当前数字化变电站的技术基础与特征

当前数字化变电站的技术基础与特征

摘要：当代科技的不断发展，促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。同时，数字化技术的引入也使得变电站的运行发生了变化。变电站引入数字化技术使变电站的二次设备逐渐向一次设备进行延伸。传统变电站的数字化过程使得变电站运行更加自动化，管理更加科学化，因此研究数字化变电站的技术基础及特征有着非常重大的意义。

关键词：数字化变电站；技术基础；特征

Abstract: The development of contemporary science and technology is promoting the microelectronics technology and information technology in the application and development of electric power system. At the same time, the introduction of digital technology makes the transformer substation operation change. Introducing digital technology enables the transformer secondary equipment substation gradually to extend to first equipment. Traditional substation digitization process makes it run with more substation automation, more scientific management, so the study of the basic technology of digital substation and feature has a very significant meaning.

Keywords: digital substation; technical basis; characteristics

数字技术的发展及应用使得数字化变电站有了技术的支撑。目前，我国数字化变电站的技术主要有数字化的电气量测量系统。而变电站的自动化技术基础主要包括：智能化的开关、光电式的电流及电压互感器、一次运行的设备、在线状态的检测系统、运行操作的培训仿真技术等。数字化变电站的特征及技术的影响势必会使数字化的变电站成为发展的趋势。本文就数字化变电站的主要技术基础及特征进行论述。

1．数字化变电站的技术特征

当前的数字化变电站主要通过电子式互感器、智能化的开关等数字化的一次设备、网络化的二次设备分层组成，在IEC61850通信规范的基础之上逐步实现变电站系统不断信息化、自动化智能化等要求。

首先，变电站中的电气设备信息通过数字化技术可以实现相互间的资源共享及利用，使操作更加便捷，同时减少变电站相关设备退出的次数及时间，减少了损耗，提高了设备的使用时间，对于自动化设备的数量进行精简，极大的简化了变电站的二次接线，提高变电站设备使用系统的可靠性，维护及及时更新扩展变电站中的设备功能。

其次，逐步实现了变电站信息在其系统运行过程中和其它支持的系统之

间的信息共享，减少了资源重复建设，有利于投资成本的回收并延长变电站的使用年限。减少周期内的维护成本与建设费用。数字化变电站主要标志就是实现了数据采集的数字化，通过运用数字化的电气量测工具，比如光电式的互感器、电子式的互感器等来采集电流、电压等，对这些电气量的采集与测量，实现了变电站第一、二次系统的有效隔离。因此，也就增大了变电站的电气量动态测量的范围。同时，因为采集的数字化也提高了电气量的测量精确率。在准备实现变电站信息共享的同时，为以往变电站装置冗余迈向信息冗余提供了信息基础，逐步使变电站的电气量采集与测量走向了信息化、集成化。

第三，变电站信息系统分布出现分层化。以往变电站的自动化系统主要是集中式，而数字化变电站则改变了以往的集中式采用了分布式。数字化变电站通过采用第二代的分层分布式自动化系统可以更加完整的记录变电站内各个设备的信息，并及时的显示，大大提高了网络通信的速度和开放程度。

在IEC61850通信规范的基础之上提出的有关数字化变电站的过程层、间隔层及站控层等三层结构模式。可采用面向对象进行建模，通过软件复用、嵌入式等实时操作控制系统等高科技技术，不断满足数字化变电站等电力系统对于实时性、可靠性的需求。不但可以有效的解决变电站中异构系统间的信息的互通问题及装置不同引起的系统操作问题，而且还给当前的数字化变电站的分层分布式模式提供了强大的技术支持。

2．数字化变电站的技术基础

当下数字化变电站需要的技术基础支撑主要有非常规传感器；可靠稳定的通信网络；数字化变电站的组成设备的稳定性。

我国当前的数字化变电站建设是应用现代科学技术的必然趋势。伴随着众多变电站技术问题的研究与解决，数字化变电站的技术基础越来越稳定。首先，通过数字化变电站的设备组成可以看出数字化变电站的技术基础。数字化变电站的技术设备主要由电子式电压电流互感器、智能化的一次设备、网络化的二次设备组成。

