基于数字化变电站自动化技术的应用研究

基于数字化变电站自动化技术的应用研究

周怡彤季迎旭

（国网冀北电力有限公司廊坊供电公司河北廊坊065000）

摘要：传统的变电站不足以满足如今的要求，在网络快速发展的今天，数字化变电站自动化技术应用和发展迫在眉睫，必须将其广泛应用提上日程，其应用能够有效提高变电站工作效率的同时保证工作质量，还能节约资源和成本，一举多得，因此，将数字化变电站进行推广和发展对未来有深远的影响。未来智能化数字化还会不断发展，数字化变电站将向着光电互感器、智能化集成开关和智能变压器等数字化设备将不断应用在其中，最终实现信息的完全共享和各层次间的无缝通讯。

关键词：数字化；变电站；自动化技术；应用

一、数字化变电站概念

采集数据的数字化变电站经过数字化装置为变电站里的重要电气量，像电压、电流等进行实测来达到数字化测试，达成一次系统以及二次系统的有效电气分离。该类电气隔离可以使测量电气量得出的数值更准确，为顺利达成集成信息化应用打下了基础。变电站自动化系统从过去的集中式向分布式改进是由于分布化的系统分层网络通信技术的逐步稳定以及通信规定越来越开放。代表通信规定的IEC61850中提到的变电站的三层层次构造，并且以针对对象建模、高速以太网以及嵌入式以太网等高新科学技术的运行，让电力系统的及时性以及安全性得到了保证，还能够解决系统之间信息的相互通信，为实施变电站分层分布式提供了技术保证。

信息运行集成化数字化变电经过了不集中的二次系统设备进行调整，对不同装置的能够同时表现出不同功能，像是检测功能、功能保护、计数功能和以及等合成一架或者两架装备里实行应用改良处理，以防机械的多次买入，降低了工作成本。设备检查修理状态化普通的变电站的再次体系状态检查完成很困难，但数字化变电站因为装置电气量的收集暂无盲区，所以可以随时获得实时运行中电网的情况，达成对运转和信号情况回路的实时监督，从而可以完成对二次体系的情况检查及修理。

二、自动化技术在数字化变电站中的优势

（一）提高设备运行可靠性

传统的变电站基本用电缆传输，整个系统的运行都需要大量的人力和物力资源，并在系统后期运行的维护管理中存在不同的问题。数字化变电站的运行主要以光纤为主，实现了电磁兼容的问题，进一步实现了高低系统的电气隔离，与传统变电站相比，减少了设备的维修与投入的人力和实践，将成本缩小到最低化。自动化技术在数字化变电站中的应用以光纤或者网线取代了传统的二次回路线路，降低了变电站运行的复杂性，在原有程度上提高了系统运行的稳定性。

（二）提高测量精准度

变电站设备运行数据的收集，一般都是为了保障正常速度采用同期的方式，系统采用并联方式，任选一台达到额定输出的机组，到合闸上供电，其他机组与该机组同步之后在进行依次的合闸供电。

三、自动化技术在数字化变电站的应用

（一）光电量测技术

对于数字化变电站来说，传感器工程应用所具备的稳定性能是十分重要的。其主要分为光电式与电子式两种类型的电流/电压互感器。其中数字化变电站中所应用的光电测量技术主要由互感器、交换器、信息处理设备以及连接光缆共同组成。其中根据原理进行变换器分类主要分为半常规与电—光两种类型。其中，前者的电压变换原理主要是依靠电阻与电压分压实现，其中电阻的计算方式为I1=j•（L/N）•I2•（1/R+r+j•L）,R=U/I1.电流变换原理主要是依靠带铁芯微型CT来实现的。而后者的电压变换原理主要是依靠逆电压效应来实现的，电流变换主要依靠法拉第效应来实现。其主要的系统构成结构有分别针对电流采样与电压采样工作的电流变换器，以及电压变换器与光电接口装置几部分，并且利用光缆装置进行连接。图1即为光电测量技术的基本光路原理。

