三、數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

建設(shè)數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)之一就是從邏輯概念和物理概念上，將通信體系分為三個(gè)層次，即間隔層、變電站層以及過(guò)程層，并且制定了各層通信接口之間的通信標(biāo)準(zhǔn)。而另一個(gè)前提就是制定的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的制定，有利于實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化系統(tǒng)的三個(gè)功能，即控制、監(jiān)視和繼電保護(hù)功能。

由于沒(méi)有規(guī)定通信拓?fù)洌⑶覍?duì)設(shè)備之間的通信接口沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)，所以各個(gè)廠(chǎng)家只是根據(jù)客戶(hù)需求自行設(shè)計(jì)和定義物理通信鏈路上的通信接口，上述的三個(gè)層次僅是抽象的概念。由于IEC6185O使用以太網(wǎng)作為基本通信技術(shù)，并沒(méi)有限制實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)形式，所以，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)完全可以融合變電站總線(xiàn)和過(guò)程總線(xiàn)。這樣的通信系統(tǒng)既有利于變電站與控制中心構(gòu)成統(tǒng)一的無(wú)縫通信網(wǎng)絡(luò)，而且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)的無(wú)縫連接。

變電站層有兩種功能。變電站層功能是指SAS到各個(gè)接口的功能，即到本地站操作員人機(jī)接口、遠(yuǎn)方控制中心遙控接口或遠(yuǎn)程監(jiān)視維護(hù)工程遠(yuǎn)方監(jiān)視接口的功能。另外一個(gè)功能是指利用多個(gè)變電站或間隔的數(shù)據(jù)，而且作用到整個(gè)站的一次設(shè)備或多個(gè)間隔。

間隔層是利用分析某個(gè)間隔數(shù)據(jù)，然后可以實(shí)現(xiàn)控制該層一次設(shè)備的目的。該功能是與任何類(lèi)型的I/O或智能傳感器和執(zhí)行器通信，即通過(guò)一定的邏輯接口在間隔層內(nèi)通信或與過(guò)程層通信。

過(guò)程層功能是連接到過(guò)程的全部功能。

四、數(shù)字化變電站對(duì)變電站的影響

1.對(duì)二次系統(tǒng)應(yīng)用的影響

由于現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，變電站數(shù)字化技術(shù)得以迅速發(fā)展應(yīng)用。在電氣量采集的環(huán)節(jié)、IED設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸交換方式、變電站信息冗余性、變電站二次系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性等，都將由于變電站數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響。

2.對(duì)變電站整體建設(shè)方案的影響

當(dāng)今，由于土地價(jià)格昂貴，縮小變電站的占地面積將是目前變電站建設(shè)急需考慮的問(wèn)題。由于電子式互感器的體積小，方便安裝，與其他高壓設(shè)備集成方便，所以能減少變電站的占地面積。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的變電站基本上沒(méi)有電纜，采用光纖通信，造價(jià)低，重量輕。可以取消變電站內(nèi)大部分電纜井和電纜層，建設(shè)變電站的成本也可大大減少。

3.數(shù)字化變電站對(duì)設(shè)備調(diào)試的影響

數(shù)字化變電站不僅可以提高二次系統(tǒng)安全性，而且可以大大簡(jiǎn)化二次系統(tǒng)的調(diào)試;電壓互感器的極性由安裝位置決定，所以現(xiàn)場(chǎng)不需要校驗(yàn);絕緣電阻不需要測(cè)試;電子式互感器還可以確保使用數(shù)據(jù)正確，這是由于該設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都有標(biāo)記，方便識(shí)別;除此之外，由于一二次回路接線(xiàn)不需要查線(xiàn)，原來(lái)的查線(xiàn)工作大大減少，減輕運(yùn)行維護(hù)人員的工作量;由于絕緣的系統(tǒng)的光纖信號(hào)傳輸回路，所以沒(méi)有接地，減少了變電站檢查接地的工作量。

五、數(shù)字化變電站未來(lái)的發(fā)展

電力系統(tǒng)通過(guò)SAS技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，而且還大大減少了系統(tǒng)的維護(hù)和檢修費(fèi)用，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)最基本信息源，所以它也是整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)字化的基礎(chǔ)。基于以上原因，數(shù)字化變電站應(yīng)具備以下幾項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

(1)過(guò)程層信息系統(tǒng)內(nèi)部互相調(diào)用。在數(shù)字化變電站過(guò)程層的數(shù)據(jù)化的信息傳輸都是通過(guò)光纖完成的，所以過(guò)程層的信息可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部互相調(diào)。

(2)數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有及時(shí)性、穩(wěn)定性以及兼容性等優(yōu)點(diǎn)。

(3)信息模型化和互操作。作為電力系統(tǒng)的信息源頭，數(shù)字化變電站不僅要提供盡可能多的信息，而且這些信息應(yīng)建立在統(tǒng)一的電力系統(tǒng)信息模型的基礎(chǔ)之上。作為執(zhí)行終端，實(shí)現(xiàn)各種協(xié)同功能是數(shù)字化變電站最基本的特征，這要求IED之間能夠互操作。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間互相操作，變電站信息的標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)。

(4)檢測(cè)調(diào)試方法的變化。由于數(shù)字化變電站中的大多數(shù)自動(dòng)化功能都以數(shù)據(jù)通信的方式實(shí)施，所以通信監(jiān)測(cè)設(shè)備顯得非常關(guān)鍵，不僅用于檢查網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性，而且對(duì)通信過(guò)程和傳輸信息進(jìn)行監(jiān)視，用來(lái)分析自動(dòng)化功能的實(shí)施情況。

(5)廣域自動(dòng)化功能。數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求是互相兼容的，傳輸?shù)男畔⒂型粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)必須能夠相互共享，這樣才能達(dá)到電網(wǎng)與變電站之間協(xié)同配合的目的。

六、總結(jié)

由于數(shù)字化變電站技術(shù)涉及到許多通信網(wǎng)絡(luò)以及新設(shè)備的應(yīng)用，所以從研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用將會(huì)是比較長(zhǎng)期的過(guò)程。如IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系、智能斷路器、電子式互感器、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。由于各種新技術(shù)沒(méi)有經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的實(shí)踐檢驗(yàn)，所以在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的穩(wěn)定性需要結(jié)合工程實(shí)際逐步完善。

國(guó)內(nèi)外數(shù)字化變電站的研究和建設(shè)也還在起步階段。我國(guó)的數(shù)字化變電站建設(shè)的總思路是先把低電壓變電站(110kV以下)作為建設(shè)試點(diǎn)，通過(guò)一段時(shí)間的摸索，然后應(yīng)用到高的電壓等級(jí)的變電站上，在此期間更需要進(jìn)行大量的理論研究和實(shí)踐摸索。同時(shí)，由于目前大部分變電站都沒(méi)有經(jīng)過(guò)數(shù)字化改造，所以現(xiàn)有的常規(guī)變電站就可以為數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展提供應(yīng)用的平臺(tái)，而電網(wǎng)的發(fā)展也為變電站數(shù)字化技術(shù)提供契機(jī)。未來(lái)數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的成熟，將標(biāo)志著新一代數(shù)字化電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。

但一些數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，如電子式互感器、智能斷路器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等還處于實(shí)際應(yīng)用的起步階段，需要進(jìn)行大量的理論研究和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累。