数字化变电站的主要特征和关键技术概
数字化变电站的主要特征和关键技术
第30卷第23期电网技术V ol. 30 No. 23 2006年12月Power System Technology Dec. 2006 文章编号：1000-3673（2006）23-0067-05 中图分类号：TM734 文献标识码：A 学科代码：470·4054数字化变电站的主要特征和关键技术高翔1，张沛超2（1．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027；2．上海交通大学电气工程系，上海市徐汇区200030）Main Features and Key Technologies of Digital SubstationGAO Xiang1，ZHANG Pei-chao2（1．College of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang Province，China；2．Department of Electrical Engineering，Shanghai Jiaotong University，Xuhui District，Shanghai 200030，China）ABSTRACT：The construction of digital substations is the foundation of digital power grids. In view of technical basis of digital substation at present, the authors analyze main technical features reflecting the property of digital substation and point out that the non-conventional instrument transformer, the reliability of network communication, IED interoperability, time synchronization and information security are key technologies to implement digital substation. Finally the technical and economical significance of these new technologies are summarized.KEY WORDS: power system；digital substation；IEC 61850；communi-cation；intelligent electronic device (IED)摘要：介绍了目前数字化变电站的技术基础，较完整地分析了数字化变电站的主要技术特征，介绍了非常规传感器的稳定性、网络通信的可靠性、IED设备之间的互操作性、数据的同步传输和信息安全性等实现数字化变电站的关键技术，总结了建设数字化变电站的技术和经济意义。
数字化变电站若干关键技术探讨
数字化变电站若干关键技术探讨摘要：近年来，随着社会经济的不断发展，用电需求量不断增加，电力已经成为影响社会经济发展的关键性因素之一。
在这种情况下，传统的电力系统已经不能满足现代人的用电需求，人们不得不寻求新技术、新工艺来提高电力系统运行的效率。
数字化变电站技术就是在这种背景下产生的，数字化变电站技术的出现改变了传统电力系统运行的方式，提高了电力系统运行的智能化水平，进而提高了电力系统运行的效率。
本文将结合数字化变电站运行的实际情况，介绍数字化变电站的关键技术，希望对以后的相关研究能有所帮助。
关键词：数字化；变电站；技术近年来，随着社会不断进步和发展，能源消耗量越来越大。
在地球能源有限的情况下，如何节能降耗成为人们关注的重点问题之一。
电能作为维持人类社会运行的主要能源之一，对社会经济的发展具有重要的影响。
因此，必须要提高电能的利用率。
通过对电力系统的研究不难发现，在电能传输的过程中电能损耗的现象较为严重，从而大大降低了电能的利用率。
在这种情况下，必须要解决电力系统中存在的问题。
