数字化变电站的主要特征和关键技术
浅谈数字化智能变电站工程调试关键技术——以南方电网220kV长征变电站为例
电子式 互感器 和 光 电互 感 器 的应 用使 得 数字 化
应 用 ，促 进 了作为 电 网运行 重 要支 撑 的变 电站综 合 自动化 技 术快 速发 展 。随着 各种 相关 应 用技 术 的成
熟和 发展 ，数 字化 智 能变 电站将 成 为未 来变 电站 自 动化 技术 发展 的 主流［ 。考 虑 到数 字化 智能 电站 工 程是 未来 变 电领域 的 主流 。在智 能 电 网建设 的大 背
南方电网 ２ ２ ０ ｋ Ｖ长 字 化 变 电 站 内设 备 之 间通 过 高 速 以太 网进
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — １ ９
作者简介 ： 韩绪鹏（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 湖北 鄂 州人 ， 讲 师， 工学硕士 ， 研 究 方 向为 电力 系 统 运 行 与 控 制 ． 基金项 目： 中 国 葛 州 坝 集 团公 司科 技 立 项 资 助 项 目《 数 字 化 智 能 变 电站 施 工 关 键 技 术 研 究 与 教 学 实 践 》 （ 项 目编号 ： ２ ０ １ ２ ｋ Ｊ 一 ３ ０ ）
０ 引 言
２ ０世 纪 ９ Ｏ年 代 以来 ，随着 电子技 术 、信 息 技
术、 网络通 信技 术 的迅 猛发 展 ， 以微 处理 器为 核心 的 智能 化数 字式 自动 装置 在 电网 控制 领域 得到 了广 泛
化变电站调试中的若干关键技术 。
１ 数 字 化 智 能 变 电站 的主 要 特 征
６
江 西 电 力 职 业技 术 学 院 学报
第２ ６卷
行信 息交 换 ，二 次设 备不 再 出现 功能重 复 的 Ｉ ／ Ｏ接
国内数字化变电站现状
从1995年德国提出制定IEC61850的设想开始，随着通信技术、信息技术、电子式互感器技术、数字化保护及测控技术的快速发展，数字化变电站技术研发和工程实践取得了大量的成果和经验，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。
2005年以来，我国相继有采用IEC61850标准的变电站投入运行，从110kV 到500kV ，从单一厂家到多家集成，国内对数字化变电站工程实践的探索正在向纵深发展。
未来，在建设智能电网的大背景下，数字化变电站快速发展是必然趋势。
1关于数字化变电站数字化变电站是指以变电站一、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，实现站内外信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。
数字化变电站具有“全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化”等四个重要特征[1-6]：一、二次设备的灵活控制，具备双向通信功能，通过信息网进行管理，实现全站信息采集、传输、处理、输出数字化；采用基于IEC61850的标准化网络通信体系；通过统一标准、统一建模实现变电站内外的信息交互和信息共享；实现各种站内/外高级应用系统相关对象间的互动，满足智能电网运行、控制要求。
1993年，变电站自动化理论最初在国内提出。
20世纪90年代中期，随着计算机技术、网络通信技术的飞速发展，出现了分布式变电站自动化系统。
系统按变电站的控制层次和对象设置全站控制(站控层，又称变电站层)和就地单元控制（间隔层）的二层式分布控制系统结构。
经过十多年的发展，变电站基本实现了间隔层和站控层间的数字化。
新建变电站，无论电压等级高低，基本都采用变电站综合自动化系统。
许多老变电站也通过改造实现变电站综合自动化。
很多变电站也都实现了无人值班。
变电站运行与管理的安全可靠性指标、经济性指标得到了大幅度提升[7-10]。
但常规变电站综合自动化系统还存在信息难以共享、设备之间不具备互操作性、系统的可扩展性差、系统可靠性受二次电缆的影响等不足，制约了变电站可靠性、实时性、经济性的进一步提升。
数字化变电站的关键技术探析
三
数 字化 变 电站 的关键 技术探析
王 业 成
（ 湖 南省 送变 电建设 公 司 ， 湖 南 长沙 ４ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 介 绍 了数 字化 变 电站 的 发展 概况 ， 同时 对数 字化 变 电站 的关键 技术 进 行 了分析 探 讨 。 关键 词 ： 数 字 化变 电站 ： 关键 技术 ： 电网技 术
０ 引言
