数字化变电站关键技术概述

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1、数字化变电站关键技术概述郑斌1摘要：智能电网是电网未来发展的必然趋向。数字化变电站是实现智能电网的重要环节。本文简述了数字化变电站的概念、特点、关键技术及其建设等问题。通过分析可以认为，数字化变电站必然成为未来变电站的发展趋势。关键词：数字化变电站；数字化技术；电子式互感器；IEC618500引言数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站【1】。与常规变电站相比，数

2、字化变电站间隔层和站控层的设备及网络接口只是接口和通信模型发生了变化，而过程层却发生了较大的改变，由传统的电流、电压互感器、一次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，逐步改变为电子式互感器、智能化一次设备、合并单元、光纤连接等内容。作为一门新兴技术，数字化变电站从提出开始就受到了极大的关注，目前已成为我国电力系统研究的热点之一。随着相关软硬件技术的不断发展和成熟，数字化变电站将成为变电站技术的发展方向。1数字化变电站的关键设备1.1智能化的一次设备　　一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简

3、化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替【2】。一次设备例如电子式互感器，电子式互感器(ECT、EVT)分为两大类:有源电子式互感器和无源电子式互感器。有源电子式互感器利用Rogowski空芯线圈或低功率铁心线圈感应被测电流,利用电容(电阻、电感)分压器感应被测电压。远端模块将模拟信号转换为数字信号后经通信光纤传送。无源电子式互感器利用Faraday磁光效应感应被测电流信号,利用Po

4、ckels电光效应感应被测电压信号,通过光纤传输传感信号。　　1.2网络化的二次设备　　6变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。将IEC61850应用于变电站内的通信,以充分利用网络通信的最新技术,实现二次设备的信

5、息共享、互操作和功能的灵活配置。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、大电流直接变为数字信号【5】。常规站与数字站结构区别如图1所示。图1常规站与数字站结构区别1.3自动化的运行管理系统　　变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，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，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。2数字化变电站通信规约关键技术　　数字化变电站是建立于IE

6、C61850通信规范基础上,6由电子式互感器(ECT、EVT)、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备按变电站层、间隔层、过程层分层构建而成,能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。它的关键技术主要包括以下几个方面：就概念而言，IEC61850标准主要围绕以下4个方面展开：(1)功能建模。从变电站自动化通信系统的通信性能(PICOM)要求出发,定义了变电站自动化系统的功能模型(Part5)。　　(2)数据建模。采用面向对象的方法,定义了基于客户机/服务器结构的数据模型(PartT-3/4)。　(3)通信协

7、议。定义了数据访问机制(通信服务)和向通信协议栈的映射,如在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到MMS(IEC61850-8-I),在间隔层和过程层之间的网络映射成串行单向多点或点对点传输网络。(IEC61850-9-1)或映射成基于IEEE802,3标准的过程总线(IEC61850-9-2)(Part7-2,Part8/9)。　(4)变电站自动化系统工程和一致性测试。定义了基于XML(ExtensibleMakeupLanguage)的结构化语言(Part6),描述变电站和自动化系统的拓扑以及IED结构化数据。为

8、了验证互操作性,Part10描述了IEC61850标准一致性测试。(5)IEC61850标准中引入了抽象通信服务接口(abstractcommunicationserviceinterface，ACSI)。ACSI使变电站自动化功能完全独立于具体的