（二）系统中的网络通信技术

变电站的自动化发展主要是依靠系统中的网络通信技术来实现的。而在当前的数字化变电站中常见的网络技术包括交换式的以太网技术、IEEE802.1p排队特性、虚拟化局域网以及快速生成树协议几部分。变电站在进行网络通信技术应同时主要是结合了抽象通信服务接口使其实现了自动化功能的独立性建设，有利于先进的网络技术的高效应用。同时，抽象通信服务接口中也对IED进行了隐藏，将多种功能在IED中进行存储和分配。但是也存在着部分不支持IEC61850标准的通信服务接口。在实际技术应用中，只需要引进ACSI网关装置就能实现设备接入操作。其中，IEC61850协议实现模式如图2所示。

（三）系统中IED设备的互操技术

IED设备即为智能电子装置，其可组合在一次设备当中进行应用，并且该技术的主要应用功能是为实现数据收集做准备，并对数据的输入与传输进行控制。该技术与系统中的光纤通信和二次系统技术共同投入应用，是实现对变电站进行的监控与维护工作的基础。而智能电子装置本身具备的互操技术更是为维护软硬件投资提供了支持，可实现对多种产品的有效集成。所以，在不断推进IED设备的互操技术应用的同时，还应当进一步进行技术优化，研究人员可采用一致性测试与性能测试来进行优化实验探究。

（四）系统中的信息同步技术

数字变电站系统在进行数据采样操作时，为避免由于相位与幅值差异而造成采样数据误差，应当在统一时间点进行统一化的数据信息采集。GPS接收装置应当安装在通信服务器中，为进行数据采集工作的光电式互感器等提供对时服务。同时利用网络时间协议进行间隔总线设置，以此来实现系统内的设备采样同步，并将同步时间的误差控制在1ms之内。但在收集数据同步采样过程中，系统的总线承载过大，实际误差范围应当控制在1us之内。所以，应当将以IEEE1588标准作为同步标准，在这基础上设置的时钟系统是由多个节点共同组成的，并利用网络实现节点连接。这样不仅可以实现系统网络的同步性能提高，同时避免了实际操作过程中繁琐的通信同步过程，最终实现通行时间与执行时间的有效分隔。

四、数字化变电站自动化技术应用的优点与效益分析

（一）变电站的各种功能可共享统一的信息平台

国际电工委员会61850对电力系统的相关问题标准化，实现数字化变电站自动化技术的应用，由此，电网的一次设备和二次设备发生了翻天覆地的变化，智能化和网络化的应用最大程度的提高了变电站在测量、保护、控制和监控等系统的工作效率和准确率。各信息能在整个系统内进行流通，采用统一的信息、数据和功能建立标准化的模型，此举不仅提高了变电站内部信息共享，也提高了变电站工作的效率和准确性，避免了由于重复建设造成的资金的浪费，换句话说节约了资金也就是降低了总体的成本。

（二）有利于变电站规模的扩大和功能的更新

传统的变电站要进行信息规模的扩大必须将原有的设备淘汰更新为更大规模的设备，而数字化变电站自动化技术使用后，扩大变电站规模就变得容易很多，不需要像传统的淘汰设备，只需要在网络上接入新设备即可，这样一来不但提高了变电站的功能和整体规模，能最大程度的降低资源浪费，节省投资成本。使得变电站的工作更加便捷快速，从而提高工作的效率。

五、结论

在传统的变电站当中，由于技术和人员等原因常常会有很大的问题，但是我国的电力资源需求量大，只有通过自动化的技术，将数字化变电站逐渐建立起来，才能够提高变电站的工作效率，输出更加稳定高效的电能，为我国的经济发展做出贡献。数字化变电站系统的建立和实现，对我国的自动化技术有着深远影响，从而推动经济的发展。数字化变电站自动化系统的实现，对电网自动化技术的发展和推广具有促进作用。想要数字化变电站自动化的功能进一步优化，还需要对变电站的优点和缺点进行深入研究。

参考文献：

［1］马天涛．自动化技术在数字化变电站中的应用分析［J］．中国电力教育，2014，2，(12):229-230．

［2］邢耀杰．自动化技术在数字化变电站中的应用研究［J］．电子世界，2014，3，(14):42-43．