高蒙

摘 要 伴隨著科技的不斷進(jìn)步，作為新型技術(shù)的光電互感技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)都得到了不斷地完善和發(fā)展，為數(shù)字化變電站的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。本文首從數(shù)字化變電站的概念入手，分析了數(shù)字化變電站的技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)其在實(shí)際中應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，希望對(duì)日后的相關(guān)工作提供一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化變電站；實(shí)用技術(shù)；硬件設(shè)備；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào) TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2015）09-0073-02

1 數(shù)字化變電站概述

1.1 數(shù)字化變電站概念

作為目前我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中重要組成部分的數(shù)字化變電站，就是以變電站系統(tǒng)中的所有設(shè)備為參考對(duì)象，以高速化的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)各類(lèi)信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的過(guò)程，促使數(shù)據(jù)之間的互相操作和資源共享的實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)數(shù)據(jù)信息管理功能的一種新型變電站。數(shù)字化的變電站也就是一種具有高度智能化的高壓設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，同時(shí)也是一種電子式電流電壓互感器。從結(jié)構(gòu)內(nèi)容上，數(shù)字化變電站技術(shù)分為了三個(gè)層面：包括過(guò)程層、間隔層和站控層。

1.2 數(shù)字化變電站特點(diǎn)

現(xiàn)階段在我國(guó)投入運(yùn)行的變電站中，大部分還都是以傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)為主，在數(shù)據(jù)信息的采集和處理等方面集中優(yōu)化程度還不是很高，對(duì)變電站系統(tǒng)中各類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)還主要是以定期進(jìn)行年檢。而數(shù)字化變電站的應(yīng)用，對(duì)于促使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性、穩(wěn)定性以及運(yùn)行安全性等多方面內(nèi)容都有了顯著的提高。

數(shù)字化變電站不管是一次設(shè)備還是二次設(shè)備部分相比于傳統(tǒng)的變電站都有著明顯的區(qū)別，其中一系列新型技術(shù)的應(yīng)用給現(xiàn)行的數(shù)字化變電站系統(tǒng)也提出了新的要求，使得變電站在很多方面都發(fā)生的巨大的變化，其變化具體包括以下幾方面內(nèi)容。

1）系統(tǒng)分層的改變：數(shù)字化變電站最大的特點(diǎn)就是三層結(jié)構(gòu)模型，該特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化變電站系統(tǒng)的各個(gè)部分的拓展功能以及不同數(shù)據(jù)之間的有效互通，有效地推動(dòng)了變電站的拓展工作。2）數(shù)據(jù)采集工作的改變：因?yàn)閿?shù)字化變電站系統(tǒng)中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的分離，促使變電站內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集工作的精確度和集成度都有了顯著的提高。3）設(shè)備檢修工作的改變：在數(shù)字化變電站的檢修工作中，狀態(tài)檢修作為一種主要的檢修方式得到了廣泛的應(yīng)用，其檢修作用也得到了最有效的發(fā)揮，不僅僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)一次設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時(shí)也囊括了對(duì)二次設(shè)備的檢修工作。4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變：數(shù)字化變電站具有占地小的系統(tǒng)設(shè)備，操作極為輕便，也給數(shù)字化變電站的一體化設(shè)計(jì)提供了保障。系統(tǒng)中的各類(lèi)硬件設(shè)備在結(jié)構(gòu)上都具有一定的匹配性，這也給設(shè)備的整體安裝和后期運(yùn)行帶來(lái)了極大地便利。5）數(shù)據(jù)共享的改變：數(shù)字化變電站內(nèi)的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息首先需要完成的就是數(shù)模之間的有效轉(zhuǎn)換，由此使得系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)裝置都具有特定的數(shù)字化邏輯模型功能，在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，真正的實(shí)現(xiàn)了資源的有效共享。

2 數(shù)字化變電站的基本構(gòu)成

數(shù)字化變電站的主要硬件構(gòu)成包括以下三方面內(nèi)容。

1）光電互感器。光電互感器的應(yīng)用通過(guò)光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)的有效應(yīng)用，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)部的電壓和電流測(cè)量，同時(shí)它綜合了光學(xué)電流互感器和光學(xué)電壓互感器兩種互感器形式。光電傳感器的工作原理同傳統(tǒng)的電磁式傳感器原理相比具有一定的差異，光電互感器是以光纖傳感原理和電子測(cè)量原理為理論基礎(chǔ)，使得光電傳感器具有了比較寬的頻率范圍和良好的線(xiàn)性度，其輸出的也都是一些弱點(diǎn)模擬信號(hào)或者數(shù)字信號(hào)，為數(shù)字化保護(hù)和測(cè)試設(shè)備的接口工作提供了極大地方便。從結(jié)構(gòu)上，光電傳感器可以劃分為有源傳感器和無(wú)源傳感器兩大類(lèi)，而從功能上又分為電子式電壓傳感器和電子式電流傳感器兩類(lèi)。