电子式的电压电流互感器主要通过罗哥夫斯基线圈，进行电阻分压、阻容分压和电容分压，以此替代传统电磁式的电流电压互感器。这样，数字化变电站的电子式电流电压互感器采用了先进的电子元器件和电磁兼容等设计，可以更加直接的策略电流电压信息。并且通过和数字化的仪表等智能化的综合测量装置，用计算机技术对电流电压等信息的测量，并进行数字化处理使得国家电网中的电气设备可以进行网上在线状态监控与保护。而传统变电站中的常规互感器则与电子式的互感器有很大的差别，不但比电子式的互感器绝缘复杂化、而且体积比较大、重量重动态测量的范围比较小；不如电子式的互感器能够在电力系统的运行中根除重大的电力故障隐患，保证国家变电站用电设备的安全及人身安全。

智能化的一次设备主要是根据变电站相关设备的规范标准，不但具备普通传统变电站的开关设备的基本功能，而且在这个基础之上更加的智能化。除此

之外，数字化变电站的智能化的一次设备还可以进行在线监控、利用数字化接口及智能化电子开关来操作变电站中一系列的高级智能化设备。因此，数字化变电中的智能化的一次设备是数字化变电站的重要基础设备，可以提供被检测的信号回路及被控制的操作驱动回路。通过计算机进行微处理及光电技术的设计，简化了传统常规机电式的继电器和控制回路的结构。同时，智能化一次设备提供了数字化变电站技术基础，通过数字程控器与数字公共信号网络进行连接，有利于变电站二次回路。同时，光电数字及光纤也代替了传统的强电模拟信号与控制电缆。更加节省了变电站的电缆用量、减少占地面积，缩短了数字化变电站的投运周期及电子式电压互感器的电气距离。更为重要的是通过智能化一次设备，数字化变电站在提供在线检测的同时，减少了人为失误更优化了控制回路。

最后，变电站中网络化的二次设备。传统变电站内的常规化二次设备，主要由继电保护装置、防误闭锁装置、测量测控装置等组成，这些网络化的二次设备可以标准化、模块化的进行计算机微处理机。通过网络化二次设备之间的告诉网络通信通道的连接，真的达到数据的资源共享、信息传递的高速化。

3．当前我国数字化变电站的技术

目前，我国数字化变电站的技术主要有数字化的电气量测量系统。拥有稳定性高的电气量测量系统对于建设数字化的变电站可以说是至关重要的。当前，国际上对于电压式的互感器系统称为非常规互感器，这种电压互感器和以往变电站所采用的传统的互感器有很大的差别。

在新型的电压互感器中基于电光效应的电压互感器基于电光效应的互感器称为光学电流电压互感器或者称为无源式互感器而其余的则为电子式电流压互感器或者称为有源式互感器。众所周知，由于线性的双折射现象和发光源器件的发光强度会下降，光在传输过程中引起的偏振角变化以及在不同材料的中维尔德常数也会受到外界温度的影响，造成无源式互感器的测量精度不稳定等问题。而光学互感器则拥有比较好的线性度、测量精准度、无源、不轻易受到电磁干扰等优势。我国目前的数字化变电站的该井需要采用这种新型互感器的优点，通过其工作的原理提高变电站工作的稳定性。

其次，目前数字化变电站要求通信网络的可靠性与即时性。数字化的要求就是资源的贡献，信息高速传递，而网络信息系统就是数字化变电站的核心，也可以称其为数字化变电站的“神经系统”。因此，数字化变电站的技术基础及要求必须包含了变电站系统的可靠性、及时性、可用性。计算机通信网络系统的可靠性可以选用拥有较高稳定性及可靠性的网络拓扑结构。并采用国际上的冗余技术保障其安全运行。在数字化变电站的设计过程中，各个IED都应该拥有双网卡，这样，就可以同时分别接入室内两台交换机。过程总线及站级总线可以采用环形拓扑来提到设计方案中系统的可靠性。同时，不断的优化网络系统设计，综合考各种因素，提高通信网络的经济性和易维护性。

4．结语

当代科技的不断发展与进步，促进了微电子技术及信息技术在电力系统中的应用与发展。而实施IEC61850标准施、应用非常规互感器将逐步推进我国数字化变电站的建设进程。数字技术的发展及应用是数字化变电站建设的技术支撑，通过对数字化变电站的技术基础及特征的研究推动传统变电站的数字化进程，使我国数字化变电站的运行更加自动化，管理更加科学化。

参考文献：

[1]曲骅,谷成.数字化变电站技术[J].电气技术.2009(12).

[2]向蝶,彭雪峰.数字化变电站的自动化系统[J].信息系统工程.2009(11) .