数字化变电站简介
数字化变电站简介及常规检测 周利明
数字化变电站简介及常规检测周利明摘要：本文主要介绍了数字化变电站的定义、特点，数字化变电站检测专用仪器的使用及常规检测项目开展及注意事项。
为数字化变电站的了解及检测项目的开展提供参考。
关键词：数字化变电站；检测；光数字测试仪随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，越来越多的地方建了数字化的变电站，部分新能源如风电场、光伏电站的升压站也建成了数字化升压站，对于数字化变电站的学习及检测有必要加强。
1数字化变电站介绍1.1数字化变电站的定义数字化变电站是指按照站控层、间隔层、过程层构建，过程层采用具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，采用 DL/T860 数据建模和通信服务协议，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。
1.2数字化变电站的特点通过光纤通讯来传递信息，取代原来复杂的二次电缆，可以节省大量投资；电缆很少，方便做好防火措施，可以降低火灾风险；可以减少电缆施工、接线等大量工作量，缩短工程时间；二次机柜内二次接线很少，机柜内看着很整洁；可以避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题。
用电子式（或光）互感器解决传统互感器的固有问题，电力互感器是电力系统中的一种测量传感器，负责基本参数的测量，为系统的计量、保护监控单元提供依据信号。
传统互感器存在有功率损耗大、体积大、造价贵；因受铁芯磁饱和限制，通常在使用时，将测量用电流互感器与保护用电流互感器分开处理；当短路电流过大，致使电流互感器铁芯饱和而使电流信号畸变等缺点。
电子式互感器有简单的绝缘结构，优良的绝缘性能；消除了磁饱和与磁滞问题；二次侧无开路危险，抗电磁干扰性能好；体积小、重量轻、节约空间；适应电力测量和保护数字化、微机化和自动化发展的潮流等优点。
数字化变电站自动化系统解决方案
数字化变电站自动化系统解决方案1数字化变电站是由智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信协议基础上分层构建，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站.与常规变电站相比,数字化变电站间隔层和站控层的设备及网络接口只是接口和通信模型发生了变化,而过程层却发生了较大的改变，由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。
2IEC61850将数字化变电站分为过程层、间隔层和站控层，各层内部及各层之间采用高速网络通信。
整个系统的通讯网络可以分为：站控层和间隔层之间的间隔层通讯网、以及间隔层和过程层之间的过程层通讯网.站控层通信全面采用IEC61850标准,监控后台、远动通信管理机和保护信息子站均可直接接入IEC61850装置。
同时提供了完备的IEC61850工程工具，用以生成符合IEC61850-6规范的SCL文件，可在不同厂家的工程工具之间进行数据信息交互.间隔层通讯网采用星型网络架构，在该网络上同时实现跨间隔的横向联锁功能。
110kV及以下电压等级的变电站自动化系统可采用单以太网,110kV以上电压等级的变电站自动化系统需采用双以太网。
网络采用IEC61850国际标准进行通信,非IEC61850规约的设备需经规约转换后接入.考虑到传输距离和抗干扰要求,各继电小室与主控室之间应采用光纤，而在各小室内部设备之间的通讯则可采用屏蔽双绞线。
根据过程层的不同需求，我们提供了以下两种数字化变电站解决方案.如图2—1所示,在过程层采用电子式PT/CT以及智能化开关设备，变电站所有装置的交流采样数据通过与MU合并单元通信获得，各种测量与保护装置的交流采样部分全部取消,通过GOOSE网络传输实时跳合闸和保护间配合信号，全站使用IEC61850标准进行信息交互.该方案的组网原则主要包含以下几点：1）监控层网络使用星型独立双网。
浅谈数字化变电站
