）50-0139-02

余海波，職稱：初級，研究方向：數(shù)字化變電站的應用探索