綜合自動化變電站向數(shù)字化變電站發(fā)展淺析

黃燕芳

【摘 ?要】變電站在輸電中發(fā)揮著重要的作用，變電站在發(fā)展過程中也經(jīng)歷了幾個階段，一般的變電站是常規(guī)的變電站，只能單獨的實現(xiàn)變電站的基礎(chǔ)功能，之后出現(xiàn)了綜合自動化的變電站，這些變電站的自動化程度得到了一定程度的提高，到現(xiàn)在，出現(xiàn)了數(shù)字化變電站，這種變電站在控制上都以數(shù)字作為基礎(chǔ)，在信息的采集、傳輸過程中都是以數(shù)字的形式來進(jìn)行的，而且對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和輸出也是通過數(shù)字來完成，這就對變電站的控制和數(shù)據(jù)分析提供了很多便利。實現(xiàn)了數(shù)字變電站之后，下一步就是智能化變電站，利用數(shù)字變電站的特征，加上網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將通信統(tǒng)一，這樣在以后的管理中就可以實現(xiàn)智能化的變電站。

【關(guān)鍵詞】綜合自動化;變電站;數(shù)字化變電站;發(fā)展

1變電站發(fā)展歷程

1.1變電站階段劃分

第一階段：1990年前傳統(tǒng)二次系統(tǒng)，常規(guī)繼電器實現(xiàn)保護(hù)測控;第二階段：1990年至2005年綜合自動化變電站推廣，技術(shù)發(fā)展較快;第三階段：90年代中期至今綜合自動化變電站技術(shù)已經(jīng)比較成熟，向數(shù)字化變電站過渡90年代中期IEC提出IEC61850標(biāo)準(zhǔn)2005-2009數(shù)字化變電站開始出現(xiàn);第四階段前景：智能電網(wǎng)的發(fā)展加快數(shù)字化變電站的發(fā)展。

1.2綜合自動化變電站發(fā)展過程

綜合自動化變電站的概念是在微機保護(hù)在變電站得到廣泛應(yīng)用的背景下提出來的。由于變電站微機保護(hù)裝置普及，微機保護(hù)除了具備強大的保護(hù)功能外，還具備強大的數(shù)據(jù)采集功能和通訊功能，因此，如果能夠?qū)⑽C保護(hù)的數(shù)據(jù)采集功能充分利用起來，不但有助于降低監(jiān)控系統(tǒng)的造價，而且還有助于提高變電站運行的自動化水平。

綜合自動化變電站的發(fā)展經(jīng)歷了兩個階段：第一階段（上世紀(jì)90年代中期）：主要是以110kV及以下電壓等級的變電站為對象開發(fā)出了星型結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)。

第二階段（本世紀(jì)初）：主要是以220kV及以上電壓等級的變電站為對象開發(fā)出了總線結(jié)構(gòu)的綜合自動化系統(tǒng)。綜合自動化變電站是借助于通訊技術(shù)，將變電站內(nèi)以微機保護(hù)為主體的一系列智能裝置所提供的信息綜合起來所構(gòu)成的保護(hù)監(jiān)控一體化變電站。目前運行的變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術(shù)通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故降錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部設(shè)備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運行監(jiān)視和控制任務(wù)。

2綜合自動化變電站存在的缺陷

第一，監(jiān)控程序不穩(wěn)定。綜合自動化系統(tǒng)使用后，變電站的運行大多是依賴監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行操作。對于整個變電站的運行，可以通過監(jiān)視器一目了然。但是，在日常使用中，受計算機內(nèi)存大小的限制，會嚴(yán)重影響到監(jiān)控系統(tǒng)的運行，有時甚至?xí)霈F(xiàn)死機的現(xiàn)象，存在很大的安全隱患。

第二，設(shè)計規(guī)范不統(tǒng)一。盡管相關(guān)部門對變電站綜合自動化系統(tǒng)以及設(shè)備性能等有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是設(shè)備生產(chǎn)廠家各異，原材選擇和生產(chǎn)工藝也大不一樣，加上利益的驅(qū)動，有著質(zhì)量遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致綜合自動化系統(tǒng)以及設(shè)備性能各異。

第三，需要定期維護(hù)設(shè)備。到目前為止，受多重因素的影響，幾乎所有的變電站綜合自動化系統(tǒng)，都需要定期進(jìn)行維護(hù)，而且設(shè)備的處理往往比較麻煩，需要請專業(yè)人士維修或是進(jìn)行返廠處理，無疑大大增加了運行成本。

第四，遙控信號故障。綜合自動化系統(tǒng)通信控制器串口通過調(diào)制解調(diào)器與調(diào)制解調(diào)器連接，并發(fā)送到主通道。實際工作中，遠(yuǎn)程信號時常出現(xiàn)故障，而且很難找到具體的原因。另外，經(jīng)常出現(xiàn)信息傳輸阻塞，導(dǎo)致通信通道中斷或遠(yuǎn)程信息不能及時反饋。