2）智能化的一次設(shè)備。一次設(shè)備屬于電網(wǎng)系統(tǒng)中最基本的單元結(jié)構(gòu)，其智能化程度的高低對(duì)整個(gè)電網(wǎng)智能化水平也有著直接的關(guān)系。現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)于智能化一次設(shè)備還沒(méi)有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)和定義。通常情況下，智能一次設(shè)備可以理解成是一次化設(shè)備和智能組件的有機(jī)組合，具有數(shù)字化的測(cè)量方式、網(wǎng)絡(luò)化的控制形式、可視化的狀態(tài)監(jiān)控、一體化的功能等多項(xiàng)特點(diǎn)的高壓設(shè)備。在數(shù)字化變電站一次設(shè)備完成智能化后，賦予了設(shè)備較高的穩(wěn)定性和安全性，一般所收集到的數(shù)據(jù)信息都是數(shù)字信號(hào)，具有良好的自我診斷和自我恢復(fù)的功能特點(diǎn)。智能化的一次設(shè)備，對(duì)于設(shè)備的可靠性運(yùn)行等方面的研究工作中，利用智能化特點(diǎn)能夠掌握到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息；另外為了更好地將系統(tǒng)的狀態(tài)檢修機(jī)制進(jìn)行推進(jìn)，其中設(shè)備的運(yùn)行評(píng)估工作和系統(tǒng)故障的在線(xiàn)分析工作都是十分重要的，它給電站系統(tǒng)的檢修日期的確定提供了依據(jù)，同時(shí)確保了狀態(tài)檢修工作優(yōu)勢(shì)的最好發(fā)揮。數(shù)字化變電站的硬件設(shè)備除了光電互感器和智能一次裝置外，還有合并單元、數(shù)字化保護(hù)控制裝置以及通訊裝置等，這里不做詳細(xì)介紹。

3 數(shù)字化變電站實(shí)例研究

1）項(xiàng)目概況。某220KV的數(shù)字化變電站系統(tǒng)中所采用到的就是光電傳感器、智能一體化單元、數(shù)字化計(jì)量和智能終端，并利用了符合標(biāo)準(zhǔn)的智能化二次設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)，其具體項(xiàng)目情況如下表1所示：

2）項(xiàng)目方案的確定和分析。目前，我國(guó)數(shù)字化變電站的設(shè)計(jì)方案具體有兩種，其一就是在間隔層和站控層層面上應(yīng)用IEC61850模式，而在過(guò)程層中應(yīng)用的還是比較常規(guī)的設(shè)計(jì)手段，這一種方案比較適用于220KV等級(jí)以上的數(shù)字化變電站；其二就是在數(shù)字化變電站的三個(gè)層面上都應(yīng)用IEC62850模式，這種模式比較適用于電壓等級(jí)在220KV以下的變電站中。

本研究工程項(xiàng)目所利用的就是第二種的設(shè)計(jì)方案，在數(shù)字化變電站的三個(gè)層面上都應(yīng)用IEC61850模式，主要存在3中設(shè)計(jì)方案，現(xiàn)具體介紹其中兩種。

方案1：在該方案中，采用的是光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式交流，智能終端完成了成對(duì)配置，下層的智能終端安裝在了過(guò)程層中，采集到的相關(guān)信息通過(guò)光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)由下層終端向上層智能終端的傳輸，并對(duì)接收到的上層智能終端的指令完成對(duì)一次設(shè)備的控制；上層智能終端一般安置在了間隔層，通過(guò)電纜裝置與保護(hù)裝置進(jìn)行有效的鏈接。這一種配置方式是最為容易實(shí)現(xiàn)的，一般廣泛的存在于傳統(tǒng)的變電站改造過(guò)程中，但是因?yàn)橹悄芙K端的智能化水平低下，所以也就造成了整個(gè)智能變電站數(shù)字化水平也不是很高。

方案2：本方案與上述方案1顯著的不同就是，取消了在間隔層上存在的上層智能終端，將智能終端全部都安排在了過(guò)程層，智能終端、保護(hù)以及監(jiān)控等多方面的內(nèi)容都是通過(guò)交換機(jī)來(lái)獲取采樣信息，使得GOOSE網(wǎng)得以形成，交流采樣不接入過(guò)程層，其采用的也是IEC61850所規(guī)定的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。這種交流采樣和網(wǎng)絡(luò)的組合形式具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，在目前的應(yīng)用中也屬于比較常見(jiàn)，而且也比較實(shí)用。

4 結(jié)論

目前，隨著我國(guó)數(shù)字化變電站技術(shù)的日趨完善，越來(lái)越多的數(shù)字化變電站將會(huì)被陸續(xù)投入運(yùn)行過(guò)程中來(lái)，給變數(shù)字化電站的前期運(yùn)行積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)伴隨著我國(guó)科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提高，我們也必將會(huì)向著更強(qiáng)更大的智能電網(wǎng)邁進(jìn)，從而發(fā)揮出其強(qiáng)大的支柱性作用。

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