数字化变电站的特点
关于数字化变电站自动化系统的探究
关于数字化变电站自动化系统的探究摘要：数字化变电站是变电站自动化发展的下一个阶段，《国家电网公司“十一五”科技发展规划》已明确提出在“十一五”期间要研究数字化变电站并建设示范站，且目前已有数字化变电站建成并投入运行。
本文介绍了目前数字化变电站自动化系统的技术特征、结构及其发展前景。
关键词：数字化变电站；技术特征；结构一数字化变电站的概念数字化变电站指信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站，基本特征为设备智能化、通信网络化、运行管理自动化等。
数字化变电站有以下主要特点：1．一次设备智能化。
采用数字输出的电子式互感器、智能开关（或配智能终端的传统开关）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。
2．二次设备网络化。
二次设备间用通信网络交换模拟量、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。
应包括自动故障分析系统、设备健康状态监测系统和程序化控制系统等自动化系统，提升自动化水平，减少运行维护的难度和工作量。
二数字化变电站的主要技术特征1 数据采集数字化。
数字化变电站的主要标志是采用数字化电气量测系统（如光电式互感器或电子式互感器）采集电流、电压等电气量，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，增大了电气量的动态测量范围并提高了测量精度，从而为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用提供了基础。
2系统分层分布化。
变电站自动化系统的发展经历了从集中式向分布式的转变，第二代分层分布式变电站自动化系统大多采用成熟的网络通信技术和开放式互连规约，能够更完整地记录设备信息并显著地提高系统的响应速度。
数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上根据IEC61850通信标准定义，可分为“过程层”、“间隔层”、“站控层”三个层次。
各层次内部及层次之间采用高速网络通信。
3信息交互网络化与信息应用集成化。
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。
试议数字化变电站关键技术及未来展望
试议数字化变电站关键技术及未来展望为了提电力系统的自动化水和可靠性，提高电企业的经济效益和管理水平，我国力企业积极进行变电站的字化。
随着国家标准的不完善以及智能断路器、非常互感器和网络技术的发，数字化将是未来变电站自化发展的必然趋势。
一、数字化变电站的特点随着数字化技术的出现和应用，字化变电站的概念被提出。
数字化变电站可以实现信的整体和统一处理，同时具备变电站内IED之间、控制中心和变电站间协同互动运行的能力。
一般情下，数字化变电站具备以下几个术特点。
1.层次化由于所具备功能差异，变电站的结构逻可分成间隔层、过程层以及变电层。
间隔层的作用是通过本间的数据作用于自身间隔一次设备。
所有与一次设备接口能的实现是通过过程层成的。
利用全站的数，变电站层可以对全站一次设备进行监视以及控制同时可以实现与远方控制中心进交换数据。
2.一次设备的智能化可编（PLC）控制器以替换变电站二次路中的继电器及其配的逻辑回路，光电数字和光纤将会替变电站目前普通模拟信号和控制线被。
3.二次设的网络化变电站的二次设备不设能装置重复的输入/输出口，通过网络可以正实现数据共享、资源共享，普的功能装置也会演变成辑的功能模块。
4.运行管理实现动化日常运行、维、数据记录可以实现无纸化办公和动化的信息分流交换；变电站生故障时，及时提出障原因和维修意见；系统可自动发出变电站设备态检修报告。
二、数字化变电站的关键技术由于用户对供质量、可靠性要求以及电压等和电网容量的不断提高，力电子、传感器、网络通信和号处理等技术日渐成熟所以变电站一次设智能化、自动化成为发展的必然势。
当前，该技术主要是智能断路、集成型智能开关以电子式电流电压互感器等设备的发和应用。
1.非常规互感器随着计算机技术和电技术日益成熟，非常互感器在实际生产中得到了广的应用。
它具有很强的抗电磁扰能力、绝缘好、可测频带宽，新型光电/电子式互感器有现代光电技术的点以及电光晶体的各种优特性，在电力行业有着广泛的应。
数字化变电站的主要特征和关键技术概要
万方数据68高翔等:数字化变电站的主要特征和关键技术v01.30No.231.3系统结构紧凑化数字化电气量测系统具有体积小、重量轻等特点,可以将其集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置[8】。
在高压和超高压变电站中,保护装置、测控装置、故障录波及其它自动装置的加单元(如A仍变换、光隔离器件、控制操作回路等作为一次智能设备的一部分,实现了mD的近过程化(process-close设计【9】;在中低压变电站可将保护及监控装置小型化、紧凑化并完整地安装在开关柜上。
图1是结构紧凑化或近过程化设计的一个示例,其中LN为逻辑节点(109ical node,代表自动化系统的基本功能单元。
断路器ⅢD中集成了断路器(XCBR及监视(SCBR功能;合并单元,保护mD中集成了电流采样(TcTR、电压采样(TVTR以及作为后备的过流保护(PTOC功能;间隔控制器,保护腰D中集成了开关控制(CSwI以及作为主保护的距离保护(PDIS功能。