而数字化变电站技术的出现可以有效解决电力系统中存在的问题，提高电能利用率。
本文将从介绍数字化变电站的主要技术特征入手，介绍数字化变电站的关键技术。
1数字化变电站的主要技术特征第一，数字化变电站数据采集数字化。
和传统的变电站相比，数字化变电站的一个主要特征就是采用了数字化电气量测系统。
电气量测系统的主要功能是测量电流、电压等数据，并将这些测量后的数据采集起来。
通常来说，数字化变电站采用的数字化电气量测系统有两种类型，一种是光电式互感器，另一种是电子式互感器。
采用数字化电气量测系统不仅可以大大提高数据采集的效率，同时还可以提高数据采集的精度；第二，数字化变电站系统分层分布化。
随着科技的不断发展，变电站的自动化程度越来越高，已经从最初的集中式自动化系统发展成为现在的分布式自动化系统。
相比于集中式的自动化系统来说，分布式自动化系统的响应速度更快，同时还提高了变电站运行的可靠性；第三，数字化变电站系统结构紧凑化。
数字化变电站的主要特征和关键技术探讨
数字化变电站的主要特征和关键技术探讨发布时间：2021-12-17T07:15:29.239Z 来源：《河南电力》2021年8期作者：刘翔[导读] 电力产业智能化发展趋势越来越快，数字化变电站由全数字化的一次电气设备、全数字化的二次装置和统一的标准平台（IEC62850）三部分组成。
数字化变电站是智能化平台，利用数字化通信技术，实现全站统一数据建模，实现整体智能装置之间的互操作性。
目前，数字化变电站的各项智能化技术日趋成熟，存在的问题也得到了改善。
为发展数字化变电站，保证电力系统稳定、安全运行，需对数字化变电站做进一步研究。
（南京南瑞继保电气有限公司 211102）摘要：经济的快速发展促使社会用电量越来越大，电力行业的成本也逐步提高，数字化变电技术是降低成本提高经济效益的重要手段。
近年来，变电站建设越来越数字化，与普通变电站的区别在于，数字化变电站电气设备具有数字化通信功能，实现变电站的智能化转型。
本文通过描述数字化变电站的主要特征，分析了数字化变电站的关键技术，以供借鉴。
关键词：数字化；主要特征；关键技术电力产业智能化发展趋势越来越快，数字化变电站由全数字化的一次电气设备、全数字化的二次装置和统一的标准平台（IEC62850）三部分组成。
数字化变电站是智能化平台，利用数字化通信技术，实现全站统一数据建模，实现整体智能装置之间的互操作性。
目前，数字化变电站的各项智能化技术日趋成熟，存在的问题也得到了改善。
为发展数字化变电站，保证电力系统稳定、安全运行，需对数字化变电站做进一步研究。
1.数字化变电站的主要特征变电站的主要用途是转换电压、控制电力流向、调整电压、分配电能等，是电力系统重要的组成部分。
传统变电站使用设备常规，设备维修投入大，缺乏自我诊断能力。
靠人工记录数据且数据提供不及时，各种信号都是通过电缆传输，可靠性不高。
相关运行历史数据的记录不，管理水平与自动化水平都不高。
数字化变电站具有较高的信号采集效率、设备利用率、自动化率，较强的互操作性、信息共享度等优点。
数字化变电站技术
关于数字化变电站技术的探讨摘要：变电站自动化技术经过十多年的发展。
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，计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统将成为未来的发展趋势。
关键词：数字化；变电站技术；问题中图分类号：tm411+.4文献标识码：a文章编号：引言：目前,综合自动化技术已经在我国得到广泛的应用,但是,综合自动化技术的运用还存在一些技术上的局限性。
另外,随着电力系统的结构越来越复杂,电压等级越来越高,对系统运行管理也提出了更高的要求。
随着数字式互感器技术和智能一次电气设备技术的日臻成熟并开始实用化,以及计算机高速网络在电力系统实时网络中的开发应用,数字化技术开始在我国逐步得到应用。
数字化变电技术代表着自动化技术的发展方向。
iec61850标准为数字化技术奠定了技术标准。
数字化一次设备以及数字化通信技术的发展及实用化,也使得按iec61850建设数字化成为可能。
1.数字化变电站的技术特征各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。
