數(shù)字化變電站實用技術(shù)分析

高蒙

摘 要 伴隨著科技的不斷進步，作為新型技術(shù)的光電互感技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多項技術(shù)都得到了不斷地完善和發(fā)展，為數(shù)字化變電站的應(yīng)用提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。本文首從數(shù)字化變電站的概念入手，分析了數(shù)字化變電站的技術(shù)特點，并對其在實際中應(yīng)用進行了分析和探討，希望對日后的相關(guān)工作提供一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化變電站；實用技術(shù)；硬件設(shè)備；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0073-02

1 數(shù)字化變電站概述

1.1 數(shù)字化變電站概念

作為目前我國智能電網(wǎng)建設(shè)過程中重要組成部分的數(shù)字化變電站，就是以變電站系統(tǒng)中的所有設(shè)備為參考對象，以高速化的互聯(lián)網(wǎng)平臺為基礎(chǔ)，對各類信息實現(xiàn)數(shù)字化的過程，促使數(shù)據(jù)之間的互相操作和資源共享的實現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)了各類數(shù)據(jù)信息管理功能的一種新型變電站。數(shù)字化的變電站也就是一種具有高度智能化的高壓設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，同時也是一種電子式電流電壓互感器。從結(jié)構(gòu)內(nèi)容上，數(shù)字化變電站技術(shù)分為了三個層面：包括過程層、間隔層和站控層。

1.2 數(shù)字化變電站特點

現(xiàn)階段在我國投入運行的變電站中，大部分還都是以傳統(tǒng)的機構(gòu)為主，在數(shù)據(jù)信息的采集和處理等方面集中優(yōu)化程度還不是很高，對變電站系統(tǒng)中各類設(shè)備的運行維護還主要是以定期進行年檢。而數(shù)字化變電站的應(yīng)用，對于促使整個電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性、穩(wěn)定性以及運行安全性等多方面內(nèi)容都有了顯著的提高。

數(shù)字化變電站不管是一次設(shè)備還是二次設(shè)備部分相比于傳統(tǒng)的變電站都有著明顯的區(qū)別，其中一系列新型技術(shù)的應(yīng)用給現(xiàn)行的數(shù)字化變電站系統(tǒng)也提出了新的要求，使得變電站在很多方面都發(fā)生的巨大的變化，其變化具體包括以下幾方面內(nèi)容。

1）系統(tǒng)分層的改變：數(shù)字化變電站最大的特點就是三層結(jié)構(gòu)模型，該特點實現(xiàn)了數(shù)字化變電站系統(tǒng)的各個部分的拓展功能以及不同數(shù)據(jù)之間的有效互通，有效地推動了變電站的拓展工作。2）數(shù)據(jù)采集工作的改變：因為數(shù)字化變電站系統(tǒng)中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的分離，促使變電站內(nèi)的各項數(shù)據(jù)采集工作的精確度和集成度都有了顯著的提高。3）設(shè)備檢修工作的改變：在數(shù)字化變電站的檢修工作中，狀態(tài)檢修作為一種主要的檢修方式得到了廣泛的應(yīng)用，其檢修作用也得到了最有效的發(fā)揮，不僅僅實現(xiàn)了對一次設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時也囊括了對二次設(shè)備的檢修工作。4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變：數(shù)字化變電站具有占地小的系統(tǒng)設(shè)備，操作極為輕便，也給數(shù)字化變電站的一體化設(shè)計提供了保障。系統(tǒng)中的各類硬件設(shè)備在結(jié)構(gòu)上都具有一定的匹配性，這也給設(shè)備的整體安裝和后期運行帶來了極大地便利。5）數(shù)據(jù)共享的改變：數(shù)字化變電站內(nèi)的各類數(shù)據(jù)信息首先需要完成的就是數(shù)模之間的有效轉(zhuǎn)換，由此使得系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)裝置都具有特定的數(shù)字化邏輯模型功能，在通過網(wǎng)絡(luò)平臺，真正的實現(xiàn)了資源的有效共享。

2 數(shù)字化變電站的基本構(gòu)成

數(shù)字化變電站的主要硬件構(gòu)成包括以下三方面內(nèi)容。

1）光電互感器。光電互感器的應(yīng)用通過光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)的有效應(yīng)用，有效的實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)內(nèi)部的電壓和電流測量，同時它綜合了光學電流互感器和光學電壓互感器兩種互感器形式。光電傳感器的工作原理同傳統(tǒng)的電磁式傳感器原理相比具有一定的差異，光電互感器是以光纖傳感原理和電子測量原理為理論基礎(chǔ)，使得光電傳感器具有了比較寬的頻率范圍和良好的線性度，其輸出的也都是一些弱點模擬信號或者數(shù)字信號，為數(shù)字化保護和測試設(shè)備的接口工作提供了極大地方便。從結(jié)構(gòu)上，光電傳感器可以劃分為有源傳感器和無源傳感器兩大類，而從功能上又分為電子式電壓傳感器和電子式電流傳感器兩類。