从图1可以看出:①常规变电站自动化功能可以重新优化组合并分配到不同的mD中;②减少ⅢD的数量并在装置和系统间采用网络连接可大大减少导线数量;③ⅢD布置紧靠过程层,可直接嵌入一次设备。
备统一建模,采用全局统一规则命名资源,使变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信。
(3简化系统的维护、配置和工程实施。
设备功能、系统配置以及网络连接都可采用基于xML的变电站配置语言(subgt撕on co蚯guration laIlguage,SCL进行描述、存储、交换、配置和管理。
1.5信息交互网络化数字化变电站采用低功率、数字化的新型互感器代替常规互感器,将高电压、大电流直接变换为数字信号。
变电站内设备之间通过高速网络进行信息交互,二次设备不再出现功能重复的I,o接口,常规的功能装置变成了逻辑的功能模块,即通过采用标准以太网技术真正实现了数据及资源共享。
网络化的信息流如图2所示[7】,具体包括:①过程层与间隔层之间的信息交换,即过程层的各种智能传感器和执行器可以自由地与间隔层的装置交换信息;②间隔层内部的信息交换;③间隔层之间的通信;④间隔层与变电站层的通信;⑤变电站层不同设备之间的通信。
数字变电站特点
数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
数字化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，数字化变电站体现在过程层设备的数字化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。
数字化变电站有如下特点(一)智能化的一次设备一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。
换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
(二)网络化的二次设备变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I／O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
(三)自动化的运行管理系统变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；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，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
随着计算机技术的不断发展，计算能力提高，变电站自动化在技术上也不断提升，所涵盖的方面也越来越高。
特别是无人值守变电站大规模推广，对变电站的数字化要求更加全面和深入。
数字变电站将在此基础上发展起来。
数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、空气微生物采样器输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。
当前数字化变电站的技术基础及其特征
无人化
借助先进的传感器和自动化技术，未来数字化变 电站将趋向无人化运营，减少人工干预，降低成 本。
5G与物联网集成
5G技术的广泛应用将促进数字化变电站与物联网 的深度融合，实现更高效、可靠的数据传输和设 备互联。
当前面临的挑战
技术更新成本
随着技术的飞速发展，数字化变电站 需要不断更新升级，带来相应的成本 压力。
数据安全
数字化变电站的运营涉及大量数据传 输和存储，如何确保数据安全成为一 大挑战。
人才储备
高技能人才的培养和储备是数字化变 电站持续发展的关键，需要建立完善 的人才培养和引进机制。
设备兼容性问题
在数字化变电站的发展过程中，不同 厂商、不同技术的设备兼容性问题可 能影响到整体运营效率。
THANK YOU
借助远程监控、自动巡检等技术 手段，实现变电站的无人值守运 行，降低人力成本和提高运营效
率。
03
数字化变电站的特征
设备智能化
智能传感器
数字化变电站采用智能传感器，能够实时监测设备状态，精确测 量电量参数，提高数据采集的准确性和可靠性。
设备自诊断
通过内置的诊断算法和专家系统，设备能够自我检测、自我诊断， 及时发现潜在故障，降低维修成本。
数字化变电站的意义
提高运行效率
数字化变电站实现了设备的远程监控和自动化控制，显著 提高了运行效率，降低了运维成本。
促进能源转型
数字化变电站作为智能电网的重要组成部分，能够为可再 生能源的大规模接入提供有力支持，推动能源结构的清洁 低碳转型。
增强供电可靠性
通过实时监测和分析设备运行状态，数字化变电站能够迅 速发现潜在故障并采取相应的控制措施，从而增强供电的 可靠性。
当前数字化变电站的技术基础及 其特征
数字化变电站现状及发展
数字化变电站现状及发展随着科技的不断进步，数字化技术在各个领域的应用日益广泛。
在电力行业中，数字化变电站已经成为了一个热点话题。
本文将探讨数字化变电站的现状及其发展前景。
第一章：引言随着电力需求的增加和能源结构的转型，电力系统正面临着更高的要求和挑战。
传统变电站的运行方式和控制手段难以满足现代电网的需求，数字化变电站应运而生。
数字化变电站利用现代信息技术实现了对电网设备的数字化监测、智能管理和远程控制。
