数字化变电站分析与研究

宋　涛　齐英杰

[摘要]随着智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现和应用，变电站自动化的技术进入数字化的新时代。在分析数字化变电站自动化系统的基本特征基础上，简要总结数字化变电站的优点，并对它的发展现状进行分析和研究。

[关键词]智能化光电式互感器变电站自动化数字化变电站

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1671-7597(2009)0610042-01

一、引言

变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。它提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电的可靠性，降低了变电站的总造价，因此在电力系统中被广泛应用。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及自诊断、变电站运行操作培训仿真等技术的日趋成熟，一些基于新物理测量原理的传感器和控制器的应用为一次设备提高了测量精度，降低了电流电压动态测量范围的误差。随着这些新技术的应用，数字化变电站将得到大力推广和使用。

二、数字化变电站的基本特征

1、传感器数字化。电压互感器和电流互感器采用基于全数字和光纤的信号采集系统，而不是常规的电磁式互感器；其它各种信号的传感器也必须数字化并采用光纤传输信号。

2、一次设各智能化。采用智能化的一次设备取代常规一次设备，即采用数字化可编程控制回路代替常规继电器、断路器、隔离刀闸、接地刀闸等设备，采用了光机电一体化设计，输入是通信光纤而不是常规的控制电缆。

3、二次设各网络化。二次设备包括继电保护、测控、故障录波、计量装置及其他自动化装置都是基于全数字或光纤信号的新型微机装置，采用光纤以太网传输。

4、通信标准统一化。全站所有设备的信息交换与传递都采用同一种标准IEC61850。即数字化传感器、数字化保护测控装置等二次设备、智能化一次设备与站控层计算机监控系统均统一采用同一个标准，不同厂商生产的各种不同功能的装置或设备可以执行互操作。

5、传输光纤化。传统的控制电缆、信号电缆等全部被光纤所取代，光纤的数日与设备的数目大致相当，安装非常简便。

三、数字化变电站的优点

1、变电站的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信息模型，按统一的通信标准接入变电站通信网络。变电站的保护、测控、计量、监控、远动、VQC、电能质量分析、设备在线监视等系统均用同一个通信网络接收电流、电压和状态等信息以及发出控制命令，不必为不同功能建立各自的信息采集、传输和执行系统。这样，传统的二次设备在性能和可靠性方面大大提升，设各配置也进一步简化，实现小型化或隐形化。

2、变电站总投资减少。光电子互感器的传感部分体积小重量轻并且采用光纤传输，绝缘和支撑易于解决，容易实现光机电一体化隐形设计，全站取消了所有的控制和信号电缆，代之以光纤，大大节省了有色金属并且便于施工；智能化一次设备由于布置紧凑，并取消了控制室，使变电站减少了占地面积，减小了征地投入；数字化变电站安装调试简便，既缩短了建设周期，又节省了建设费用，使数字化变电站的总投资减少。

3、进一步提升了自动化和管理水平。数字化变电站采用智能一次设备，所有功能均可遥控实现。通信系统传输的信息更完整，通信的可靠性和实时性都大幅度提高。变电站可实现更多、更复杂的自动化功能，提高了自动化水平。设备具有互操作性，方便了设备的维护和更新，减少操作时间，提高工作效率。

4、提高信号传输的可靠性。数字化变电站一次和二次设备间、二次设备之间均使用抗干扰能力强的光纤连接，从根本上解决抗干扰问题，使保护的可靠性大幅度提高。

5、应用电子式互感器解决传统互感器固有问题。传统互感器由于采用电磁原理，TA断线导致高压危险、TA饱和影响保护的可靠性、TV短路导致过流烧毁。数字化变电站采用电子式互感器，不怕短路开路，不会饱和。

6、通信网络取代复杂的控制电缆。数字化变电站一次和二次设备间、二次设备之间均采用计算机通信技术，一条信道可传输多个通道的信息。因此数字化变电站的二次接线将大幅度简化，这也将大大减少土建施工的工作量以及后期电气试验的难度。

7、提升了测量精度。数字化变电站采用输出数字信号的电子式互感器，数字化的电流电压信号在传输到二次设备和二次设备处理的过程中均不会产生附加误差，提升了保护系统、测量系统和计量系统的系统精度。

四、数字化变电站的发展现状

1、2006年11月，我国第一个数字化变电站云南省曲靖市翠峰110千伏数字化变电站，通过国家鉴定后，内蒙古杜尔伯特220KV数字化变电站、无锡圆石110KV数字化变电站等相继建成，这些数字化变电站的运行经验将为变电站设备迈进数字化时代提供了宝贵经验。

2、从国际范围看，许多发达国家都已有数字化变电站投运。他们主要是从经济性的角度来考虑是否实施数字化。数字化变电站的各种功能都共用统一的信息平台，可以避免设备的重复投入，二次接线也较传统变电站简单，可以节约安装和运行维护的成本。

3、国内电力系统的高速发展为数字化变电站的建设提供了市场平台和发展基础。数字化变电站在国内能否得到大量快速地推广，要看数字化技术的被认可程度及相关技术的发展情况。

4、目前制约数字化变电站的核心技术主要存在几个方面：一是光电子互感器技术还没有完全过关；二是智能化开关处于概念阶段；三是IEC61850标准实施与认证问题。完整的解决以上几个问题，就掌握了数字化变电站的主动权。