在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的数字化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。
打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。
数字化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。
2.数字化变电站的概念和构成目前，业界对数字化变电站的定义如下:数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现继电保护、数据管理等功能，满足安全稳定、建设经济等现代化建设要求的变电站。
数字化变电站-特征和特点
二次系统的创新：
改造后的新貌
全站数字化改造，实现了：
一次设备组合化、
控制操作智能化、
全部信息采集数字化、 传输通道光纤化、
屏体设计紧凑化、
信息交互网络化、备Fra bibliotek投功能网络化、
母线保护功能网络化、
低频低压减载功能网络化、通信接口标准化、
系统对时一体化、
网络监视可视化、
倒闸操作一键化、
电源监控管理一体化
采 用 VLAN 技 术 ， 将 局域网内的设备按网络 化保护功能逻辑划分成 7个网段，保证了控制 网段的实时性和安全性， 并减少了网络流量，降 低了网络负载，实现了 网络的安全隔离，提高 了通信效率
数字化变电站特点
实现了设备跳合闸命令信息的GOOSE网络传 输，保证了网络化保护动作的快速性和可靠性
数字化变电站特征
2．系统分层分布化 变电站的一、二次设备 可分为三层： ①站控层（变电站层）； ②间隔层； ③过程层。过程层通常 又称为设备层。
数字化变电站特征
3．系统结构紧凑化 紧凑型组合电器将断路器、隔 离 开 关 和 接 地 刀 闸 、 TA 和 TV 等 组 合 在 一 个 SF6 绝 缘 的 密 封 壳体内，实现了变电站布置的 紧凑化。 是在一个封闭的充满SF6绝缘 气体的金属壳内将一个间隔内 每相断路器、隔离开关和接地 刀闸、电压和电流变换器组合 成一个整体，出线由支持绝缘 子引出的紧凑型组合电器。
2）断路器设备的专用信息由装在断路器设备内基于计算机技术 的控制单元直接处理，使断路器能独立地执行其当地功能，而不依 赖于变电站层的控制系统；
3）非常规互感器与微机型控制元件相配合，独立采集运行状 态数据，有效地判断断路器的工作状况；
4）连续自我检测和监视断路器一次、二次系统设备，可检测 设备缺陷和故障，在缺陷变为故障之前发出报警信号，为状态维修 提供参考。
数字化变电站技术及方案
数字化变电站技术及方案目录一、数字化变电站技术概述 (2)二、数字化变电站技术基础 (2)1. 数字化变电站定义及特点 (4)2. 关键技术原理 (5)3. 数字化变电站系统架构 (6)三、数字化变电站主要技术内容 (8)1. 智能化电气设备技术 (9)2. 互感器数字化技术 (11)3. 测控与保护技术 (12)4. 自动化监控系统技术 (13)5. 数据采集与处理技术 (15)6. 通信网络技术 (16)四、数字化变电站实施方案 (17)1. 设计原则与目标 (19)2. 系统规划与设计流程 (20)3. 设备选型与配置方案 (21)4. 系统安装与调试流程 (22)5. 工程实施案例分享 (24)五、数字化变电站的优势分析 (25)1. 提高工作效率与质量 (26)2. 降低运营成本及风险 (27)3. 增强系统可靠性与稳定性 (28)4. 提升设备智能化水平 (29)5. 促进信息化管理发展 (30)六、数字化变电站的挑战与对策建议 (31)1. 技术挑战分析 (33)2. 安全风险挑战与对策建议 (34)3. 管理挑战与对策建议 (36)4. 人员培训与技能提升策略 (37)5. 未来发展趋势预测与建议 (38)七、总结与展望 (40)1. 项目成果总结评价 (41)2. 经验教训分享与反思 (42)3. 未来发展趋势预测及展望 (44)一、数字化变电站技术概述实时监测：通过数字化的采样和处理技术，能够实现对电网状态信息的实时监测和获取，提高了电网监控的准确性和实时性。
