基于數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：本文以數(shù)字化變電站的理論只是為依據(jù)，基于其結(jié)構(gòu)和技術(shù)特征，研究探討了當(dāng)前數(shù)字化變電站自動化技術(shù)面臨的問題，在闡釋數(shù)字化變電站自動化技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和重要意義的同時，提出解決當(dāng)前問題的理論方法，進(jìn)行可行性研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；自動化技術(shù)；研究可行性

1數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)

在物理框架中，自動化技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字化變電站主要有兩種結(jié)構(gòu)：智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。在邏輯結(jié)構(gòu)中，可將數(shù)字化變電站分為三個層次功能，分別是過程層功能，間隔層功能和站控層功能。這這個結(jié)構(gòu)中各層次功能之間由過程總線和站級總線連接，全部采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。過程總線負(fù)責(zé)智能化一次設(shè)備和間隔層，站級總線則負(fù)責(zé)變電站和間隔層的通信。

1.1過程層功能

首先，除有功、無功、電能量等電氣量可以通過間隔層運(yùn)算得出結(jié)果以外，主要的電流、電壓、相位等都需要進(jìn)行實(shí)時的電氣量檢測。其次，設(shè)備在工作過程中諸如溫度、壓力等等參數(shù)必須在線監(jiān)測統(tǒng)計(jì)并上傳。再次，必須分合控制斷路器、隔離開關(guān)，電容、電抗器投切控制，變壓器的調(diào)節(jié)分接頭控制以及直流電源充電和放電的控制等。要嚴(yán)格把握操作控制的執(zhí)行。

1.2間隔層功能

間隔層簡單來講就是發(fā)揮著一種承上啟下的通信的作用，間隔層包含測控保護(hù)、錄播出現(xiàn)錯誤的保護(hù)和其他的智能電子設(shè)備。其主要工作就是保護(hù)控制智能化以及設(shè)備、閉鎖間隔層的一切操作、采集數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)、控制其他操作以及控制操作指令的先后順序。

1.3站控層功能

站控層的主要任務(wù)就是對信息進(jìn)行宏觀調(diào)控，保證各種數(shù)據(jù)在整體結(jié)構(gòu)中的正常通信并運(yùn)作，此外還有監(jiān)管的功能。站控層的信息來源于通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時數(shù)據(jù)信息，必須及時進(jìn)行信息的更新傳達(dá)準(zhǔn)確的信息從而向相關(guān)控制指令傳達(dá)給各個層次。且其具備的站層內(nèi)部監(jiān)控和人機(jī)連接的作用，能夠顯示、操作、打印、報警且具有影響和聲音，能夠?qū)崟r準(zhǔn)確的對其它層次設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修。

2數(shù)字化變電站的技術(shù)特征

數(shù)字化變電站以國際電工委員會61850為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，具有智能化的一級設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二級設(shè)備的特點(diǎn)。

2.1一次設(shè)備智能化

傳統(tǒng)的常規(guī)機(jī)電式繼電器和控制回路的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且導(dǎo)線連接十分雜亂，一次設(shè)備智能化以后，通過微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計(jì)，在檢測信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路處理過程更加簡化，數(shù)字程控器和數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代了原有的連接方式，在二次回路中應(yīng)用可編程控制器，傳統(tǒng)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光線所取代。一次設(shè)備智能化可以獨(dú)立于變電站級的控制系統(tǒng)，自主執(zhí)行本地功能并能直接處理設(shè)備信息。

2.2二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

傳統(tǒng)的變電站的二次設(shè)備主要有繼電保護(hù)裝置、運(yùn)動裝置、防止錯誤閉鎖裝置、測量監(jiān)控裝置、控制電壓、同期操作裝置和在線狀態(tài)檢測裝置（正在發(fā)展并不完善）。而網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備指的是將以上裝置全部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，用網(wǎng)絡(luò)將各機(jī)電設(shè)備做到高速準(zhǔn)確的通信，設(shè)置一個標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理器進(jìn)行信息通訊的媒介。這樣一來傳統(tǒng)二次設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)的問題（如功能裝置重復(fù)的一比零現(xiàn)場接口等）將不會出現(xiàn)，邏輯的網(wǎng)絡(luò)功能模塊的作用體現(xiàn)于此。