１ 、数 字 化 变 电 站 自动 化 系 统 的特 点
１１ ．智能 化的 一 次设 备
一
息采集与保护算法的运行一般是在同一个Ｃ Ｕ控制下进行的， Ｐ 使得 同步采 样 、 Ｄ转换 ， Ａ／ 运算、输出控制命令整个流程快速，简捷 ， 而全数字化的
浅 谈 数 字 化 变 电站
赵志 华 郭 坚 鸟兰察布 电业 局 内 蒙古 集 宁 ０１ ０ ０ ２０
【 摘 要 】在 变 电站 自动化 领 域 中 ，智 能化 电气 的 发展 ，特 别是 智 能 化 开 关 、 光 电 式互 感 器等 设 备 的 出现 ， 变 电站 自动化 技 术 即 将 进 入数 字化 新 阶 段 。 本 文论 述 了数 字化 变 电站 自动 化 系统 的特 征 、 结构 及 功 能 划 分 等 。 【 关键 词 】数字 化 变 电站 智 能化
网技术 是可 行 的 。
４、数 字 化 变 电站 自动 化 系统 发 展 中 的 主 要 问题
在 三 个层 次 中 ， 数字 化变 电站 自动 化系 统 的研 究正 在 自下 而上 逐步 发 展。 目前研 究 的 主要 内容 集 中在 过 程层 方 面 ， 如智 能化 开 关设 备 、 电互 诸 光 感器 、 态 检测 等 技术 与 设备 的 研究 开 发 。 状 国外 已有 一定 的成 熟 经验 ， 内 国 的大 专院 校 、 科研 院所 以及 有 关厂 家都 投入 了相 当的 人力 进行 开发研 究 ， 并
有） 站内当地监控， 人机联系功能， 如显示、 操作、打印、 报警 ， 甚至图像 ， 声音等多媒体功能，６ 具有对间隔层、 （） 过程层诸设备的在线维护、 在线组
数字化变电站方案
以我给的标题写文档，最低1503字，要求以Markdown文本格式输出，不要带图片，标题为：数字化变电站方案# 数字化变电站方案## 1. 引言数字化变电站是指利用数字化和智能化技术对传统变电站进行升级改造，实现自动化、智能化、信息化管理的一种变电站方案。
数字化变电站通过应用先进的传感器、通信设备、数据处理和分析技术，实现对变电站设备和运行状态的实时监测、数据分析和故障诊断，从而提升变电站的安全性、可靠性和运行效率。
## 2. 数字化变电站方案的优势数字化变电站方案相比传统变电站具有以下优势：### 2.1 自动化运维数字化变电站采用先进的传感器和监测设备，可以对变电站设备的运行状态进行实时监测和数据采集。
通过数据分析和故障诊断，可以实现设备的自动化运维，提前预警和避免设备故障。
同时，数字化变电站支持远程监控和控制，可以远程调整设备参数和运行模式，提高运维效率。
### 2.2 节能减排数字化变电站可以通过智能化的能源管理和优化调度，提高能源利用效率，降低能耗和排放。
通过对供电负荷的实时监测和预测，可以合理调配电力资源，减少供电压降和传输损耗。
此外，数字化变电站可以实现对设备的智能控制和优化调度，避免不必要的设备运行和能源浪费。
### 2.3 数据驱动决策数字化变电站通过大数据分析和人工智能技术，可以从海量的数据中提取有价值的信息。
这些信息可以帮助运维人员优化设备运行、预测设备故障、制定合理的维护计划和决策。
数字化变电站还可以实现对历史数据的回溯和分析，为运营和管理决策提供科学依据。
### 2.4 安全可靠数字化变电站可以实现对变电站设备和运行状态的实时监测和预警，及时发现隐患和故障。
数字化变电站还可以通过智能设备和系统的互联互通，实现设备间信息共享和联动控制，提高变电站的安全性和可靠性。
在故障发生时，数字化变电站可以快速诊断和定位故障，提高故障排除的效率和准确性。
## 3. 数字化变电站方案的主要技术组成### 3.1 传感器和监测设备数字化变电站采用各类传感器和监测设备，用于实时监测变电站设备和运行状态。
数字化课件
各层装置的结构
