余海波廣西藍(lán)川設(shè)計(jì)有限公司，廣西南寧 530020

數(shù)字化變電站的應(yīng)用探討

余海波廣西藍(lán)川設(shè)計(jì)有限公司，廣西南寧 530020

隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展，以及通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的不斷推廣，數(shù)字化變電站的建設(shè)已由理論研究階段走向工程實(shí)

踐階段，可以說，推廣應(yīng)用數(shù)字化變電站技術(shù)具有重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)意義。本文以某城市電網(wǎng)為例，在結(jié)合數(shù)字化變電站技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了數(shù)字化變電站技術(shù)在該城市電網(wǎng)中的應(yīng)用，以推動(dòng)數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用化。

數(shù)字化變電站；優(yōu)勢(shì)；應(yīng)用效果

0 引言

近年來，數(shù)字化變電站的相關(guān)技術(shù)獲得了更多的關(guān)注。數(shù)字化變電站是利用數(shù)字化技術(shù)使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，其基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等，其技術(shù)同常規(guī)變電站相比具有諸多優(yōu)勢(shì)，能為數(shù)字化電網(wǎng)以及廣域控制技術(shù)的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

數(shù)字化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備均采用智能設(shè)備，設(shè)備間交互的信息均按統(tǒng)一模型數(shù)字化。數(shù)字化變電站較常規(guī)變電站有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：第一，提升測(cè)量精度。數(shù)字化變電站采用的是輸出數(shù)字信號(hào)的電子式互感器，數(shù)字化的電流、電壓信號(hào)在傳輸?shù)蕉卧O(shè)備和二次設(shè)備處理的過程中均不會(huì)產(chǎn)生附加誤差，能提升保護(hù)、測(cè)量和計(jì)量等系統(tǒng)的系統(tǒng)精度；第二，提高電力系統(tǒng)安全可靠性。數(shù)字化變電站二次設(shè)備和一次設(shè)備之間使用光纖通信，不僅可以實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的徹底隔離，還可以從根本上解決傳輸通道的抗干擾問題。同時(shí)也不存在難以滿足電力系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保、安全需求的問題，便于大電網(wǎng)的集中控制和管理，能減少土建規(guī)模和占地面積，大大節(jié)約建設(shè)成本；第三，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴Ｓ捎跀?shù)字化變電站的信號(hào)傳輸多采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。通信系統(tǒng)在傳輸有效信息的同時(shí)傳輸信息校驗(yàn)碼和通道自檢信息，可以杜絕誤傳信號(hào)和監(jiān)視通信系統(tǒng)的完好性；第四，有效降低運(yùn)行維護(hù)工作量。由于光電式互感器采用的是絕緣材料來填充設(shè)計(jì)的，因而不存在補(bǔ)油、補(bǔ)氣，不存在電磁式電壓互感器二次短路或電流互感器二次開路帶來的危險(xiǎn)，能使加工、安裝更加方便，從而有效降低運(yùn)行維護(hù)工作量。

2 數(shù)字化變電站技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字化變電站技術(shù)是電力行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)上的一大變革，現(xiàn)如今更是引起了許多相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。對(duì)于傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)裝置以及一次電氣設(shè)備具有挑戰(zhàn)性。這里以某城市電網(wǎng)為例，描述了數(shù)字化變電站技術(shù)在該城市電網(wǎng)中的應(yīng)用，以此推動(dòng)該城市電網(wǎng)數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展。

2.1 間隔層和變電站層設(shè)備之間通信的實(shí)現(xiàn)

變電站層和間隔層之間選用的是交換式以太網(wǎng)通信，采用抽象通信服務(wù)接口和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議緊密聯(lián)系在一起，再映射到TC/IP協(xié)議上。間隔層和變電站層不涉及一次電氣設(shè)備，只要變電站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)和保護(hù)裝置按照一系列標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行建模，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的變電站層通信。