电 网 自动 化 技 术 是 我 国 电 网 的 ６个 重 点 技 术 之 一 ， 而数字
激 光供 电器 的稳 定性对 于互 感器整 体 的使 用效果有着 一 定的 影 响。同时， 针对线 圈容易受到 电磁干扰 的问题 ， 可 以考 虑使用 屏蔽传 感线 圈来 进行解决 。光 学互感器具有较强 的线 性度 ， 同 时其测 量精度不会 受到 电磁干扰 以及无源等 因素 的影响 ， 因此 近年 来受到 国内外的广泛关注 ， 通 过对其工作原理 的不断改进
１ 数 字化 变 电站 的 发 展 概 述
１ ． １ 变 电站 控 制 系 统 的 应 用 现 状及 发 展 趋 势
过 近年 来 ， 随着经济 的不断发 展， 我 国 电网的规模不断扩 大 ， 构 的可靠性作 为保证 。在数字 化变 电站系统 的设计方案 中， 因 此 具 有 很 高 的 可 靠 对 电网的运行要 求也在 不 断提高 ， 与此 同时 ， 变 电 站 的控 制 效 程 总 线 与 站 级 总 线 都 采 用 环 形 拓 扑 结 构 ， 性 。 在 网络系统设计 中， 还要对优化 问题进行全面 的考虑 。 除可 率 成 为 影 响 电 网运 行 的 主 要 因素 。 为 了 实现 对 电 网运 行 状 态 的 有 效监控 ， 确 保 电网运行 的稳 定性 和可靠 性 ， 这 就要求 变 电站 靠 性外 ，通信 网络 的实 时性 也是近 年来 人们普遍 关注 的点 问 根 据 时 间 的要 求 对 不 同 的 报 文 进 行 等 级 划 分 ， 再 根 据 不 同 具 有较高 的可控制性 。另外 ， 计算机信 息技术 以及 网络技术 的 题 ，
常规变电站数字化改造的关键技术分析
常规变电站数字化改造的关键技术分析摘要：当前，科学技术飞速发展，数字化技术在常规变电站中得到了一定的应用，常规变电站的数字化改造势在必行。
常规变电站的数字化改造就是将信息采集、信息传输、信息处理，以及信息的输出等过程转化为数字信息，建立起通信网络系统的变电站，即数字化变电站。
数字化变电站具有其突出的特点，即设备智能化、网络化，以及自动化。
本篇文章就常规变电站数字化改造的关键技术作了进一步的分析与研究。
关键词：常规变电站数字化改造关键技术中图分类号：tm63 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0115-01随着科学技术与数字化技术的发展，常规变电站的数字化改造已经由理论研究阶段走进了实践阶段。
常规变电站的数字化改造是在常规变电站的基础上进行数字化网络的搭建，不仅兼容了一次系统，而且对于变电站通信网络的应用也更加方便。
当前，在数字化变电站应用与发展的同时，也出现了一些问题，对变电站与电网的运行有着严重的影响。
因此，加强常规变电站数字化改造的关键技术的分析与研究是很有必要的。
1 数字化变电站的构架常规变电站的数字化改造是根据设备智能化和网络化的设计思路，以iec61850为设计标准进行的，变电站被分为过程层、间隔层，以及站控层。
过程层是由模拟量收集的终端合并单元，以及开关输入、输出等智能单元构成的。
间隔层是由变电站的保护装置，以及测控装置等构成的。
站控层是由监控系统、远动系统，以及故障信息子系统构成的。
2 常规变电站过程层的数字化改造2.1 合并单元常规变电站互感器的数据合并单元通常都是就地安装，通过交流头来电缆的传送模拟信号就地采样，而且要将采样的数据经过处理以后，在通过iec61850-9-1、iec60044-8等协议，然后借助光纤通道，将其发送到网络交换机中，最后再由网络交换机给需要进行模拟量保护和数据共享的装置。
常规互感器和合并单元的连接如下如所示，每一台合并单元通常能够完成12路的模拟量采集工作，其中五路作为保护电流，三路作为策略电流，四路作为测量电压。
数字化变电站的技术研究
０ ３ ０ ０ １ ２ ） 层” 。数字化变 电站 自动化结 构 的三个结构 特征 主要表 现在 以下
方面 。
２ ． １ 过 程 层 功 能 结构
【 关键词】 数字化 ； 变电站 ； 技术
数字化变 电站 是一 套 比较 完善 的信息采 集 、 收集 、 处 理过 程。 每个细节都有 检测装备 ， 可 以提 高变 电站的智能化运转 ， 这 就可 以 有效地减 少二次接线 的程 序 。数字化 变 电站使用 光纤代 替 电缆 ， 使 电磁兼容 问题得到有 效解决 ， 并在很 大程度 上使变 电站设备 的 检修 、 调试及保护等工作 的效率得 到有效提高。 １ ． 数字化变 电站的技术特点 （ １ ） 智 能化 一次设备 。使 用光 电技 术及 微处理 器进行 综合设 计， 对被 控制 的操作 驱动 回路 及一次设 备被检 测的信号 回路进行 处理 ， 用可编程控 制器 代替二次 回路中 的常规逻辑 回路和 继 电器 ， 以前 的导线 连接用数 字公共信 号 网络 和数字程控 器来代替 ， 以前 的控 制 电缆 及强 电模 拟信号 用光纤 和光电数字 信号来代 替 ， 把控 制回路及 常规机 电式继 电器 的结构进行 有效 简化 ， 智 能化一 次设