2.3標(biāo)準(zhǔn)平臺的統(tǒng)一化

國際電工委員會61850將電工、電子和電力系統(tǒng)等等標(biāo)準(zhǔn)化，為數(shù)字化變電站自動化技術(shù)應(yīng)用建立了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和信息模型。通過建立模型將通訊服務(wù)接口抽象化并對設(shè)備進(jìn)行規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備之間的互動；對一次設(shè)備和二次設(shè)備建立模型必須依據(jù)變電站的信息，因此信息共享，資源來源于全局，從而達(dá)到變電站和控制中心可以放心通信。；根據(jù)可擴(kuò)展標(biāo)記語言進(jìn)行設(shè)備功能、系統(tǒng)配置和網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行描述、存儲、交換、配置和管理，從而簡化系統(tǒng)、配置和實(shí)施的程序。

3數(shù)字化變電站自動化技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與效益分析

3.1變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺

國際電工委員會61850對電力系統(tǒng)的相關(guān)問題標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用，由此，電網(wǎng)的一次設(shè)備和二次設(shè)備發(fā)生了翻天覆地的變化，智能化和網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用最大程度的提高了變電站在測量、保護(hù)、控制和監(jiān)控等系統(tǒng)的工作效率和準(zhǔn)確率。各信息能在整個系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行流通，采用統(tǒng)一的信息、數(shù)據(jù)和功能建立標(biāo)準(zhǔn)化的模型，此舉不僅提高了變電站內(nèi)部信息共享，也提高了變電站工作的效率和準(zhǔn)確性，避免了由于重復(fù)建設(shè)造成的資金的浪費(fèi)，換句話說節(jié)約了資金也就是降低了總體的成本。

3.2有利于變電站規(guī)模的擴(kuò)大和功能的更新

傳統(tǒng)的變電站要進(jìn)行信息規(guī)模的擴(kuò)大必須將原有的設(shè)備淘汰更新為更大規(guī)模的設(shè)備，而數(shù)字化變電站自動化技術(shù)使用后，擴(kuò)大變電站規(guī)模就變得容易很多，不需要像傳統(tǒng)的淘汰設(shè)備，只需要在網(wǎng)絡(luò)上接入新設(shè)備即可，這樣一來不但提高了變電站的功能和整體規(guī)模，能最大程度的降低資源浪費(fèi)，節(jié)省投資成本。使得變電站的工作更加便捷快速，從而提高工作的效率。

3.3提高了變電站電氣設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性

傳統(tǒng)變電站通信設(shè)備大多采用電纜的形式進(jìn)行接受信息和通信工作，這樣既需要大量人力也需要耗費(fèi)大量電纜的原資源，且一旦發(fā)生故障，由于電纜自身特點(diǎn)，導(dǎo)致檢修十分麻煩。而新型的數(shù)字化變電站則就是為了解決原有的缺陷，光纖的使用，完全解決了傳統(tǒng)電纜電磁兼容的問題，電氣隔離高壓和低壓系統(tǒng)，最大程度上降低了檢修的時間、頻率和檢修的難度。數(shù)字化變電站還創(chuàng)造性地將二次回路路線取消，取而代之以光纖和網(wǎng)線通信，這樣就可以避免二次回路的一些隱患和故障，既節(jié)省了資源又節(jié)省了勞動力同時還能更高更快更安全更準(zhǔn)確的進(jìn)行工作和運(yùn)行。

4結(jié)語

從上研究可以看出，傳統(tǒng)的變電站不足以滿足如今的要求，在網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的今天，數(shù)字化變電站自動化技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展迫在眉睫，必須將其廣泛應(yīng)用提上日程，其應(yīng)用能夠有效提高變電站工作效率的同時保證工作質(zhì)量，還能節(jié)約資源和成本，一舉多得，因此，將數(shù)字化變電站進(jìn)行推廣和發(fā)展對未來有深遠(yuǎn)的影響。未來智能化數(shù)字化還會不斷發(fā)展，數(shù)字化變電站將向著光電互感器、智能化集成開關(guān)和智能變壓器等數(shù)字化設(shè)備將不斷應(yīng)用在其中，最終實(shí)現(xiàn)信息的完全共享和各層次間的無縫通訊。

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作者簡介：歐佐元（1995），男，漢族，海南瓊海人，大學(xué)生，本科，研究方向：自動化。