浅谈数字化变电站发展和应用

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1、浅谈数字化变电站发展和应用　　【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，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。1.数字化变电

2、站国内外发展情况数字化变电站是基于IEC61850标准，其工作方向是：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数据交换接口标准化实现开放式系统。9IEC61850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。国外针对IEC61850标准的应用和研究开始较早，相应的示范工程

3、在制定IEC61850的过程中就开始实施。美国、德国、荷兰等国都有示范工程，用以验证标准，通过实践来促进标准的进一步完善。在德国有一个示范工程，参加这个工程的有SIEMENS，ABB，ALSTOM等公司，用一个公司的变电站主站和其他公司的IED相联，然后用另一个公司的变电站主站和其他公司的IED相联，示范工程的总结已在2000年CIGRE会议上发表。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，一些研究机构和试验仪器制造商也正在研制数字接

4、口的一次和二次设备的测试仪器。2.理想数字化变电站9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。数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

5、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

6、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”。9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满足以下需求的直接通信接口：①间隔层和变电站层之间的数据交换；②间隔层和远方保护之间的保护数据交换；③间隔层内数据交换；④过程层和间隔层之间TV和TA暂态数据交换；⑤过程层和间隔层之间控制数据交换；⑥间隔层和变电站层之间控制数据交换；⑦变电站层与远方工程师站数据交换；⑧间隔层之间直接数据交换；⑨变电站层内数据交换；⑩变电站装置和远方控制中心之间的控制数据交换。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

7、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，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。9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