数字 化变 电站 的技术研 究
朱 良肄 熊莉娟 范春 燕
（ 山西 省 电 力公 司 太原 供 电 分公 司
【 摘 要】 变 电站 自动化 系统的 实现 ， 对 电 网 自动化技 术 的发展 及 推 广 应用都有一定的促进作用， 此外， 它还使 变电站设备的安全性、 可靠性
得 到有 效提 高。
２ ． 数字化变 电站 的结构及 功能 数字 化变电站 的结 构 主要包 括 “ 过 程层 ” 、 “ 间隔 层 ” 、 “ 站 控
探索数字化变电站通信解决方案的关键技术
探索数字化变电站通信解决方案的关键技术随着科技的飞速发展，数字化变电站成为了电力系统发展的必然趋势。
数字化变电站通过采用先进的数字化技术，实现了对电力系统的全面监控、自动控制和信息集成，提高了电力系统的可靠性、安全性和经济性。
然而，数字化变电站的通信解决方案是实现其功能的关键，也是当前面临的主要挑战。
本文将探讨数字化变电站通信解决方案的关键技术。
一、通信协议的统一与兼容性二、高速以太网技术高速以太网技术是数字化变电站通信解决方案的基础，它能够提供高带宽、低延迟的数据传输，满足数字化变电站中大量数据传输的需求。
目前，数字化变电站中主要采用了100Mbps和1Gbps的以太网技术，未来随着技术的发展，2.5Gbps和10Gbps的以太网技术也将得到广泛应用。
三、无线通信技术四、数据交换与存储技术数字化变电站中产生了大量的数据，如何高效地进行数据交换和存储是关键问题。
在此方面，可以采用分布式数据库和数据交换平台来实现。
分布式数据库可以将数据存储在多个节点上，提高数据的可靠性和访问速度；数据交换平台可以实现不同设备和系统之间的数据交换，提高数据的一致性和实时性。
五、网络安全技术数字化变电站的通信解决方案需要面临网络安全的问题。
由于电力系统的特殊性，一旦遭受攻击，可能导致严重的后果。
因此，网络安全技术是保障数字化变电站通信解决方案的关键。
在此方面，可以采用防火墙、加密技术和入侵检测系统等手段，提高数字化变电站的网络安全性。
六、结论数字化变电站的通信解决方案是实现其功能的关键，也是当前面临的主要挑战。
通过采用统一的通信协议、高速以太网技术、无线通信技术、数据交换与存储技术以及网络安全技术等关键技术，可以有效地解决数字化变电站的通信问题，推动电力系统的发展。
探索数字化变电站通信解决方案的关键技术，我们深入探讨了几个核心议题。
面对数字化变电站中多样化的设备和系统，统一的通信协议必不可少，它就像是不同语言之间的翻译，让各种设备能够无障碍地沟通。
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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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。
关键词：电力系统；数字化变电站；IEC61850；通信；智能电子装置(IED)0 引言目前，变电站自动化系统中还存在许多问题，如常规互感器的动态测量范围存在局限性、智能电子装置(intelligent electronic device，IED)、间隔及变电站等应用层面缺乏统一的信息模型和信息交换模型以及二次设备之间缺乏互操作性等，这些问题限制了变电站自动化技术的进一步发展。
为解决上述问题，相关部门及专家学者进行了广泛而深入的研究，并取得了一定成果，如以光电技术为基础的新型互感器正从试验阶段走向工程应用，明确规定了变电站信息采集、处理、传输及应用框架的IEC61850标准已颁布实施等。
另外，光纤网络通信、高速以太网交换以及一次设备操作智能化技术的发展也为解决上述问题提供了重要的技术支撑。
微电子和信息技术的发展促进了以微处理器为核心的IED在电力系统中的应用，并将数字化技术引入变电站综合自动化系统中。
本文较系统地阐述了数字化变电站的主要特征及关键技术，希望能为相关工程技术人员提供参考。
1 数字化变电站的主要技术特征1.1 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[1-6]。
1.2 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。