在提高电力系统可靠性和运行效率方面具有重要意义。
第二章：数字化变电站的概念及特点2.1 数字化变电站的定义数字化变电站，指通过运用现代信息技术，将变电设备与传统控制系统相结合，实现对变电站设备的数字化监测、智能管理和远程控制。
2.2 数字化变电站的特点（1）数字化监测：数字化变电站通过传感器和监测设备实时监测变电设备的运行状态，实现对变电站各个环节的全面监控。
（2）智能管理：数字化变电站通过数据分析和智能算法，实现对电力系统的自动化管理，提高电力系统的可靠性和运行效率。
（3）远程控制：数字化变电站可以通过远程通信技术实现对设备的远程监控和控制，减少现场操作频率，提高操作人员的安全性和工作效率。
第三章：数字化变电站的应用3.1 数字化监测系统数字化监测系统是数字化变电站的核心组成部分，通过传感器和监测设备对变电设备进行实时监测。
它可以实现对变压器、断路器、隔离开关等设备的电气参数、温度、湿度等物理量进行监测。
通过数据采集和处理，数字化监测系统可以实时提供变电设备的运行状态和健康状况，为运维人员提供及时准确的决策依据。
3.2 智能管理系统数字化变电站的智能管理系统利用数据分析和智能算法，对电力系统进行自动化管理。
智能管理系统可以根据电网负荷和资源情况，实现对变电站设备的优化运行。
通过预测分析和维修保养，智能管理系统可以提前发现潜在故障，减少设备的故障率和停运时间，提高设备的可靠性和利用率。
3.3 远程控制系统数字化变电站通过远程通信技术，实现对设备的远程监控和控制。
数字化变电站
3.6 信息应用集成化
常规变电站的监视、控制、保护、故障录 波、量测与计量等装置几乎都是功能单一、相 互独立的系统，这些系统往往存在硬件配置重 复、信息不共享及投资成本大等缺点。而数字 化变电站则对原来分散的二次系统装置进行了 信息集成及功能优化处理，因此有效地避免了 上述问题的发生。
3.7 设备检修状态化
2.1 IEC61850相关智能设备研制 国外厂家在制定IEC61850标准时就展开 了基于IEC61850的IED研制,并进行了互操作性 试验,目前己积累了不少经验。国内IED厂家从 前几年就已经积极开展基于JEC61850标准的 IED研制和实际应用,目前国内规模较大的几个 厂家都推出了相关产品,但在国内应用的数量 不是很多,量产还需要一定的时间。
二、发展历程及现状
国内外数字化变电站的研究和建设均处于起步阶段。我 国的数字化变电站建设基本上按照先在11OkV及以下变电站 中进行试点,然后往高的电压等级发展的思路,当然这中间还 需要进行大量的研究。“十一五”期间作为数字化电网基础 的数字化变电站工程试点应用将成为电网建设和变电站控制 技术发展的新热点。至今有云南、山东、江苏、陕西等省已 进行11OkV电压等级的数字化变电站的改造、建设并投入运 行,取得了一定的经验。国家电网公司制定了未来5年内研究 和推广数字化变电站技术的实施方案,在《国家电网公司新技 术推广一纲要》提出了数字化变电站的实施进度表:2007年 在无锡1IOkV苑石变电站示范应用(己投运),2009年在铜陵 220kV南郊变电站示范应用,2009年吉林公司安排500kV电子 式互感器示范应用;“十一五”后期开展500kv变电站了范应用。
数字化变电站综述
目 录
1.研究背景及意义
2.发展历程及现状
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随着计算机技术的不断发展，计算能力提高，变电站自动化在技术上也不断提升，所涵盖的方面也越来越高。
特别是无人值守变电站大规模推广，对变电站的数字化要求更加全面和深入。
数字变电站将在此基础上发展起来
功能特点：
在高压和超高压变电站中，保护装置，测控装置，故障录波及其他自动装置的I／O单元，如A／D变换，光隔离器件，控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。
反言之，智能化一次设备的数字化传感器，数字化控制回路代替了常规继电保护装置，测控等装置的I／O部分；而在中低压变电站则将保护，监控装置小型化，紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。
性能指标：
在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关，光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。
新型数字变电站的的主要特征系统由四部分组成：
（1）基于全数字和光纤的信号采集系统
（2）继电保护和综合自动化系统
（3）数字遥视监控系统
（4）基于智能高效的电能质量调节系统
数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”，“间隔层”，“站控层”。
数字化变电站的主要优点有六个方面：一是各种功能共用统一的信息平台，避免设备重复投入。
二是测量精度高、无饱和、无CT二次开路。
三是二次接线简单。
四是光纤取代电缆，电磁兼容性能优越。
五是信息传输通道都可自检，可靠性高。
六是管理自动化。
数字化变电站的主要特点也是六个方面：一是变电站传输和处理的信息全数字化。
二是过程层设备智能化。
三是统一的信息模型：数据模型、功能模型。
四是统一的通信协议：数据无缝交换。
五是高质量信息：可靠性、完整性、实时性。
六是各种设备和功能共享统一的信息平台。