自动化控制：利用先进的自动化控制技术，对电网设备进行自动调节和控制，提高电网运行的自动化水平。
数据集成与共享：数字化变电站技术实现了数据的集成与共享，便于不同系统间的数据交互和信息共享，提高了数据的利用效率和电网的管理水平。
提高供电质量：通过对电网运行状态的实时监控和控制调整，能有效保障电网的稳定运行和供电质量。
同时能够快速地识别和排除电网故障，减小电网的停电范围和停电时间。
数字化变电站关键技术管窥-精品文档
数字化变电站关键技术管窥一、引言目前我国电网要求进行6项技术改革，其中一项就是电网自动化。
电网自动化中最重要的技术就是变电站的数字化，电站数字化是显现电网运行高效率、推动电力事业发展的主要动力。
随着市场竞争的加剧，电力企业保持竞争优势的当务之急变电站实现全面的数字化控制，因而对这项技术进行探讨和分析是非常必要的。
二、数字化变电站发展概况1、变电控制系统的应用现状。
近年来，随着经济的快速发展对电能源的需求不断增加，因而带来我国电网规模不断扩大。
随着电网的增加电网的安全运行问题就成为电网企业考虑的主要问题，电网的安全运行直接关系到电力企业的效益。
对此，一些电力企业为了提高电网运行的安全性开始对传统的变电设备进行改进应用计算机系统对体系进行控制，不仅使变电系统的操作更加简单，而且使信息实现共享，增强了变电系统的实用性。
2、电流和电压互感器的应用现状。
电流和电压互感器是电力系统中电量计算和保护继电装置的重要部件，他们的运行效率可以对整个电网的运行效率起到重要影响。
未实现数字化的变电站使用的电流和电压互感器主要是电磁感应式的，在电网运行压力不断增加的今天表现出一定的缺点。
因而数字化的电流和电压互感器就应运而生了。
三、数字化变电站的技术特征1、数据采集数据化。
数字化变电站区别于传统变电站的主要标志就是采用数字化的方式对电流和电压等进行测量。
它采用光电式的互感器方式进行测量可以实现每次系统测量的有效隔离，大大提高测量的精度，使变电站实现对冗余信息进行处理提供基础。
2、系统分层分布。
数字化变电站技术实现了变电站系统从集中方式向分布式的转变。
数字化的分层分布系统目前普遍采用成熟的网络通信技术能够实现各个变电站之间的相互连接，这种方式可以保证变电站统计信息的完整性，并且即使在某个变电站发生故障情况下其他变电站可以保存信息，确保了变电站信息的安全性。
3、系统结构紧凑化。
数字化变电站技术中所使用的对电压和电流的测量系统不仅体积小而且重量轻，因而这些设备可以集中装置在智能开关设备系统中，对其按照机电一体化的理念进行优化组合和设备控制，从而使其结构更加紧凑。
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。
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数字化变电站的主要特征和关键技术概
摘要：数字化变电站必然会成为未来变电站发展的趋势。
建设以光电式互感器、智能化集成开关、智能变压器等数字化一次设备和其他智能电子设备为基础的新
型变电站自动化系统。
实现数字化变电站站内各层间的无缝通信。
笔者就数字化
变电站的主要特征和关键技术加以阐述探讨，并对其主要内容进行分析研究。
关键词：数字化变电站；主要特征；关键技术
一、前言
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。
作为一门新兴技术，数字化变电站从提出开始就受到了
极大的关注。
目前已成为我国电力系统研究的热点之一。
随着相关软硬件技术的不断发展和
成熟，数字化变电站将成为变电站技术的发展方向。
二、进行对数字化变电站的主要特征
1.实现自动变电站内部的自动检修功能
所谓数字化变电站，顾名思义指的是在进行变电站内部使用的的基础之上，根据对设备的
检修结果的整理和分析，有效的根据数字化概念制订出一套合理的变电站设备的各个项目的
状态检修的时间和流程。
具体来说，就是在发现了变电站设备状态存在问题之后，在第一时
间对要进行检查或修缮内部的设备进行检修工作，保证变电站内部的各个设备可以安全高效
运行。
数字化变电站要在变电站内部设备的运行状态研究的基础之上，结合计算机科学技术、电子通信技术等手段，准确找出变电站内部设备运行状态存在的问题。
具体来说，变电站设
