数字化变电站发展和应用探究

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1、数字化变电站发展和应用探究　　【摘要】介绍了数字化变电站的发展过程、研究现状以及理想的数字化变电站模式，和己经实施的数字化变电站系统。【关键词】数字化变电站；发展；实施1、引言我国变电站自动化技术经过二十多年的发展已经达到一定的水平。新建变电站，无论电压等级高低，基本都采用变电站综合自动化系统。许多老变电站也通过改造实现变电站综合自动化。变电站综合自动化化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平，增强了电网输配电能力和电网调度的能力，降低了变电站建设的总造价。随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次

2、运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，变电站中所有信息的采集、传输和处理全部数字化将成为变电站自动化建设的必然趋势。2、数字化变电站国内外发展情况数字化变电站是基于IEC61850标准。1999年IEC5TC57京都会议和2000年SPAG会议提出将IEC61850作为无缝通信标准。IEC61850的工作方向是：追求现代技术水平的通信体系，实现完全的互操作性，体系向下兼容，基于现代技术水平的标准信息和通信技术平台，在IT系统和软件应用通过

3、数据交换接口标准化实现开放式系统。IEC61850标准提供了变电站自动化系统功能建模、数据建模、通信协议、通信系统的项目管理和一致性检测等一系列标准。按照IEC61850标准建设变电站的通信网络和系统，是建设数字化变电站的有效途径。IEC61850标准的发布和符合其标准的设备的推出，为建设数字化变电站提供了坚实的基础。我国引进IEC61850的工作于2001年开始，2005年完成。我国的各主要电力设备制造商也积极研究符合IEC61850标准的变电站一次和二次设备，已有不少产品通过了鉴定和投入运行。同时

4、，一些研究机构和试验仪器制造商也正在研制数字接口的一次和二次设备的测试仪器。3、理想数字化变电站数字化变电站的基本概念为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。数字化变电站建设的关键是实现能满足上述特征的通信网络和系统。IEC61850标准包括变电站通信网络和系统的总体要求、功能建模、数据建模、通信协议、项目管理和一致性检测等一系列标准。按照IEC61850标准建设通信网络和系统的变电站，可符合数字化变电站的要求。5数

5、字化变电站的主要一次设备和二次设备都应为智能设备，这是变电站实现数字化的基础。智能设备具备可与其他设备交互参数、状态和控制命令等信息的通信接口。如果确需使用传统非智能设备，应通过配置智能终端将其改造为智能设备。设备间信息传输的方式为网络通信或串行通信，取代传统的控制电缆、CT电缆和PT电缆等硬接线。数字化变电站的设备状态信息应包括其自身健康状态。设备根据需要设计相应的在线检测功能，实时提供设备的健康状态信息，变电站自动化系统可根据设备健康状态提出检修要求，实现计划检修向状态检修的转变。数字化变电站不需

6、解决不同制造商设备信息代码表不统一的问题。数字化变电站的设备信息应符合标准的信息模型，具有“自我描述”机制。采用面向对象自我描述的方法，传输到自动化系统的数据都带说明，马上建立数据库，使得现场验收的验证工作大大简化，数据库的维护工作量大大减少，实现设备的“即插即用”。按照IEC61850标准，变电站的功能应分为站控层、间隔层和过程层。变电站通信系统应有以下直接通信接口：5数字化变电站的物理设备间应能实时、高效、可靠的交换信息，以太网通信技术是满足这种要求的最佳选择。根据IEEE及EPRI的实验报告表明

7、，现有的以太网通讯技术能够满足变电站自动化的通讯要求。以太网技术是主流的通信技术，具有极佳的经济性，并且还在快速发展中，为变电站自动化系统提供了广阔的发展空间。数字化变电站所有设备的功能和数据按IEC61850建模，采用映射到MMS（制造报文规范）的ACSI（抽象通信服务接口）、GOOSE（面向变电站事件的通用对象）、SV（采样值）、SNTP（时间同步）等通信协议实现各种通信功能。由于所有设备使用统一的功能模型、数据模型和通信协议，实现了不同厂家设备间的可互操作性。数字化变电站的信息充分共享，满足功能

8、分布实现的要求。变电站中所有设备均从通信系统中获取所需要的其他设备的信息，并通过通信系统向其他设备传输输出信息和控制命令。按IEC61850通信协议，可传输设备的完整信息，包括状态、配置参数、工作参数、与其他设备的逻辑关系、软硬件版本等。变电站的功能可分布在多个物理设备上，不需为涉及到多个间隔的功能设计庞大复杂的物理设备（例如母差保护、VQC等功能）。同一物理设备可参与多个功能实现，避免了变电站的物理设备的重复设置。数字化变电站通信系统可实时、可靠的交换