4.1过程层：包括智能操作箱和MU，还有数字互 4.1过程层：包括智能操作箱和MU，还有数字互 感器 操作箱的功能相当于目前常规测控装置 （交流除外）和常规操作箱的集合。对于完整的 数字化变电站来说，此装置应该是集成在智能机 构中，但是由于一次设备的智能化是目前数字化 站的最大难点，包括国际大公司比如ABB、 站的最大难点，包括国际大公司比如ABB、 siemens等的产品都不是很成熟，所以才有了过渡 siemens等的产品都不是很成熟，所以才有了过渡 产品— 产品—智能操作箱的出现。 智能操作箱完成对一个间隔断路器、刀闸的控制 和采集工作，对间隔层设备具备2 和采集工作，对间隔层设备具备2个独立的 GOOSE接口，对一次设备仍然为电缆接口。也就 GOOSE接口，对一次设备仍然为电缆接口。也就 是说，智能操作箱通过电缆接入一次设备然后通 过GOOSE报文的网络方式上送给间隔层的保护、 GOOSE报文的网络 网络方式上送给间隔层的保护、 测控等装置。其中，前面板测试口用于下载程序 和配置，同时可以连接操作箱面板显示软件。
对时方式
• ★站控层设备使用
SNTP网络对时。 SNTP网络对时。 • ★间隔层测控、保 护、测保一体装置 和过程层智能操作 箱使用B 箱使用B码对时或者 IEEE1588。 IEEE1588。 • ★合并单元采用秒 脉冲对时。
(许继)数字化变电站方案及工程应用介绍
河北省保定市某35kV线路，配套的是许继电气的800 系列电流差动保护，运行良好。已经通过鉴定。 同其他厂家多种电子式互感器在工程中配合使用过。
3、工程应用的技术特点
（3） 支持开关智能化技术
常规开关 + 智能化接口模式。
智能化开关模式。许继研制一体化智能化高压开关柜。
数字接口和智能化操作、状态检修。
2、数字化变电站方案——自动化覆盖领域
变 电 站 层
操作员站 工程师站 继保子站 远动站
系 统 软 件
IEC60870-103/104
间 隔 层
自动化系统
FCK-801 WZH-831 FCK-801
IEC61850-8-1 二 次 装 置
WBH-801
WBH-801
电表
电缆（无通信） 过 程 层
（7） 二次系统应用功能创新
网络化间隔层五防功能；
结合本间隔设备的逻辑闭锁功能，在间隔层通过运行实时 状态分析识别及逻辑判断综合决策，实现变电站过程层、 间隔层、站控层完整一体的五防操作逻辑闭锁功能。
一键式智能（倒闸）操作功能；
可视化网络（电子眼）及二次设备安全监视。
3、工程应用的技术特点
3、工程应用的技术特点
经济可靠运行
（4）智能化一次设备；
实现状态检修和智能化操作 经济可靠安全 运行
1、数字化变电站概述
数字化变电站的优势：
与常规变电站相比： （5）光纤连接代替电线连接； 经济，抗电磁干扰性能好
经济可靠运行
（6）系统开放、扩展性好；
便于运行管理、分期建设 避免重复改造更换 经济，规划管理
1、数字化变电站概述
2、数字化变电站方案——工程选择
方案三：61850+非常规互感器+智能接口
浅析数字化变电站
给变 电站 自动化 技术 带来 了一 个崭 新 的发 展机 遇 。 些 相关技 术 的 这 发展 和应 用使 数 字化 变 电站兴 起并 不 断 向前发 展 。
一
系统 结 构更 加 紧凑 ， 数字 化 电气 量监 测 系统具 有 体积 小 、 量 重
能力 和可靠 性 ， 但在 实现 技术 方案 上基 本上 还是 维持 着常 规变 电站 轻 等特 点 ， 以 有效地 集 成在 智能 开 关设 备 系统 中 ， 可 按变 电站 机 电 自动化 系统原 有 的功 能和逻 辑关 系， 工作 方式上 多数 仍 然是 各 自 在 体 化设 计理 念 进行 功能 优化 组 合和 设备 布置 。 打破 常规 变 电站 的 独立 运行 ，形成 了各 种 “ 息孤 岛”现 象 。数 据 交互方 面 由于规 约 监视 、控 制 、保 护 、故 障录 波 、量测 与计 量 等 几乎都 是功 能 单一 、 信 的限 制 ，不 同厂家 的设 备之 间不 能互 相通 信 ，不能 共享 资源 ， 置 ｆ瓦 独立 的装 置 的模 式 ， 变 了硬件 重 复配 置 、 息不 共享 、 装 Ｈ 改 信 投资 的 冗余配 置并 不能 实现信 息 的冗余 应用 。 涉及 到不 同厂家 产 品 同时 成本 大的 局面 。 字 化 变电 站使 得原 来 分散 的二 次 系统 装置 ， 备 数 具 应用 时 ，系统 的联调 时 间长 ，系统 的稳 定性 较差 ， 维护 及运 行带 了进 行 信 息集 成和 功能 合理 优 化 、 合 的基 础 ， 对 整 二次 设 备之 间 的连 来 了极 大 的不便 ，一 定程 度上 影 响了变 电站 自动 化 系统 的投入 率 。 接全 部 采用 高速 的 网络 通信 ， 通过 网络 真 正 实现数 据 共享 、 资源其 随 着光 电技 术在 传感 器应 用领 域研 究 的突破 ， Ｃ １５ 标准 的 享 ，常规 的 功能 装置 在这 里 变成 了逻 辑 的功 能模 块 。 Ｉ ６８０ Ｅ
