浅析数字化变电站建设中的新技术应用

发表时间：2017-07-26T15:48:09.563Z 来源：《基层建设》2017年第10期作者：汤心洲冯超

[导读] 摘要：随着电力在人们生活中发挥着越来越重要的作用,变电站技术趋于成熟。

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摘要：随着电力在人们生活中发挥着越来越重要的作用,变电站技术趋于成熟。数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备组成的,实现了变电站电气设备之间的相互操作以及信息共享。随着科学技术的快速发展,数字化变电站技术日益提高,尤其是数字化变电站的电子式互感器、通信技术以及自动化系统,逐渐趋于成熟。文章通过分析数字化变电站新技术的应用,以此推动变电站向数字化变电站转变。

关键词：数字化；变电站建设；新技术

引言

随科技的快速进步，中国的数字化变电站技术已日趋成熟，数字化变电站指的是变电站内的一次电子装置、二次电子装置全部实现数字化，并建立统一的数据建模以及通信平台，从而使得智能设备间的互操作性得到提升。智能化开关技术、一次运行设备在线检测技术、电流电压互感器（光电式）以及变电站运行操作仿真技术的快速发展，加上自动系统中计算机网络技术的运用，对于变电站的数字化发展十分有利。

1通信技术在数字化变电站建设中的应用

所谓数字化变电站指的是利用先进的代通信技术及其通信媒介取代普通的通信电缆，从而进一步简化了分层组网技术，使得二次系统变得更加简捷。变电站内的所有二次设备都是基于标准化、模块化的微处理机进行设计制造，而设备间的互联利用的是高速通信网络，通过局域网达到数据、资源的高度共享，省去了普通功能装置的接口，传统的功能装置被逻辑上的功能模块所替代网络通信技术的运用，数字化变电站能够达到跨变电站、自动协调控制以及跨区域的保护目的。

数字化变电站相互之间的通信通过以太网交换机（工业级IEC61850），充分利用光纤环网实现互联，所有变电站间信息实现了高速连接。变电站内部主保护与测控装置、直流以及电量计费系统（IED）则充分利用变电站高速以太网交换机（IEC61850）对信息进行汇总，变电站、变电站监控中心相互的通信都是通过IEC61850通信协议标准来完成。变电站内配置了一种高性能的通信管理机，这种通信管理机与主机一体化的工业级嵌入式计算机相连。利用多模式通信接口将站内其他设备信息进行汇总，并综合考虑未来扩展的需要，汇总之后的信息在高速以太网上进行交换。系统利用全站SNTP网络统一对时模式，各站拥有各自独立的全球定位系统GPS。数字化变电站的站控层主要包括监控、事件日志、告警以及远动服务器等设备；间隔层主要继电保护、测控、计量以及与接入其他智能设备规约转换等设备；过程层主要包括合并单元、智能开关以及数字互感器等设备。站控层通信全部选用IEC61850标准，可直接接入IEC61850装置的主要包括监控后台、远动通信管理机以及保护信息子站等。间隔层通信网选用的是一种星型网络架构，这种网络能够使得跨间隔的横向联锁功能得以实现。电压不超过110kV及的变电站自动化系统都可以选用单以太网，电压超过110kV的变电站自动化系统必须选用双以太网。网络选用的是IEC61850国际标准，而非IEC61850规约的设备必须经过规约转换之后才能接入。

2自动化的运行管理技术

数字化变电站在进行自动化运行管理时，当变电站运行发生故障后可以及时地对故障进行分析，并可以及时地提出故障处理意见，并将故障原因指出。在记录电力生产运行数据时能够实现无纸化，能够准确地将数据信息进行分层，实现数据分流自动化。另外，在运用智能化设备时，可以对设备信息直接处理，并且不用与其他控制系统进行连接，能够独立地执行本地功能。在自动化管理系统中具备着自检功能，能够及时发现系统出现故障，并及时报警。通常数字化变电站能够自动发出需要检修的设备报告，从而将定期的设备检修改变为状态设备检修。在数字化变电站建设中，有效地利用自动化技术，在很大程度上促进了电网建设的现代化，提高了我国电网的信息化水平，加强了我国电网调度和输配电力的功能，同时在一定程度上减少了变电站建设需要花费的成本。在数字化变电站中的倒闸操作，其本身具备着非常高的自动化程度，尤其是在进行程序化操作后，在很大程度上提高了工作效率以及操作准确性。在进行倒闸操作时，通常是需要保证电力设备的稳定，有着正确的五防，并可以进行正确的操作。

3电子式互感器的运用

根据电子式互感器的不同原理，可以将其分成电原理型和光学型，光学型电子互感器是指充分利用光线在电场或者磁场中的偏转现象，结合偏转角度计算出电场或者磁场的强度，从而推算出系统的电流以及电压值，该类型的电子式互感器的最大特点是其灵敏度高、绝缘性能好，但也存在一定的局限性，比如检测信号微弱、容易受到周边环境的影响、光学传感材料的长时间稳定性比较差以及封装技术等等，有关研究人员已经在检测方法上采取了一定的措施，然而在短期内光学型互感器仍然无法实现工程上的推广与应用。所以，国际上当前能够实现商业化运行仍然是以电原理型的电子互感器为主，这种类型的电子互感器具有稳定性好，性能可靠等优点，我们国家对于光学型互感器的研究较为深入，因而这种类型的电子式互感器已经在商业运行中得到了推广应用。

最近几年以来，由于我们国家变电站电压等级的快速提高，电子式互感器的优势得到进一步凸显，特别是在特高压以及超高压的电力系统，电子式互感器的优点更加凸显，主要表现在绝缘性能以及暂态特性优异，适应强电磁环境能力强，能够承受比较高水平的动热，与普通的互感器相比优势非常明显。德国在特高压试验场电子式互感器得到了大量运用，而我们国家也有几十个数字化变电站成功运用，这些都选用了电子式互感器，可以预计的是，这将成为我们国家数字化变电站实现自动化运行管理的一场重大的技术变革，具有十分深远的意义。

在技术方面，电子式互感器的应用能够进一步提升设备的安全稳定性，进一步提高保护、测量以及计量系统的精确度，能够有效防止信号传输、处理工作等产生的附加误差，使得自动化设备数量减少了，二次接线也更简化，变电站系统的稳定性进一步提高，此外，数字化变电站设备的互操作性比较强，从而实现前台运行系统以及其他后台支持系统相互之间的内部数据能够高度共享，从而进一步降低了通道重复建设以及投资，工程周期进一步缩短，便于各种变电站的扩、改建工作，缩短了设备投运时间，电力设备的退出次数以及时间，有利于设备的更新以及维护工作，电力设备的工作效率得到提高，变电站工作周期内的总投资成本也降低了。

4数字让变电站建设中新枯术应用需要件章的问颗

4.1有效配置网络分析仪

利用数据传输网络,必须充分发挥数字化变电站的保护、测量和控制作用,达到信息资源共享目的。而数字化变电站中的智能化设备的