2.2 電流、電壓量傳輸?shù)臄?shù)字化

這是過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)第一步。隨著數(shù)字式互感器技術(shù)的逐步成熟，數(shù)字式互感器早已進(jìn)入了實(shí)用化階段。現(xiàn)有變電站中，互感器變換出來的二次電流、電壓等電氣量均采用的是模擬方式傳送到間隔層，然后再進(jìn)行數(shù)字化處理。利用數(shù)字式電流互感器和數(shù)字式電壓互感器組成邏輯設(shè)備合并單元，合并單元接收電流、電壓等模擬量，再發(fā)送到間隔層裝置，從而實(shí)現(xiàn)電流、電壓值的數(shù)字化傳輸，使得電流、電壓互感器至間隔層裝置之間的二次回路電纜將被光纖取代，這樣不僅過程層設(shè)備和間隔層設(shè)備可實(shí)現(xiàn)真正的電氣隔離，而且還能節(jié)省部分二次電纜。同時(shí)也自然實(shí)現(xiàn)了一次電氣系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的電氣隔離。

2.3 跳合閘命令和信號(hào)量傳輸?shù)臄?shù)字化

這是過程層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)第二步。跳合閘命令和信號(hào)量實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳輸之后，將形成真正意義上的過程層網(wǎng)絡(luò)。原先變電站內(nèi)二次電纜溝中連接一次設(shè)備和二次裝置的二次電纜將被少量的光纜取代。通常情況下，我們把在斷路器的物理設(shè)備上能實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)的稱之為智能斷路器，相應(yīng)的也把在隔離開關(guān)上能實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)的稱之為智能隔離開關(guān)。由于智能開關(guān)的出現(xiàn)，使得原來由電氣回路實(shí)現(xiàn)的跳合閘命令和信號(hào)量傳輸可以映射到變電站事件報(bào)文實(shí)現(xiàn)。可以說，智能開關(guān)定義的引入將為變電站的二次回路帶來革命性的變化，并改變變電站的運(yùn)行和維護(hù)習(xí)慣。

2.4 過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站層網(wǎng)絡(luò)的合并

由于過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站層網(wǎng)絡(luò)都是采用交換式以太網(wǎng)，通信協(xié)議也都遵循通信系列標(biāo)準(zhǔn)，兩層網(wǎng)絡(luò)之間不需要網(wǎng)關(guān)設(shè)備，也不存在協(xié)議轉(zhuǎn)換，因此可以將兩層網(wǎng)絡(luò)合并為一層網(wǎng)絡(luò)。這樣可使得在通信網(wǎng)絡(luò)上的投資降低，而且也可使得變電站內(nèi)部的通信網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)捷，十分有利于網(wǎng)絡(luò)的配置；同時(shí)，功能的配置也更加自由，信息的路由更加靈活。此外，由于間隔層的保護(hù)裝置和測(cè)控裝置只需配置一個(gè)以太網(wǎng)口，也使得二次設(shè)備的成本大大降低。

3 應(yīng)用效果分析

該城市電網(wǎng)通過應(yīng)用數(shù)字化變電站，能體現(xiàn)出設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等數(shù)字化變電站的特征，效益顯著。數(shù)字化變電站技術(shù)在該城市電網(wǎng)中成功的應(yīng)用表明，數(shù)字化變電站技術(shù)能為該城市電網(wǎng)，甚至整個(gè)電力行業(yè)帶來明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，筆者也認(rèn)為，數(shù)字化變電站技術(shù)用于變電站能帶來較顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行也具有重要意義，更為數(shù)字化變電站技術(shù)積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并推動(dòng)數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用化。

4 結(jié)論

數(shù)字化變電站是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，由于同常規(guī)變電站相比，它具有一系列的優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必成為變電站今后發(fā)展的主流，更是國(guó)家提出智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，數(shù)字化變電站技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

[1]吳國(guó)強(qiáng).淺談數(shù)字化變電站的應(yīng)用[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(6).

[2]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006(12).

TM4

A

1674-6708（2011）50-0139-02

余海波，職稱：初級(jí)，研究方向：數(shù)字化變電站的應(yīng)用探索