浅析数字化变电站技术发展与应用

浅析数字化变电站技术发展与应用

张春玲杨海燕卜亮栋

（山东吉祥和盛安全评价有限公司山东省潍坊市261061；山东吉祥和盛安全评价有限公司山东省潍坊市261061；潍坊易信安全技术咨询有限公司山东省潍坊市261061）

摘要：当代科技的不断发展，促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。同时，数字化技术的引入也使得变电站的运行发生了变化。变电站引入数字化技术使变电站的二次设备逐渐向一次设备进行延伸。传统变电站的数字化过程使得变电站运行更加自动化，管理更加科学化，因此研究数字化变电站的技术基础及特征有着非常重大的意义。数字技术的发展及应用使得数字化变电站有了技术的支撑。目前，我国数字化变电站的技术主要有的电气量测量系统。而变电站的自动化技术基础主要包括：智能化的开关、光电式的电流及电压互感器、一次运行的设备、在线状态的检测系统、运行操作的培训仿真技术等。

关键词：数字化变电站；数字式互感器；IEC61850

1数字化变电站的概念、特点及优势

1.1数字化变电站的概念

数字化变电站是指信息采集、传输、处理、输出及执行过程完全数字化的变电站。基本特征为设备智能化、通讯网络化、运行管理自动化等。具体是变电站内一次电气设备和二次电子装置均实现数字化通信，具有全站统一的数字模型和数据通信平台，在此平台的基础上实现智能装置的互操作性。

1.2数字化变电站特点

数字化变电站主要有以下特点：

（1）一次设备的智能化

采用数字输出的电子式互感器、智能开关（或传统开关和智能终端组合）等智能一次设备。一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。

（2）二次设备的网络化

二次设备全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备间用通讯网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息，取消控制电缆。

（3）运行管理系统自动化

变电站运行管理自动化系统应包括自动故障分析系统、设备健康状态检测系统和程序化控制等自动化系统。变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，实现变电站一、二次设备的“状态检修”。

1.3数字化变电站的优势

数字化变电站的一次设备和二次设备均采用智能设备，设备间交互的信息均按统一的模型数字化。数字化较常规变电站具有以下几方面优势：

（1）变电站各种功能可共享统一的信息平台，避免设备重复

（2）便于变电站新增功能和扩展规模

（3）通信网络取代复杂的控制电缆，减少二次接线

（4）测量精度提高

（5）信号传输的可靠性提高

（6）电子式互感器较传统互感器性能好

电子式互感器和传统互感器比较，具有以下优点：

1）电子式电流互感器具有无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特性好等优点。

2）电子式互感器通过光缆连接互感器的高低压部分，绝缘结构大为简单。

3）互感器无油设计彻底避免了充油互感器可能出现的燃烧、爆炸等事故，高低压部分光电隔离，使得电流互感器二次开路、电压互感器二次短路可能导致的危及设备或人身安全等问题不复存在。

4）电子式互感器具备完备的自检功能，若出现通信故障或电子式互感器故障，保护装置会因收不到效验码正确的数据而直接判断出互感器异常。

5）价格低廉的光纤光缆的应用，大大降低了电子式互感器的综合使用成本。

6）解决设备间的互操作问题

7）进一步提高自动化和管理水平

2数字化变电站方案重点考虑问题

2.1一次设备问题

2.1.1数字式电流、电压互感器选型

目前有不少厂家都在进行电子式互感器产品的研究和生产。其中：无源型的例如西安同维研制了光学电子式CT；西安高研研制了模拟小信号输出的电子式CT/PT；有源型的例如伟钰光电实现了多电压等级的多种模式电子式互感器；另外尚有不少厂家在宣传中提及。但是各厂家CT/PT工作原理各有不同，性能各有千秋。

2.1.2数字式电流、电压互感器安装

从调研情况来看，智能化断路器目前技术尚不成熟。目前，市场上尚不具备完全意义上的智能一次设备，只能靠二次设备厂商为传统开关配套相应的智能操作箱来部分实现一次设备的智能化。对于城市户内站，一次设备多为GIS，智能操作箱、光CT/PT能否布置在GIS汇控柜或仓内，相应地GIS设备订货等问题还需要与主要的一次设备制造商以及二次设备制造商进行沟通。

2.2二次设备的问题

数字化变电站是目前的最前沿技术，国内外的主要设备制造商都在积极进行产品研发。他们在研发过程中对数字化变电站有不同的理解，数字化变电站的实现方式各有千秋，例如保护测控合一或分别配置的方式；针对不同的一次设备配置，保护测控装置选用模拟量或数字接口；对于保护装置跳闸方式，采用GOOSE网方式或一对一跳闸方式等。对于各厂商所提供的产品协议能否互通，数据采样的同步、操作软件的直观性、可靠性和兼容性等问题，我们还需要对国内主要自动化设备生产商进行广泛调研，了解他们对数字化变电站实现方案的不同见解、各自产品的生产及运行情况，进行充分对比，结合各公司的实际情况，确定符合实际情况的数字化变电站实施方案。

参考文献：

[1]张惠刚变电站综合自动化原理与系统中国电力出版社2004.1212

[2]许建安电力系统微机继电保护中国水利电力出版社201310

[3]丁书文变电站综合自动化原理与应用，中国电力出版社，201707

[4]张沛超，高翔．数字化变电站系统结构[J]．电网技术，2006，30（24）：73-77