基于数字技术的变电站电气自动化系统设计

戴小祥

[摘    要 ]随着工业电气自动化的发展，数字化技术通过改进电气自动化操控系统，提高工业电气自动化工作效率。数字化技术应用范围涵盖医疗业、出版业等，电力工业向电力技术数字化方向发展。数字技术在变电站电气自动化中应用有很大开发空间，变电站电气自动化应用数字技术包含计算机通信技术等多种专业技术领域，变电站电气自动化向数字化方向发展。介绍数字化变电站建设架构，阐述基于数字化的变电站自动化技术的应用优势。

[關键词]数字技术;变电站;电气自动化系统

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]With the development of industrial electrical automation， digital technology improves the efficiency of industrial electrical automation by improving electrical automation control systems. The application scope of digital technology covers the medical industry， publishing industry， etc.， and the power industry is developing in the direction of digital power technology. The application of digital technology in substation electrical automation has a lot of room for development. The application of digital technology in substation electrical automation includes computer communication technology and other professional technical fields. Substation electrical automation is developing in the direction of digitalization. Briefly introduce the construction framework of digital substation， and explain the advantages of digital substation automation technology application.

[Keywords]digital technology; substation; electrical automation system

20世纪70年代，变电站自动化技术开始引入数字技术，由于通信带宽低，计算机性能差。数字技术仅用于调度站及远方采集控制单元。随着计算机技术的快速发展，计算机技术发挥突出作用。变电站是我国电力系统的重要部分，为电力系统运行提供保障。数字化变电站实现系统标准化，提高变电站运行安全性。随着现代化科技的发展，数字化变电站应用大规模集成电路，运用先进技术实现变电站电气设备智能化。许多地区变电站实现无人值守工作模式。电气自动化应用数字技术成为电力行业发展趋势。

1 数字技术在变电站电气自动化系统中的应用优势

变电站数字技术可以提高运行效率，充分发挥数字技术的作用，使数字技术推动电气自动化快速发展。数字技术具有逻辑表达水平高、成本低廉等多种优点，具备对数据信息准确分类归纳分析等扩展功能。数字技术应用于变电站自动化中满足自动化运行要求，减少人力物力的投入。应用数字技术变电站电气自动化装置操作简便。

数字化变电站建设站控层采集调度中心相关数据信息保存于数据库，可在站控层进行在线编程，基于变电站系统网络在线修理出现运行故障。间隔层通过汇总系统数据信息控制线路继电保护，各种电气设备实现信息共享功能。过程层通过检测谐波分量电压，汇总数据信息传送到数字化变电站系统服务器。

数字技术在变电站自动化中应用具有可靠性好、可操作性强等优势。数字技术采用网络系统智能化电气系统，减少冗余传统设备、数字化互感器与光纤网络共用解决变电站应用安全性。数字技术的应用保障变电站自动化在诊断等方面更加有效、标准化程度高、决策信息量丰富。开放性的系统为变电站应用与技术改造创造条件。变电站电气自动化与数字技术结合具有良好性价比。数字化技术应用简单，操作流程自动化进行，经电缆、网络等传输媒介进行传输，可有效识别信息正误。平台开放式发展导致编程接口标准化，缩短编程周期。

2 数字技术变电站电气自动化系统的发展

变电站是输配电系统的信息源，在电力建设中占据重要地位，设计方法随着系统发展不断更新。目前分层分布式变电站自动化系统在500 kV以下电压变电站得到普遍应用，随着行业标准提高，分布式变电站自动化系统不足逐渐暴露，如设备间互操作性不够，一二次设备间需要大量二次控制电缆实现连接;大量二次电缆带来电磁兼容等问题，成为制约变电站技术进步的瓶颈。

随着智能化高压电气设备的发展，电气设备在线状态检测等技术日趋成熟，使变电站自动化技术迎来突破性发展契机。数字化变电站概念提出，其支撑技术包括IEC61850标准，光学互感器等技术应用，对变电站综合自动化系统发展瓶颈带来技术突破，数字化变电站是智能电网的基础，满足可持续发展战略，数字化变电站是向智能变电站过渡关键环节，其设计经验对智能电网建设具有重要意义。随着计算机网络技术、光电技术的发展，变电站运行方式变革，产生数字化变电站。数字化变电站是智能电网的重要基础，为智能电网提供标准可靠节点支撑，实现基于状态的综合优化管理，实时信息共享，支撑各级电网安全稳定运行。