2）智能化的一次設(shè)備。一次設(shè)備屬于電網(wǎng)系統(tǒng)中最基本的單元結(jié)構(gòu)，其智能化程度的高低對整個電網(wǎng)智能化水平也有著直接的關(guān)系?，F(xiàn)階段，我國對于智能化一次設(shè)備還沒有一個明確的標準和定義。通常情況下，智能一次設(shè)備可以理解成是一次化設(shè)備和智能組件的有機組合，具有數(shù)字化的測量方式、網(wǎng)絡(luò)化的控制形式、可視化的狀態(tài)監(jiān)控、一體化的功能等多項特點的高壓設(shè)備。在數(shù)字化變電站一次設(shè)備完成智能化后，賦予了設(shè)備較高的穩(wěn)定性和安全性，一般所收集到的數(shù)據(jù)信息都是數(shù)字信號，具有良好的自我診斷和自我恢復(fù)的功能特點。智能化的一次設(shè)備，對于設(shè)備的可靠性運行等方面的研究工作中，利用智能化特點能夠掌握到更加準確的數(shù)據(jù)信息；另外為了更好地將系統(tǒng)的狀態(tài)檢修機制進行推進，其中設(shè)備的運行評估工作和系統(tǒng)故障的在線分析工作都是十分重要的，它給電站系統(tǒng)的檢修日期的確定提供了依據(jù)，同時確保了狀態(tài)檢修工作優(yōu)勢的最好發(fā)揮。數(shù)字化變電站的硬件設(shè)備除了光電互感器和智能一次裝置外，還有合并單元、數(shù)字化保護控制裝置以及通訊裝置等，這里不做詳細介紹。

3 數(shù)字化變電站實例研究

1）項目概況。某220KV的數(shù)字化變電站系統(tǒng)中所采用到的就是光電傳感器、智能一體化單元、數(shù)字化計量和智能終端，并利用了符合標準的智能化二次設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)，其具體項目情況如下表1所示：

2）項目方案的確定和分析。目前，我國數(shù)字化變電站的設(shè)計方案具體有兩種，其一就是在間隔層和站控層層面上應(yīng)用IEC61850模式，而在過程層中應(yīng)用的還是比較常規(guī)的設(shè)計手段，這一種方案比較適用于220KV等級以上的數(shù)字化變電站；其二就是在數(shù)字化變電站的三個層面上都應(yīng)用IEC62850模式，這種模式比較適用于電壓等級在220KV以下的變電站中。

本研究工程項目所利用的就是第二種的設(shè)計方案，在數(shù)字化變電站的三個層面上都應(yīng)用IEC61850模式，主要存在3中設(shè)計方案，現(xiàn)具體介紹其中兩種。

方案1：在該方案中，采用的是光纖點對點式交流，智能終端完成了成對配置，下層的智能終端安裝在了過程層中，采集到的相關(guān)信息通過光纖技術(shù)實現(xiàn)由下層終端向上層智能終端的傳輸，并對接收到的上層智能終端的指令完成對一次設(shè)備的控制；上層智能終端一般安置在了間隔層，通過電纜裝置與保護裝置進行有效的鏈接。這一種配置方式是最為容易實現(xiàn)的，一般廣泛的存在于傳統(tǒng)的變電站改造過程中，但是因為智能終端的智能化水平低下，所以也就造成了整個智能變電站數(shù)字化水平也不是很高。

方案2：本方案與上述方案1顯著的不同就是，取消了在間隔層上存在的上層智能終端，將智能終端全部都安排在了過程層，智能終端、保護以及監(jiān)控等多方面的內(nèi)容都是通過交換機來獲取采樣信息，使得GOOSE網(wǎng)得以形成，交流采樣不接入過程層，其采用的也是IEC61850所規(guī)定的點對點方式。這種交流采樣和網(wǎng)絡(luò)的組合形式具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，在目前的應(yīng)用中也屬于比較常見，而且也比較實用。

4 結(jié)論

目前，隨著我國數(shù)字化變電站技術(shù)的日趨完善，越來越多的數(shù)字化變電站將會被陸續(xù)投入運行過程中來，給變數(shù)字化電站的前期運行積累了大量的經(jīng)驗。同時伴隨著我國科技水平和經(jīng)濟實力的不斷提高，我們也必將會向著更強更大的智能電網(wǎng)邁進，從而發(fā)揮出其強大的支柱性作用。

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