浅析110kV变电站的数字化改造

杨学艺

（龙胜各族自治县水利电业有限公司 广西桂林 541799）

浅析110kV变电站的数字化改造

杨学艺

（龙胜各族自治县水利电业有限公司 广西桂林 541799）

本文主要分析了变电站数字化改造技术以及其产生的经济优势，同时有针对性的对110kV里排变电站进行叙述，进一步探讨数字化改造实施方案情况，同时还详细的描述其他内容，为后期的110kV变电站的数字化改造研究提供一定的参考。

110kV变电站；数字化改造

1 电站数字化改造方案分析

1.1 数字化变电站有利方面

1.1.1 使用电子式互感器

电子式互感器信号采集原理跟常规形式的互感器采集原理存在明显的不同。电子式互感器信号不会受到磁饱和的影响。就地采集电子式互感器信号之后就选取使用光纤通信数字化传输的方式，可以取得非常显著的采集精度，以及取得非常高的可靠性。互感器以外因素是不会干扰到计量系统的采集精度，同时还可以从根本上满足计量系统对于精度所提出来的要求。

1.1.2 使用光缆通信

一般情况下，都是选择使用光缆的基础上使用数字通信方式完成站内一次设备的电量、开关等信号的传输。该方式可以促使使用的信号电缆大大减少，同时还可以有效的防止电缆影响到信号的传输。

1.1.3 实现站内统一通信

选取使用统一的规定完成站内二次设备的通信，有利于二次设备的功能集成的实现，有利于二次设备的功能集成设备集中以及设备间互操作等。

1.2 选择合适的数字化方案

选取里排变电站数字化改造工程来说，工程建设始终遵循着以下三点原则：①经济实用；②技术先进；③成熟可靠，这也是这项工程建设最为首要的目标之一。严格按照现阶段的技术发展情况来完成全数字化方案的有效选取：也就是IEC61850标准应用的全面开展，实现电子式互感器以及数字化过程的实现，促使其层设备接口跟一次设备实现有效的智能化，同时实现GOOSE网络通信以及全站二次设备组网等，详细包括以下几个方面：①全站设备需要严格按照IEC61850标准完成统一的建模，于逻辑结构方面来划分，分为三层，第一层为“过程层”、第二是“间隔层”、第三是“站控层。②选取使用电子式的互感器，也就是在主变压器以及各电压等级部位使用电子式的互感器。③选取使用智能的单元，促使其实现开关智能化。④全站设备按站控层网络以及过程层网络组网需要从根本上实现通信。对于过程层网络，那么就需要由以下两个部分构成：采样值通信、GOOSE通信。

1.3 110kV变电站全数字化改造方案分析

1.3.1 一次改造系统

①互感器：110kV、主变各侧选取使用电子式的互感器，其主要以光通信信号形式完成输出。其中35kV以及10kV则选取使用电子式的互感器，但是在实际工作中，实质为小电压模拟输出方式。其跟本间隔合并单元两者之间是连接的关系，同时，该合并单元主要完成光通信的信号输出。②开关：不需要更换室外断路器本体，选取开关智能单元装置，将其作为代理设备，促使一次设备实现进一步智能化。在实际工作中，智能单元在使用光纤的基础上完成信号的输入以及信号的输出。

1.3.2 二次改造系统

站内间隔层，需要根据实际需要更换保护测控装置、消弧线圈控制装置、电能表计控制装置、直流系统监控装置等，想要有效实现，那么就需要满足IEC61850通信的装置标准需要。站内站控层设备那么就需要按照实际情况选择是使用站控层后台还是通信管理机，两者均需要支持IEC61850标准。

