常规变电站数字化改造的关键技术分析

许杰

摘要：当前，科学技术飞速发展，数字化技术在常规变电站中得到了一定的应用，常规变电站的数字化改造势在必行。常规变电站的数字化改造就是将信息采集、信息传输、信息处理，以及信息的输出等过程转化为数字信息，建立起通信网络系统的变电站，即数字化变电站。数字化变电站具有其突出的特点，即设备智能化、网络化，以及自动化。本篇文章就常规变电站数字化改造的关键技术作了进一步的分析与研究。

关键词：常规变电站 数字化改造 关键技术

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0115-01

随着科学技术与数字化技术的发展，常规变电站的数字化改造已经由理论研究阶段走进了实践阶段。常规变电站的数字化改造是在常规变电站的基础上进行数字化网络的搭建，不仅兼容了一次系统，而且对于变电站通信网络的应用也更加方便。当前，在数字化变电站应用与发展的同时，也出现了一些问题，对变电站与电网的运行有着严重的影响。因此，加强常规变电站数字化改造的关键技术的分析与研究是很有必要的。

1 数字化变电站的构架

常规变电站的数字化改造是根据设备智能化和网络化的设计思路，以IEC61850为设计标准进行的，变电站被分为过程层、间隔层，以及站控层。过程层是由模拟量收集的终端合并单元，以及开关输入、输出等智能单元构成的。间隔层是由变电站的保护装置，以及测控装置等构成的。站控层是由监控系统、远动系统，以及故障信息子系统构成的。

2 常规变电站过程层的数字化改造

2.1合并单元

常规变电站互感器的数据合并单元通常都是就地安装，通过交流头来电缆的传送模拟信号就地采样，而且要将采样的数据经过处理以后，在通过IEC61850-9-1、IEC60044-8等协议，然后借助光纤通道，将其发送到网络交换机中，最后再由网络交换机给需要进行模拟量保护和数据共享的装置。常规互感器和合并单元的连接如下如所示，每一台合并单元通常能够完成12路的模拟量采集工作，其中五路作为保护电流，三路作为策略电流，四路作为测量电压。

2.2智能单元

由于受到传统的变压器制造的局限，变压器的本体是通过电缆连接来完成非电气量保护和信号传输的，通过驱动继电器的方式来实现的。在常规变电站的数字化改造中，数字变电站的过程层与间隔层地通过光纤组网来进行信息的交换的，根据非电气量独立的特点，通过对智能单元的采用，实现有载调压、测控，以及非电气量保护等的一体化。本体的智能单元是通过常规变电站的方式来实现测控与非电量保护功能的，通过对光纤网络的借助来实现对信息的传输与装置的共享。

2.3智能操作箱

智能操作箱是数字化变电站的智能终端，其有效地解决了一次设备与数字化的接口问题，将一次设备和测控装置等通过光纤网络来进行连接，进而完成刀闸与断路器的分合操作。当操作断路器时，要将分合闸的输出接点与智能操作箱的回路插件相连接，在通过这个插件来完成断路器的防跳闸、电流保持等功能。

3 常规变电站间隔层的数字化改造

常规变电站的间隔层数字化改造采用的测控和保护装置是IEC61850中的goose标准。常规变电站的间隔层之间是通过以太网来联系的，而且是双重化的以太网，每一个间隔层要想实现动作逻辑与间隔之间的闭锁，就必须要对网络共享的模拟量和开关量来实现，而开关量和模拟量采用IEC61850中的SMV和GOOSE来完成。

3.1SMV

数字化变电站中的数据采集系统是通过电气模拟量来进行数据的采集的，GPS通过网络来实现系统的采样同步。对于模拟量的信息是通过SMV的报文形式来进行传送的，SMV为整个变电站的模拟量来提供传输服务，比传统的变电站有着明显的优势。数字化变电站的采样数字在经过单元合并以后，使用的是IEC61850-9-2协议来发送到网络交换机的，进而实现网络保护与测控，以及录波装置的共享。

3.2GOOSE

GOOSE的基础是相对较为快速的以太网多播报文，有效替代了传统的电缆接线的方式。GOOSE主要是用来进行跳闸保护、联锁信息传输的。GOOSE是基于发布、订阅机制的信息交换，GOOSE中的任何一个IEC都能够作为订阅端来进行数据的接收，当然也能够作为发布端来进行数据的发布，进而实现IEC之间的数据增加，使数据更改的难度降低。GOOSE报文采用的是ASN.1语法编码，采用的机制是变位报文与心跳报文相结合的机制，实现在以太网链路层的直接传输，实现了GOOSE服务的灵活性和可靠性。

4 常规变电站站控层的数字化改造

常规变电站的站控层网络是通过网线实现连接的，网络通常采用的双重化的网络配置，在间隔层和站控层之间，要根据报文规范来进行数据交换，进而实现对变电站的监控。MMS是一套相对独立的国际化的报文规范，能够通过对网络环境的开发与维护实现IED与计算机之间的数据和信息的交换与监控。MMS具有以下功能：

4.1上送信号和测量功能

诸如开入、报警等信号数据的上送功能是通过无缓冲报告来实现的，并且要将其映射到读写和报告服务中，进而实现遥信的变化、周期的上送，以及总召和事件的缓存。遥测、保护等测量数据的上送能够是通过有缓冲报告来实现的，并且映射到报告和读写服务中，进而实现遥测数据的变化、周期的上送，以及总召等。

4.2控制功能

控制功能包括遥控和摇调等，是通过IEC61850的相关控制数据来实现的，同时也能够影身到报告与读写服务中去。IEC61850能够提供各种控制类型，诸如PCS系列装置具有SBOW功能和直接控制功能，同时还支持检无压、同期，以及闭锁逻辑检测等功能。

4.3报告故障功能

报告故障的功能是通过逻辑点的连接来实现的，同时映射到文件操作与报告的服务中。当产生了录波文件时，能够通过报告将其送到后台，实现故障报告功能的充分发挥。

5 结语

随着科学技术发展，以及数字化技术在变电站中的应用，数字化变电站得到了前所未有的发展。常规变电站的数字化改造不仅具有常规变电站的功能，而且搭建起了网络化结构，数字化变电站与电网达到了有效结合。由于常规变电站的数字化改造还没有达到一次设备智能化的要求，数据不稳定、场地发热等问题需要得到进一步的解决，因此加强对常规变电站数字化改造的技术的研究仍然有着一定的迫切性。

参考文献

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