常规综自站数字化改造的可能性

李建龙， 李新利， 朱世梅， 杨振君

(承德供电公司,河北 承德 067000)

常规综自站数字化改造的可能性

李建龙， 李新利， 朱世梅， 杨振君

(承德供电公司,河北 承德 067000)

作者介绍了西地变电站110kV变电站数字化改造后的特点，通过数字站和常规站在技术和经济方面的比较，说明了数字站在安全性、可靠性、测量精度、抗干扰性能等方面的优势，同时阐述了今后数字化变电站技术扩展的方向。

数字化；变电站；改造；IEC61850

数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向，就目前技术发展现状而言，数字化变电站是由电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，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。110kV西地站数字化改造于2007年9月投入试运行，其采用了基于IEC61850标准的数字化变电站系统架构技术；传统互感器及纯光学电子互感器在数字化变电站中的应用技术；传统高压电器实现智能化控制技术；基于以太网数字接口测控保护装置技术；基于GOOSE机制控制及保护技术；基于光纤简化的二次系统体系架构等关键技术。

1 目前常规变电站自动化系统存在着很多技术和经济的局限性

1.1 二次设备之间存在互操作性问题

（1）二次设备缺乏统一的信息模型规范和通信标准。为实现不同厂家设备的互联，必须设置大量规约转换器或保护管理机，增加了系统复杂和设计、调试和维护的难度，降低了通信系统的性能。

（2）当变电站二次设备选择不同厂家产品时，全站自动化系统设备互联成了变电站投产前必须重点安排的一项复杂工作。常常因为设备之间互联通信不畅等原因拖延调试工作周期，使变电站不能按期投运;并且给后期运行维护带来许多不便，给安全生产带来很大的隐患。

1.2 传统电流、电压互感器的问题

电压等级越高，短路电流越大。为解决绝缘和传变特性，必须是体积增大，设备得更加笨重，安装运输极不方便。暂态传变特性差。高压系统中要求保护动作速度快，改善暂态传变特性需增加投资。电流互感器二次侧输出对负载要求严格，超高压变电站占地面积大，从开关场到控制室的二次电缆可达200米，为保证传变精度，增加电缆截面也不能解决问题。传变大电流时，会出现铁芯饱和现象，使得差动保护难以实现。

1.3 二次电缆对系统可靠性的影响

虽然现有的变电站自动化系统实现了设备的智能化，但这些智能设备之间以及智能设备与一次系统设备和变电站自动化系统之间仍然采用电缆进行连接。电缆遭受电磁干扰和一次设备传输过电压可能引起二次设备运行异常；在二次电缆比较长的情况下由电容祸合的干扰可能造成继电保护误动作。

1.4 设备选择的限制造成成本和加大

（1）一次设备和二次装置之间依然采用电缆硬连接方式，需要敷设了大量的二次电缆。这无论是对设计、施工还是运行维护都存在很大的工作量，并形成可观的成本。

（2）信息共享困难。常常存在多套并行的应用系统，却未实现变电站内的公用信息共享，因此不便扩展、难以维护，加大了变电站整体造价及运行维护成本。

（3）站内各种二次设备无法互操作。各种二次设备采用私有协议和不兼容的网络，使变电站造价及调试、运行、维护成本大为增加。

2 改造后数字化变电站的特点和优势

通过数字化变电站技术改造，能够比较好的解决现有变电站自动化技术存在的上述缺陷。数字化变电站具有简洁的二次接线、更好的保护性能、一致化的计测精度、较高的设备使用效率、更高的系统可靠性，同时数字化变电站设备具有很高的互操作性，设备较易维护和更新，信息实现共享的特点。因此，将传统变电站改造为数字化变电站将是必然趋势。

通过数字化改造，可以实现以下目标：

（1）通过过程层数字化，取消大量电缆硬连接，降低系统成本。

（2）采用IEC61850标准，实现不同厂家设备的互操作，消除站内信息孤岛。设备的互操作性使得用户可以选择最好的系统部件，大幅改善系统集成、现场验收、监视诊断和运行维护等的费用，节约大量时间，增加自动化系统使用期间的灵活性。

（3）优化功能布局，减少设备数量，简化二次系统。因此，对常规变电站进行数字化改造，对于建设资源节约型、环境友好型社会和科技创新型电力企业，通过节能调度实现节能降耗，通过标准化实现信息共享和系统的互联互通，减少投资，降低维护工作量，提高效率和效益，提高大电网的安全稳定水平和灾变防治能力，提高电网生产的科学、智能决策水平，显著提高电网生产效率具有重要的现实意义。

3 数字化变电站技术扩展的方向

西地数字化变电站的建设，采用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，将保护、控制、数据采集功能集成在最少的平台上，进行了高度的集成。特别提出继电保护的高度集成化，要实现1对N保护功能。为我们今后的数字化建设提供了宝贵经验，因此我们提出区域数字化电网建设，区域数字化电网建设对通信网提出了较高的要求。要求通信网可靠，在一条光缆中断时不影响整个系统通信，在一套光传输设备故障时不影响其它网元的业务传输，能够提供多业务接入，组成综合数据网，提供100M以太网接口、语音接口、低速数据接口和视频接口等。

常规的综合自动化变电站二次设备及控制均在站内实现。而且全部是1∶1面向间隔，随着电网通信设备的发展，通信能够满足100M的站间通信要求，集中建立中心控制站，中心控制站的保护设备一套装置可控一个站或多个变电站线路或变压器保护，大大减少设备总数，减少投资，而且站内二次设备全部简化其中到中心控制站，实现保护1∶N或N∶N保护和控制，站内只有一次设备和通信设备，减少站内检修、调试及基建费用。

[1]高翔.数字化变电站应用技校术[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]陈立新,张宝健.数字变电站系统（D PSS）的研究与设计实现[M].北京:煤矿机械出版社,2005.

TP2

A

1005-1554（2010）02-0032-02

2009-11-09

李建龙（1974-），男,河北隆化人，承德供电公司高级工程师。