3數(shù)字化變電站的產(chǎn)生背景及特征

傳統(tǒng)的綜合自動化變電站存在諸多弊端，比如信息很難共享、設(shè)備間沒有互操作性等問題。數(shù)字化變電站的出現(xiàn)，很好地解決了這些問題。所謂數(shù)字化變電站，是指變電站的信息采集、傳輸、處理和輸出過程都是按照IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)字化和執(zhí)行的。其結(jié)合電子式互感器、光纖網(wǎng)絡(luò)通信、站內(nèi)設(shè)備互操作等新技術(shù)實現(xiàn)了變電站監(jiān)控信號、控制命令的數(shù)字化采集、傳輸、處理和數(shù)據(jù)共享，可以輕松實現(xiàn)變電站的兩種功能，即操作程序化和功能智能化，這也將成為變電站未來發(fā)展的大方向。

數(shù)字化變電站具有以下幾方面特點：一是運營管理自動化。基于現(xiàn)有系統(tǒng)的自動化程度高的特點，數(shù)字化變電站自動化的特點，通過設(shè)備的互操作性、信號的光纖傳輸和網(wǎng)絡(luò)通信的信息共享完美地體現(xiàn)出來。二是模型與通信協(xié)議的統(tǒng)一。傳統(tǒng)變電站信息描述與網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同，導(dǎo)致信號識別困難，設(shè)備間互操作性差。數(shù)字變電站的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的完整性、系統(tǒng)性和開放性，保證了數(shù)字化變電站設(shè)備的互通性。三是通信網(wǎng)絡(luò)化。除了傳統(tǒng)的數(shù)字設(shè)備的特點外，數(shù)字化變電站的兩個設(shè)備還具有外部光纖網(wǎng)絡(luò)通信接口，這不同于傳統(tǒng)的以電纜為介質(zhì)的變電站信息傳輸。數(shù)字化變電站的兩個信號傳輸是基于光纖以太網(wǎng)的。四是設(shè)備的智能化。變電站中的傳統(tǒng)電磁變壓器由電子變壓器代替，直接提供數(shù)字光纖以太網(wǎng)接口。該站采用智能斷路器、變壓器等數(shù)字通信設(shè)備，通過向本地設(shè)備增加智能終端，實現(xiàn)對信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換和狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)字化、智能化的要求。

4數(shù)字化比傳統(tǒng)綜合自動化變電站的優(yōu)勢

4.1避免重復(fù)建設(shè)共享同一信息模型

數(shù)字化變電站在信息采集的時候是利用同樣的模型來進(jìn)行的，有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且在接入通訊網(wǎng)絡(luò)的時候也是按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)來完成的，這樣對于不同的功能，就可以利用同一套系統(tǒng)來完成信息的采集和傳輸工作，節(jié)省了很多的成本。

4.2減少變電站全生命周期成本

變電站的設(shè)備之間需要通信，而這種通信是建立在網(wǎng)絡(luò)上的，當(dāng)變電站的功能需要改進(jìn)或者要再新加入一些設(shè)備的時候，只需要在通訊網(wǎng)絡(luò)上增加新的設(shè)備就可以了，而綜合自動化變電站還要對原有的設(shè)備進(jìn)行一定的改造才可以，這也節(jié)約了成本，實現(xiàn)經(jīng)濟利益的增長。

此外，數(shù)字化變電站的各項功能可以在不同的設(shè)備上進(jìn)行共享，比如要增加一些新的功能，如果現(xiàn)有的設(shè)備能夠完成這些功能，那么，不需要增加設(shè)備，而只需要將其軟件方面進(jìn)行改動即可，不用再去購置新的硬件設(shè)施。

4.3信號傳輸采用計算機通信技術(shù)實現(xiàn)

數(shù)字化變電站在信號傳輸?shù)倪^程中，是借助計算機來實現(xiàn)的，利用計算機之間的通信方式，實現(xiàn)信號的傳遞，在傳遞的時候，它有自身的一套規(guī)則，可以防止錯誤信號的傳遞，并且在發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障的時候，提供報警功能。傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備間直接通過電纜傳輸沒有校驗信息的信號，當(dāng)信號出錯或電纜斷線、短路時都難以發(fā)現(xiàn)。而且傳輸模擬信號難以使用光纖技術(shù)，易受干擾。

4.4變電站可實現(xiàn)更復(fù)雜自動化功能

傳統(tǒng)變電站由于通信系統(tǒng)傳輸信息的過程中難以保證信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，在傳遞過程中，可能會出現(xiàn)信息不完整，信息傳遞延時以及信息在傳遞過程中無法保證一定的可靠性等問題，許多自動化技術(shù)只能停留在試驗室里，難以在工程項目中得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)字化變電站的采用智能一次設(shè)備，所有功能均可遙控實現(xiàn)。通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒏暾?，通信的可靠性和實時性都大幅度提高。變電站因此可實現(xiàn)更多、更復(fù)雜的自動化功能，提高自動化水平。

結(jié)論

綜上，隨著數(shù)字化變電站新技術(shù)的應(yīng)用，將大大改變傳統(tǒng)的變電站運行和維護(hù)模式，這無疑也提出了新的更高的要求。創(chuàng)新沒有終點，發(fā)展永無止境，數(shù)字化變電站優(yōu)勢明顯，體現(xiàn)了更為先進(jìn)的發(fā)展理念。但是，數(shù)字化變電站也存在很多問題，需要在發(fā)展中不斷創(chuàng)新，這樣才能更好地實現(xiàn)綜合自動化變電站向數(shù)字化變電站轉(zhuǎn)變。

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