数字化变电站介绍
1.2.6变电站的各种功能可ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ享统一的
信息平台，避免设备重复
数字化变电站的所有信息采用统一的信息模型，按 统一的通信标准接入变电站通信网络。变电站的保 护、测控、计量、监控、远动、VQC等系统均用同 一个通信网络接收电流、电压和状态等信息以及发 出控制命令，不需为不同功能建设各自的信息采集、 传输和执行系统。
1.2.5解决设备间的互操作问题
数字化变电站的所有智能设备均按统一的标准建立 信息模型和通信接口，设备间可实现无缝连接。
传统变电站的不同生产厂家二次设备之间的互操作 性问题至今仍然没有得到很好地解决，主要原因是 二次设备缺乏统一的信息模型规范和通信标准。为 实现不同厂家设备的互连，必须设置大量的规约转 换器，增加了系统复杂度和设计、调试和维护的难 度，降低了通信系统的性能。
国外厂商已经开发出符合IEC61850要求的智能 电子设备，不但有保护装置，还有符合该标准 的过程层设备，如智能断路器，带数字接口的 光CT、PT等。ABB公司开发的PASS系统将智 能化的开关设备和互感器集成在一起，并将融 和了部分保护功能和测控功能。该系统在国外 已有一定范围的应用。
从1998年到2000年，ABB，ALSTOM和 SIEMENS合作在德国进行了OCIS（Open Communication in Substations）计划，完成了 间隔层设备和主控站之间的互操作试验。试验 中由ABB完成主控站通过在以太网上实现 IEC61850-8-1来连接ABB、ALSTOM和 SIEMENS的设备。
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数字化变电站简介
所谓数字化变电站，就是指信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站。
它是相对于传统变电站、综合自动化站而言的。
虽然微机保护和变电站自动化系统的成功运用极大地提高了变电站运行的可靠性，也显著减少了原本繁重的操作检修任务，但是随着我国经济的快速发展，这方面的问题仍然十分突出。
其中继电保护屏柜对外十分繁杂的二次电缆接线问题最为突出。
运用最新的网络通讯和信息建模技术，并将以太网通信引入过程层（互感器、断路器、变压器），数字化变电站基本取消了一二次设备间大量的连接电缆，保护和测控等间隔层（保护装置、测控装置、安全稳定装置、备自投等自动装置）设备依靠网络获取一次电流电压等实时数据，也依靠网络实现间隔间以及和变电站层的信息交换。
光缆取代了电缆，数字代替了模拟，大幅度简化了各种装置的结构和外部连接，同时解决了现今电缆连接无法自检的不可靠等问题。
数字化变电站采用数字输出的电子式互感器、智能开关等智能一次设备，与二次设备间用光纤传输信息，这样一二次设备间就没有了电的直接联系。
二次设备之间同样用光纤通信，取消了控制电缆。
所以，数字化变电站最大的优点就是一二次设备间电的联系被阻断了，它们之间只有光的联系。
比如采用数字化互感器后，就不存在TA断线导致的高压危险。
数字化变电站的核心技术其实就是数据通信技术，从设备上来看，其核心就是交换机和电子式互感器。
数据采集器设计安装在电子式互感器中，一次电压及电流模拟量由采集器就地转换成数字信号，再通过光纤传输与其它设备进线通信。
这一点是同传统变电站的本质区别。
国电南自设计的PS 6000+数字化变电站自动化系统中使用的电子式互感器有三个系列，分别是数字式光电混合互感器PSET 6000CV 系列、数字式光电电流互感器PSET 6000CT系列及数字式光电电压互感器PSET 6000V系列，交换机为工业以太网交换机PSW 618系列。