备状态检修的内容包括：变电站设备运行状态实时监测、变电站设备带电运行检测、变电站
设备故障诊断检测等。
截至目前，数字化变电站设备状态检修工作都是预防性质的检测与修
缮工作，在这样的检测背景下，很难全面完善变电站内部设备存在的问题。
针对这样的情况，尽可能的完善数字化变电站设备状态检修工作的功能，发现设备剩余的问题，以待后续解决。
2 通过数字化技术进行对变电站设备的准确评估
在进行数字化变电站设备状态检修的时候，监测的主要内容是对变电站内部设备的运行状
态进行检测。
与此同时，为了有效保证变电站设备状态检修的有效性和准确性，需要对变电
站运行设备进行寿命评估。
一般情况下，变电站设备检测的主要内容包括：变电站设备进行
交流测量、变电站设备进行直流测量，检测变电站设备是否存在信号干扰问题、检测变电站
逻辑系统，看看变电站设备是否具有自动修复功能、检测变电站通信系统和电流屏蔽系统。
一般情况下，变电站内部设备交流测量主要通过系统内部的 PT、CT 回路进行输入交流电处理，以便测量变电站内部设备线路是否有效运行；变电站内部设备进行直流操作，检测变电站内
部设备是否存在信号干扰问题主要是通过接通直流电，检测变电站内部设备是否可以在通直
流电基础上，保证变电站设备的自动运行；变电站内部逻辑系统检测主要指的是查看变电站
系统内部是否具有自动化的控制能力。
3 通过数字化技术合理选择设备评测方法
为了有效发挥数字化变电站设备状态检修效果，需要选择合适的检修方法，与一次设备状
态检修方法相比，设备状态检修主要是依靠变电站内部的传感器设备。
针对这样的情况，在
进行设备状态检修的过程中，可以尽可能的减少对成本资金的消耗。
与此同时，为了有效提
升设备状态检修的效果，还可以引进一些比较先进的科技，例如，在设备状态检修过程中引
进 PT，CT 的断线检测技术、保险熔断报警等先进技术，防止变电站设备存在未检测出来的问题，有效保证变电站内部设备的高效运行。
三、数字化变电站的关键技术
1 通过数字化电磁抗干扰技术提升变电站运行的准确率
在进行数字化变电站设备状态检修的过程中，由于利用了较多的电子传感器设备和相应的
计算机处理设备，因此，这些高端精密的电子仪器很容易受到来自电磁信号的干扰，导致设
备状态检修的准确性和精密性难以保证，最终导致收集到的变电站内部设备运行参数不准确、变电站内部设备损坏等问题的出现。
针对这样的情况，需要在进行设备状态检修的过程中，
要将变电站内部的电磁频率归纳进入检修的内容之中，并对现场的电磁频率干扰问题进行监测。
与此同时，还要重视对变电站设备进行电磁兼容性考核试验，以便于保证变电站设备具有足够的足够的抗干扰能力，对于变电站内部可能产生电磁干扰的干扰源、敏感器件要进行严格的监测管理，并经常对变电站设备屏蔽接地状况检查，保证变电站设备尽可能的减少被干扰的概率。
2 通过数字化回路状态检修技术提升
变电站设备运行的整体性进行变电站回路状态检修，首先要分清楚变电站设备的构成，其最主要的部分就是回路保护系统。
这部分是由很多继电器和电缆组成的，可以将变电站设备的运行状态有效的收集在一起，但是，由于回路保护系统分散得比较乱，很难获得一个有效的整体性数据。
针对这样的情况，就需要加强回路的整体性管理，提升变电站设备状态检修的效果。
3 通过数字化系统检修技术提升变电站设备运行的合理性
由于数字化变电站一次设备状态检修和数字化变电站设备二次状态检修是相辅相成，缺一不可的，因此，在进行实际状态检修工作的过程中，设备状态检修要充分参考一次设备状态检修出现的问题，做到有效减少修缮时间，保证设备运行可靠。
与此同时，数字化技术在变电站中的应用，要充分的将数字化变电站的整体性技术发挥出来，提升变电站内部设备运行的合理性。
四、结束语
综上所述，为了保证变电站中各个设备能够安全运行，进而保证电力系统的正常运行，进行对数字化变电站的主要特征和关键技术的研究是非常有必要的。
最大限度地满足信息共享和系统集成的要求，则是数字化变电站技术的发展方向，可以预期一个系统分布化、结构紧凑化、模型标准化、通信网络化、信息集成化、检修状态化、操作智能化的完全数字化变电站将作为未来“数字化电网”的功能和信息节点展示在人们面前。
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