数字化变电站技术发展与应用

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1、数字化变电站技术发展与应用摘要：目前，国家电网公司及所属部分电力公司已经开展了数字化变电站的试点建设，已有多个数字化变电站投运或部分间隔挂网运行。因目前我国对数字化变电站尚无统一的建设标准，各地数字化变电站的建设方案不尽相同。其差异集中体现在采用了不同原理的电子式互感器、过程层二次设备采用IEC60044-8FT3或IEC61850-9-1或IEC61850-9-2规约、站控层组网的不同拓扑结构、GOOSE技术应用等方面。本文在广泛调研的基础上，试从数字化变电站概念、特点及优势、方案类比等方面进行阐述，介

2、绍数字化变电站设备发展情况，并提出建设数字化变电站应重点考虑的几点问题。关键词：数字化变电站；数字式互感器；IEC618501前言目前，我国变电站自动化技术经过多年的发展已经达到一定的水平，在变电站（含超高压）建设中大量采用自动化新技术，大大提高了电网建设的现代化水平，增强了电网运行的安全性及电网调度的自动化水平，降低了变电站建设的总造价。然而技术的发展是没有止境的，随着智能化电气的发展，特别是智能化开关、电子式互感器等机电一体化设备的出现及一次设备的在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日渐成熟，以

3、及计算机高速网络在实时系统中的开发利用，变电站即将进入数字化的新阶段。国家电网公司及所属电力公司都在积极跟踪数字化变电站的最新发展技术，部分电力公司已率先开展了数字化变电站的研究工作，并作了一些工程实例。在2003年已经开始有按IEC61850标准进行数字化建设的变电站挂网运行。近期兴建了一些数字化110kV、220kV数字化变电站示范站，并投入运行，而且数字化建设的步伐已延伸到500kV等级的变电站。以上情况表明目前数字化变电站的研究已进入实际工程应用阶段。为探索适应于北京电力公司110kV、220kV

4、变电站数字化的技术路线和技术方案，并使公司数字化变电站能够平稳、顺利、成功的进行，我院对数字化变电站的技术做了调研及跟踪，以下将数字化建设中的基本设备、技术构成及应用趋势做一浅析介绍。2数字化变电站的概念、特点及优势2.1数字化变电站的概念数字化变电站是指信息采集、传输、处理、输出及执行过程完全数字化的变电站。基本特征为设备智能化、通讯网络化、运行管理自动化等。具体是变电站内一次电气设备和二次电子装置均实现数字化通信，具有全站统一的数字模型和数据通信平台，在此平台的基础上实现智能装置的互操作性。2.2数字

5、化变电站特点数字化变电站主要有以下特点：(1)一次设备的智能化采用数字输出的电子式互感器、智能开关（或传统开关和智能终端组合）等智能一次设备。一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。(2)二次设备的网络化二次设备全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备间用通讯网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息，取消控制电缆。(3)运行管理系统自动化变电站运行管理自动化系统应包括自动故障分析系统、设备健康状态检测系统和程序化控制等自动化系统。变电站运行发生故障时能及时提

6、供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，实现变电站一、二次设备的“状态检修”。2.3数字化变电站的优势数字化变电站的一次设备和二次设备均采用智能设备，设备间交互的信息均按统一的模型数字化。数字化较常规变电站具有以下几方面优势(1)变电站各种功能可共享统一的信息平台，避免设备重复数字化变电站的所有信息采用统一的通信标准IEC61850，按统一的通信标准接入变电站通信网络。变电站的保护、测量、计量、远动、VQC等系统均共一个通信网络接收电流、电压和状态等信息以及发出控

7、制命令，不需为重复建设信息采集、传输和执行系统。(2)便于变电站新增功能和扩展规模变电站的设备间信息交换均通过通信网络完成，变电站在扩充功能和扩展规模时，只需在通信网络上接入新增设备，无需改造和更换原有设备，减少变电站全寿命周期成本。(3)通信网络取代复杂的控制电缆，减少二次接线数字化变电站一次设备和二次设备间、二次设备之间均采用计算机通信技术，一条通道可传输多个通道的信息。同时采用网络通信技术，通信线的数量约等于设备数量。因此大幅度减少了二次电缆的数量和复杂度。(4)测量精度提高数字化变电站采用电子式互

8、感器，传输过程中均不会产生附加误差，提高了保护系统、测量系统和计量系统的精度。(5)信号传输的可靠性提高数字化变电站的信号传输均通过计算机通信技术实现。通信系统在传输有效信息的同时传输信息效验码和通道自检信息，拒绝误传信号和监视通信系统的完好性，PT断线、CT断线的判断将不再是问题。数字信号可以用光缆传输，从根本上解决了抗干扰问题。(6)电子式互感器较传统互感器性能好电子式互感器和传统互感器比较，具有以下优点：1)电子式电流互