而南京南瑞RCS-9700数字化变电站自动化系统中使用的是PCS-9250系列电子式互感器，它又分GIS用，独立型，直流，中低压电子式互感器三个系列。
交换机有三个型号，分别是RCS-9881, RCS-9882, RCS-9883。
数字化变电站与传统变电站有很大的不同，它的一次设备采用数字输出的电子式互感器、智能开关，二次设备间采用光纤传输数字信息，取消控制电缆。
它整合监控、远动、五防、在线检测等功能使自动化水平有了很大提升，大量减少了运行维护的难度和工作量。
传统变电站由于各种功能采用的通信标准和信息模型不同，一次设备和二次设备间用电缆传输模拟信号和电平信号，各种功能需建设各自的信息采集、传输和执行系统，增加了变电站的复杂性和成本。
而数字化变电站的所有信息采用的都是统一的信息模型，按统一的通信标准接入变电站通信网络。
不需为工作功能建设各自的信息采集、传输和执行系统，减少了软硬件的重复配置及为此而增加的成本。
变电站的各种功能的采集、计算和执行分布在不同设备实现。
变电站在新增功能时，如果原来的采集和执行设备能满足已能新增功能的需求，可在原有的设备上运行新增功能的软件，无需改造或更换原有设备，不需要硬件投资，降低变电站生命周期成本。
一次设备和二次设备间、二次设备间都采用计算机通信技术，一条信道可以传输多个通道的信息。
同时采用网络通信技术，通信线的数量约等于设备数量，变电站的二次接线将大幅度简化。
使用计算机通信技术，通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息，一方面杜绝误传信号，一方面在通信系统故障时可及时告警。
数字信号用光纤传输，取消了传统电流、电压互感器的大功率输入回路，从根本上解决了抗干扰问题。
而传统变电站一次设备和二次设备间直接通过电缆传输没有校验信息的信号，当信号出错或电缆断线、短路时都难以发现。
而且传输模拟信号不能使用光纤技术，这种容易受干扰。
光纤的使用不仅杜绝了电磁干扰和传输过电压对二次设备的影响，还避免了二次回路两点接地的可能性。
由于取消了TV、TA 的100V/5A回路，屏柜间除了通信线外只需要装置电源连线，彻底避免交直流系统误碰的可能。
传统变电站一次设备与二次设备之间是用电缆连接的，电缆会感应电磁干扰，它感应的电磁干扰和一次
设备传输的过电压可能会引起二次设备运行异常，在二次电缆比较长的情况下由电容耦合的干扰可能造成继电保护误动作。
电子式互感器的电流电压信号只在源头进行唯一的高精度模数转换，数字化的电流电压信号在传输到二次设备和二次设备处理的过程中都不会产生附加误差，提升了保护系统、测量系统和计量系统的精度。
电子式互感器没有传统互感器固有的TA断线导致的高压危险、TA饱和影响差动饱和、CVT（电容式电压互感器）暂态过程影响距离保护、铁磁谐振、绝缘油爆炸、六氟化硫泄露等不良问题。
使用电子式还有个不容忽视的优点是，它将大量节约铁心、铜线等金属材料，十分经济。
数字化变电站采用的智能一次设备，所有功能均可遥控实现。
通信系统传输的信息更完整，通信的可靠性和实时性都大幅度提高。
变电站因此可实现更多、更复杂的自动化功能，提高自动化水平。
国电南自设计的PS 6000+数字化变电站自动化系统包含电子式互感器、智能终端、专用交换机、高低压继电保护、测控、远动、监控等设备和各种工具软件包，提供了数字化变电站完整的解决方案。
PS 6000+的设备分三层，分别为站控层（监控系统、远动通信服务器），间隔层（保护装置、测控装置、安全稳定装置、备自投等自动装置），过程层（电子式互感器、智能终端）。
南京南瑞设计的RCS-9700数字化变电站自动化系统从产品体系上分为站控层、网络层（以太网交换机、规约转换装置、智能网关设备）、间隔层（保护单元、测控装置）三个层。
目前，数字化变电站系统已用于青岛220kV武山变、浙江220kV外陈变、深圳220kV简龙变、承德110kV西地变、广东110kV沙坪变、河南碧沙110kV变、江西兴国110kV变、北京顺义500kV 变等。