1.3.3 设备组网通信方案分析

严格按照全站信号数字化的传输标准得到：工程全部的设均需要按照实际情况具备通信接口，同时通信接口还需要从根本上支持IEC61850规约标准。数字化变电站通信一般情况下会被划分为站控层网络以及过程层网络两种。在实际工作中，因为存在网络传输速率等方面的限制，还难以从根本上实现两网合一通信形式，同时在变电站控制中是因为采样值以及开关信号等信号所以变得非常的重要。在实现工程的过程中一般会选择使用分网传输方式，过程层跟间隔层两者之间的信号传输则主要有以下几个方面：①采样值；②一次设备状态信号；③控制。但是在实际工作中，采样值具有较大的传输数据量。目前已经存在的网络实话说很难从根本上满足多点设备组网提出的标准要求，同时还要满足IEC61850-9-1协议的标准，实现点对点通信不组网形式。所以，我们可以得到，过程层网络通信主要由以下两个部分构成：①一次设备状态；②控制信号组网，所以，采样值的传输形式为“点对点”形式。站控层跟间隔层间所形成的通信，不仅仅是包括通信规约，该类型的传输信号相比常规形式的站区传输信号来说差别不是很大。

1.3.4 其他

如果存在不支持IEC61850标准的间隔层设备类型，那么就需要针对规约的实际情况完成单元接入站控层通信网络的有效转换。在站内的其他设备或者是系统需要第一时间完成功能方面的集成，促使目前已经存在的设备数量进一步减少。详细的110kV变电站数字化改造方案如图1。

图1 110kV变电站数字化改造方案

2 110kV变电站的数字化改造实施方案

2.1 110kV部分分析

选取使用电子式的互感器，进而使用光纤接入室内的间隔合并器，同时还要有效的使用电压合并器。一般情况下，间隔合并器主要是从电压合并器方面取得相应的电压信号。间隔合并器在使用“点到点”方式的基础上实现接入间隔层的保护测控一体化装置的安装，同时还要完成电子式电能表计的安装。与此同时还要完成就地智能单元的安装，在上述的基础上实现开关等一次设备的数字化控制。

2.2 主变部分分析

选取使用电子式的互感器。在使用光纤的基础上完成室内主变差动以及后备合并器的介入。一般情况下，后备合并器电压信号之取自各侧电压合并器位置；不仅如此，分别接入差动以及合并器后备合并器所需要的差动以及后备保护测控一体化装置，同时还要完成电子式的电能表计的安装。完成就地智能单元的安装，进而实现各侧开关以及主变本体等一次设备的数字化控制，同时还可以实现其信号的传输，完成GOOSE专用网络（如图2所示）的主变本体信号以及主变本体温度的接入，在实现GOOSE网络传输的基础上完成差动保护装置的有效接入。

图2 GOOSE专用网络示意图

2.3 变电站网络通信分析

对于网络架构的正确选择，对于变电站内通信的实际应用过程中，会因为受到总线型网络以及环型网络可靠性、环型网络成本等很多个因素的影响。其产生的效果难以比上星型网络。就目前来说，站内通信网络不出意外均会选择使用星型网络。对其过程层进行分析得到，就使用采样值部分“点对点”方案。但是，对于过程层的开关信号，一般会选择使用GOOSE专网来完成。在实际工作中，如果是110kV的开关信号以及110kV的主变部分的开关信号等，那么就需要选择使用GOOSE网络来完成。实际工作者，GOOSE专网的使用，需要满足相应的标准外还要配置专用的GOOSE交换机，因为，专用GOOSE交换机最显著的特征就是具有非常强的科学性以及可靠性。

3 结语

在完成110kV变电站的数字化改造之后，我们详细的掌握了数字化变电站改造相关的关键技术、调试手段以及试验方法。积累非常丰富的改造经验，为未来的传统变电站数字化改造提供了相应的借鉴。可以在未来促使各个厂家实现设备功能方面的不断完善，性能方面的不断完善等，不仅如此，还可以促使改造设计、改造实施以及改造维护的成本实现进一步降低，从而在变电站领域，实现新技术应用的有效推进。对于未来的后续变电站改造工程来说可以发挥非常显著的积极作用以及示范作用。

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TM76

A

1004-7344（2016）06-0085-02

2016-1-28

杨学艺（1980-），男，助理工程师，本科，主要从事110kV，35kV变电站及输电线路工程设计，施工管理等方面研究。