論文摘要：隨著變電站自動(dòng)化程度越來(lái)越高，數(shù)字化變電站技術(shù)在我國(guó)得到迅速發(fā)展。數(shù)字化變電站就是把變電站的信息采集、處理、傳輸以及輸出全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。由于這項(xiàng)技術(shù)匯集多方面、多層次技術(shù)革新，所以它的發(fā)展將會(huì)是一個(gè)比較長(zhǎng)期的過(guò)程。主要闡述了數(shù)字化變電站的背景和特征，著重介紹了變電站數(shù)字化過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)介紹了變電站數(shù)字化之后對(duì)未來(lái)產(chǎn)生的影響。

論文關(guān)鍵詞：變電站 變電站數(shù)字化 通信網(wǎng)絡(luò)

為了提高電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和可靠性，提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平，我國(guó)電力企業(yè)積極進(jìn)行變電站的數(shù)字化。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善以及智能斷路器、非常規(guī)互感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化將是未來(lái)變電站自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

一、數(shù)字化變電站的特點(diǎn)

隨著數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，數(shù)字化變電站的概念也被提出。數(shù)字化變電站可以實(shí)現(xiàn)信息的整體和統(tǒng)一處理，同時(shí)具備變電站內(nèi)IED之間、控制中心和變電站之間協(xié)同互動(dòng)運(yùn)行的能力。一般情況下，數(shù)字化變電站具備以下幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)。

1.層次化

由于所具備的功能差異，變電站的結(jié)構(gòu)邏輯可分成間隔層、過(guò)程層以及變電站層。間隔層的作用是通過(guò)本間隔的數(shù)據(jù)作用于自身間隔的一次設(shè)備。所有與一次設(shè)備接口功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)過(guò)程層完成的。利用全站的數(shù)據(jù)，變電站層可以對(duì)全站的一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視以及控制，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方控制中心進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。

2.一次設(shè)備的智能化

可編程(PLC)控制器可以替換變電站二次回路中的繼電器及其配套的邏輯回路，光電數(shù)字和光纖將會(huì)代替變電站目前普通的模擬信號(hào)和控制線路被。

3.二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化

變電站的二次設(shè)備不設(shè)功能裝置重復(fù)的輸入/輸出接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，普通的功能裝置也會(huì)演變成邏輯的功能模塊。

4.運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

日常運(yùn)行、維護(hù)、數(shù)據(jù)記錄可以實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公和自動(dòng)化的信息分流交換;變電站發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)提出故障原因和維修意見(jiàn);系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備狀態(tài)檢修報(bào)告。

二、數(shù)字化變電站中的關(guān)鍵技術(shù)

由于用戶對(duì)供電質(zhì)量、可靠性要求以及電壓等級(jí)和電網(wǎng)容量的不斷提高，電力電子、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和信號(hào)處理等技術(shù)日漸成熟，所以變電站一次設(shè)備智能化、自動(dòng)化成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前，該技術(shù)主要是智能斷路器、集成型智能開(kāi)關(guān)以及電子式電流電壓互感器等設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。

1.非常規(guī)的互感器

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)日益成熟，非常規(guī)互感器在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力、絕緣好、可測(cè)量頻帶寬，新型光電/電子式互感器具有現(xiàn)代光電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及電光晶體的各種優(yōu)異特性，在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)和光電技術(shù)，未來(lái)將呈現(xiàn)出很好的發(fā)展勢(shì)頭。

數(shù)字化保護(hù)和測(cè)控設(shè)備可以和非常規(guī)互感器直接接口，省去了中間環(huán)節(jié)。它的優(yōu)點(diǎn)是：能隔離高低壓，絕緣性能良好;由于不含鐵芯，鐵磁諧振和磁飽可以消除;良好的抗電磁干擾性能，低壓側(cè)無(wú)開(kāi)路高壓危險(xiǎn);測(cè)量精度高，動(dòng)態(tài)范圍大;頻率響應(yīng)范圍大;無(wú)易燃、易爆等危險(xiǎn)。

由于以上優(yōu)點(diǎn)，非常規(guī)互感器不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需要，提高了電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度并且能夠保證其安全可靠的運(yùn)行。

2.斷路器智能技術(shù)

為了改變現(xiàn)有斷路器的單一空載分閘特性，自動(dòng)獲得實(shí)際開(kāi)斷時(shí)電氣和機(jī)械性能上的最佳開(kāi)斷效果，且由于電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)經(jīng)常有各種開(kāi)斷指令，斷路器可以執(zhí)行相應(yīng)的智能操作——自動(dòng)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)和滅弧室工作條件的選擇。通過(guò)智能斷路器的過(guò)程層(I/O)通信接口，輸入和輸出通信數(shù)據(jù)，而這些通信數(shù)據(jù)必須符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。或者說(shuō)根據(jù)IEC61850提出的標(biāo)準(zhǔn)體系，斷路器屬于過(guò)程層設(shè)備，所以控制跳合閘命令的傳遞以及斷路器狀態(tài)信息傳輸是通過(guò)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.集成型智能開(kāi)關(guān)設(shè)備

國(guó)外一些大的電力設(shè)備生產(chǎn)公司已經(jīng)推出類似產(chǎn)品，瑞士ABB公司推出的接插式開(kāi)關(guān)系統(tǒng)PASS是最具代表性的。它是ABB公司在生產(chǎn)氣體絕緣組合電器GLS和空氣絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備ALS的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型電器設(shè)備，而該款產(chǎn)品具備了GLS的優(yōu)點(diǎn)。從20世紀(jì)末應(yīng)用至今，已在美國(guó)、加拿大、英國(guó)、瑞典等變電站使用并且用戶反應(yīng)良好。可以說(shuō)，集成型智能開(kāi)關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)將來(lái)一次電氣設(shè)備的發(fā)展方向，它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、接線簡(jiǎn)化、占地面積小、自動(dòng)化程度高、可靠性高和日常維護(hù)簡(jiǎn)單。