IEC61850提出了变电站过程层、间隔层、站控层的三层结构模型[7]，建议采用面向对象建模、软件复用、高速以太网、嵌入式实时操作系统(real-time operating system，RTOS)以及XML (extensible markup language)等技术，以便满足电力系统对实时性、可靠性的要求，同时有效地解决异构系统之间的信息互通、装置的自我描述和互操作以及系统的扩展性等问题，为实施变电站分层分布式方案提供了可靠的技术基础。
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建w 68高翔等:数字化变电站的主要特征和关键技术V ol. 30 No. 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I/O单元(如A/D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IED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(logical node)，代表自动化系统的基本功能单元。
断路器IED中集成了断路器(XCBR)及监视(SCBR)功能；合并单元/保护IED 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IED 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IED中；②减少IED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；③IED布置紧靠过程层，可直接嵌入一次设备。
图1结构紧凑化及近过程化设计示例Fig. 1 An example of compact and process-close design 1.4 系统建模标准化IEC61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一、标准的信息模型和信息交换模型，其意义主要体现在：（1）实现智能设备的互操作性。
采用对象建模、抽象通信服务接口(abstract communication service interface，ACSI)以及设备自我描述规范，使变电站自动化功能在语法及语义上都得以标准化，并使功能完全独立于具体的网络协议，进而实现了智能设备的真正的互操作。
（2）实现变电站的信息共享。
对一、二次设备统一建模，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(substation configuration language，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。
过程层间隔层变电站层图2 数字化变电站的网络化信息流Fig. 2 Network information flow in digital substation 信息交互网络化的主要优点表现在：（1）能根据实际需要灵活选择网络拓扑结构，易于利用冗余技术提高系统可靠性，网络拓扑结构的改变不会影响变电站功能的实现。
（2）当过程层采用基于IEC 61850-9-2的过程总线时，传感器的采样数据可利用多播(multicasting)技术同时发送至测控、保护、故障录波及相角测量等单元，进而实现了数据共享。
（3）利用网线代替导线可大大减少变电站内二次回路的连接线数量，从而提高系统的可靠性[10-12]。
1.6 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PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建ÿ第30卷第23期电网技术69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。
数字化变电站将是未来“数字化电力系统”中的功能和信息节点。
IEC针对电力系统操作与运行制定了一整套标准(如图3所示)，以逐步统一电力系统内各自动化系统的信息模型和信息交换模型，消除由于缺乏统一建模和系统异构而导致的各种“信息孤岛”。
数字化变电站图3IEC电力系统操作与运行标准体系Fig. 3 IEC operations & maintenance standards1.7 设备检修状态化以往的设备状态检修主要是针对一次设备，二次设备的状态监测对象不是单一的元件，而是一个单元或系统。
虽然IED装置本身具备状态检修的实施基础，但二次设备的状态检修必须作为一个系统性的问题来考虑，状态监测环节应包含交流输入、直流及操作回路等[13]，因此在常规变电站内很难实施二次系统的状态检修。
在数字化变电站中，可以有效地获取电网运行状态数据以及各种IED装置的故障和动作信息，实现对操作及信号回路状态的有效监视。