当前以数字化为形式的信息革命深入到人们生活各领域，深刻改变人们的生活方式。随着电气设备在线状态检测等技术日趋成熟，计算机网络技术快速发展，智能电子装置等在变电站系统中推广应用，国家标准《变电站通信网络系统》系列推出实行，推动数字化变电站建设发展。数字化变电站是由智能终端、数字化计量仪表等按分层分布式实现站内设备间信息共享的现代化变电站。其主要特点体现在通信平台网络化、全站信息数字化、信息共享标准化。数字化变电站主要对过程层设备升级，用光纤代替电缆连接。

3 数字技术在变电站电气自动化中的应用

数字技术广泛应用于科学计算等方面。变电站电气自动化系统中应用计算机辅助系统，利用计算机进行自动化测试工作，具有实践性、发展性等特点。数字化技术应用于变电站电气自动化系统有效提升变电站运行可靠性，建立统一的信息共享平台，更新变电站的功能。

数字技术在变电站电气自动化中应有需要应用电子式互感器将电流转换为数字信号，应用网络装置将信号数据传输至合并器，为智能化终端提供信息共享。变电站电气自动化中数字技术应用主要包括一次设备智能化，运管系统自动化等。以Microsoft Windows NT系统为主体的控制界面具备操作方便，数据直观等特点，界面维护方便快捷，符合变电站发展数字化技术标准需求。变电站电气自动化装置应用光电技术对一次设备检测实行规划设计，应用数字程序控制设备替换原有导线连接模式。应用光电数字技术替代模拟信号，将原有回路结构应用程序替换，如图1所示。

变电站电气自动化设备，如测量检测设备等应用标准化规划设计方案，装置应用性能强大的网络通信技术连接，满足对资源共享的标准要求。部分常规功能为主的装置连接应用高速网络，简化变电站电气设备结构。变电站中电气自动化装置涉及系统运行参数，变电站中电气设备出现故障可以及时分析，系统形成故障报表实时维修电气装置。

4 数字技术在变电站电气自动化中的发展

数字技术应用推动变电站电气自动技术的发展，由于技术制约仍存在一些问题，如数字化技术在变电站自动化系统应用时间较短、相关专业人才稀缺等。变电站电气自动化运行中数字技术应用标准模式不统一，网络技术落后，数字化技术在变电站电气自动化系统中应用需要不断创新。变电站电气自动化系统应用数字技术创新要加强程序化操作理念，采用光纤连接，运用GOOSE虚端子。

数字化变电站系统过程层引进很多电气设备，变电站应用中合并器交换数据影响变电站运行稳定性。数字化变电站系统采用数字化信息传输，电子式互感器工作方式具有特殊性，使得变电站无法对互感器进行角差现场试验，电气设备带电运行后影响接线检验可靠性。数字化变电站运行中部分线路间隔保护复杂，变电站系统所需电压量无法从常规继电保护装置中获得，实验中需提供标准电压量，实现数字化变电站误差保护。当前数字化变电站通过基于IEC61850通信协议实现一次设备信息通信，但数字化接口存在一些问题。IEC61850通信协议未明确变电站安保设置，为数字化变电站系统留下安全隐患。

变电站电气自动化实践中，借助光纤连接装置进行数据传递。应用隔层技术实时收集信息，变电站电气自动化系统工作需要标准化程序端口，为实现制造企业生产执行管理系统良好对接，基于网络通信协议传输标准提供标准程序端口，需注重制定调度满足程序化操作要求。需要将计算机审核资料保存，实行隔离开关等装置规划设计。培养程序代码控制理念，程序化操作可以确保变电站无人值守工作。工作中与外部装置连接，确保实时自动化控制程序化操作，切实提高工作效率。

GOOSE虚端子理念应用是设计的革命，GOOSE虚端子改良二次回路，GOOSE技术用于变电站电气自动化中有效控制全站线路，开启跳合闸功能。GOOSE对传统二次回路改良依靠系统设置，使得信号管理等非电量信息得到便捷操控。GOOSE网采用双网配置，将相关接口组屏集中，对IED与主机间通信管理，实现测控遥控。虚端子技术是数字技术在变电站电气自动化中应用的主要方面，虚端子技术应用实现数字变电站设计重大革新，满足对变电站电气自动化一次回路优化要求。主变压器进行精确高效监控，保障变电站电气自动化装置的安全;虚端子技术中针对MMS网络协议对主机电路通信进行模拟管理。

5 结束语

数字技术在变电站电气自动化中被广泛应用。工业电气自动化渗透到电力系统等领域，计算机技术包含系统开发设计等多方面研究。数字化变电站自动化技术推动电网自动化发展，变电站自动化中应用数字化技术，提高变电站系统运行稳定性。有关科研人员要明确数字技术的优势，基于变电站需求针对数字技术优化，提升变电站运行水平。

参考文献

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