对数字化变电站运行维护问题的探讨

许 奎 董士珍 李录兵

（中国煤炭科工集团武汉设计研究院 湖北 武汉 430064）

1 数字化变电站的特点

数字化变电站是指采用电子式互感器、智能化开关等智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，建立在先进通信规范基础上，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。数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为智能化的一次设备和网络化的二次设备。在逻辑结构上分为三个层次：“过程层”、“间隔层”、“站控层”。各层次内部和层次之问采用高速网络通信。过程层设备主要包括电子式互感器、智能一次设备等，主要完成开关量和模拟量的采集以及控制命令的发送等与一次设备相关的功能。间隔层设备由按间隔对象配置的测控装置、保护装置、计量装置以及与接人其他智能设备的规约转换设备等构成。实施对一次设备保护控制功能，实施本间隔操作闭锁功能。站控层由传统意义上的后台监控系统、工程师站、远动服务器等构成，通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息、不断刷新实时数据库、按时登录历史数据库、按既定协约将有关数据信息送往调度或控制中心、接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行。

2 数字化变电站运行时的问题及解决方案

1）数据采集过程中出现不准确的问题。在数字化变电站中进行传输的都是数字信号。通过电子互感器采集模拟信号，然后转化成数字信号，然而，数字信号需要有同步时钟，模拟信号不需要。如果有一个间隔的信号丢失，那么将会造成整个间隔层的保护都无法动作。由于设备的缺陷，信号丢失也很容易发生，除此之外，如果同种设备之间的数值转换的计算方法不同，采用的精度不同，也将造成数据传输错误的发生。解决的办法是采用精度比较高的设备或者采用放大系统对数据进行处理，减少误差备用电源的不稳定性。所以说要想顺利的建设数字化变电站，应该全面的对能影响到数字化变电站建设的各个因素进行详细的考察和分析，尽量减小误差，以提高电气测量系统的稳定性。我们应该改变思路，综合全面的去考虑问题。首先在采用设备层面上要有一定的改进。在过程层中应该采用电子式PT／CT，以及智能化的开关设备。数字化变电站中的交流采样这一部分，应该取消所有测试和保护装置，让所有设备的信息和数据得到无畅通的交流和共享。并且严格按照IEC61850通信协议规定的内容进行信息和数据的交流和互相传输。

2）变电站内部的备用电源不可靠。以前，采用的是站内直流和逆变的方式作为变电站的备用电源，用于故障或者事故情况下对站内的关键设备进行供电。但是站内直流不稳定，因此故障时通信设备工作不正常，甚至有时候会造成事故相关状态信息的丢失。UPS是一种含有储能装置，并且以逆变器作为主要组成部分的恒压恒频不间断电源，主要用于计算机及其网络或者其他电力电子设备的电力供应，其电压波形精度高，频率稳定，能够承受电网的电能波形波动，电能间断甚至短时的停电，具有低输出阻抗的特点，因此作为变电站的备用电源，能够提高变电站在事故之后的通信传输效率。

3）由于保护装置本身的缺陷误发报文，造成断路器误动作。由于电力系统或变电站本身的信号抖动，变电站中的保护装置可能发出动作信号，断路器动作，造成供电可靠性降低。可以通过升级全站的保护程序，增加消除抖动的延时，增强抗干扰的能力。

4）数字化变电站中所有电气设备间可以实现信息互相操作和共享，在各个系统之间信息的采集，数据的计算以及控制命令的形成都是由多部网络系统的中央处理器控制的。如何更好的控制信息的传输，保证其稳定性，做到信息采集同步而又使得保护命令得到快速的输出，这是一个很难解决的问题。数字化变电站要适应当前的网络，在适应的基础上更要提高网络的通信速度，并且应当制定相应的符合数字化变电站需求的网络网关的通信协议。如何将当今的网络形态更好的在数字化变电站中加以利用，同时又该如何更好的把数字化变电站融人当今的网络形态当中去，这是值得我们思考的一个问题。在不阻碍所有通讯设备实现信息互通共享的同时，也应对信息进行有效的监控，监控层网络我们应该使用星型独立双网，这种网络监控模式比环形网络形式相对来讲结构更简单，配置更简洁，而且更能有效的降低网络风暴形成的可能性。而监控层和信息数据层所工作的内容和性质是不同的，同时也为了更好的保护信息数据的安全性，解决方案是过程层和监控层的通信网络从物理设备上分开，进行各自管理。而对于超高压的变电站，过程层应该推荐按电压的不同等级分开组网，这样有效的提高了资源共享的效率，充分保证资源的流通速度。

5）通信协议的不完善

IEC61850通信协议是由IEC制定的，它是关于变电站自动化系统的通信网络和系统的国际标准协议，它制定的目的是为了使不同厂商的产品具有互操作性。然而IEC61850通信协议却存在很多问题，并不完善。比如说针对数字化变电站的安全性上，它并没有做任何明确的规定。同时协议本身所规定标准性和开放性就会对数字化变电站的安全建设带来潜在的隐患。我们在建设数字化变电站的过程中，就如何完善IEC61850通信协议，如何保证二次系统信息的确定性，可用性，保密性和完整性，这些都是我们所要考虑和解决的问题。因此，在建设数字化变电站的初期应该制定严格的工作规程和标准，应该严格按照IEC61850通信协议的标准来进行建设，在应用技术框架的基础上结合数字化变电站的特征，在制定标准不够完善的情况下及时进行补充。在建设变电站的过程中，结合先进的技术水平和网络结构，研究全新的检验方式和手段，综合运用新的科学技术，建立扎实，完善并且可靠的保障机制，使得数字化变电站的建设更加顺利。比如说我们在建设数字化变电站之前，要充分的考虑到电子式互感器对线路差动的影响，电压并列和电压切换等种种情况的出现并想到用什么样方法解决各自的问题。只有这样，才能使数字化变电站在建设的过程中做到有备无患。

3 结束语

数字化变电站采用的是高智能化的设备，在它的设计、运行阶段都会出现各种各样的问题。本文通过分析数字化变电站的技术特点，针对数字化变电站在实际运行中的安装调试和日常维护问题，提出了可行的解决方案。

［1］宋磊.浅谈数字化变电站运行维护策略[J].云南电力技术，2012，40（2）：90－94.

［2］李碧辉，等.数字化变电站设计及运行中的问题探讨[J].湖北电力，2008，32（2）：10－12.

［3］葛遗莉，等.数字化变电站设计、运行中面临的问题[J].电力自动化设备，2010，30（12）：113－117.