数字化变电站设备技术功能与应用研究

【摘 要】 随着智能技术的不断变化发展，在变电站自动化领域，机电一体化智能设备的出现使变电站综合自动化技术进入了数字化发展的新阶段，数字化变电站的相关功能也得到了更为广泛的应用。本文从数字化变电站的含义及现状入手，探讨了数字化变电站设备应用的技术功能以及发展趋势，并着重对其应用方法做出分析。

【关键词】 数学化变电站 设备 功能 应用 研究

近年来，伴随着网络化、智能化、集成化技术的迅速提高，数字化变电站也成为了电力行业未来发展的主要趋势之一，据此，本文对于数字化变电站设备技术功能与实际应用所作出的研究，也具有了十分重要的现实意义。

1 数字化变电站的相关概述

1.1 数字化变电站的内涵及特征

数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850标准和通信规范基础上，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。数字化变电站具有多方面的特征，简要概括起来主要有以下几个方面：

（1）内部紧凑化。数字化变电站的内部构成通常来说是较为紧凑的，整个变电站内部包含的开关设备、数字化电气光电测量设备以及自动化集成系统，都是依靠先进技术理念而完成设计制作的。在此类变电站中，测控装置、保护装置、故障录波以及其他的自动化装置中I/0单元部分，也成为智能设备中的重要组成部分。

（2）布局可行性。IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个系统集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD（系统配置）文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。对于布局可行性，就需要在IEC 61850标准的基础上，为数字化变电站实施分层分布方案提供切实可行的技术条件。

（3）传送网络化。数字化变电站主要是通过网络高速通信的方式，以完成内部设备间的相互连接。而要满足数据资源共享与其他常规功能、逻辑功能的需求，则需要从以下方面予以保证：其一是变电站内部的通信网络，既要保证内部IED设备互相连接，同时也要在电力调度的自动化设计与硬件接口等方面，与国际标准接轨，避免因设备装置损毁或连接困难而导致的通信中断等问题出现。其二是变电站的网络化信号传输，所面临的任务对象是大量的数据资源，据此，也应当对信号保护、任务遥控与数据测控等命令做到实时传送。其三，在满足及时、可靠的信息传输时，也对网络系统的安全性提出了新的要求，所以，可以通过访问只读模式、开启防火墙、设置复杂密码与闭环访问等方式，对其进行检测控制。

（4）内容集成化。数字化变电站的建立，实现了对过去二次装置分散功能的合理集成，不仅对整个系统结构实现了简化，大大提高了设备的高效性能，同时也对数字化测量技术与智能开关集成技术的应用与开发做出了重要贡献。使得当下的数据信息可以通过集中采集与一齐传送的方式，实现信息的共享。

（5）模式规范化。数字化变电站中规范化模式的建设，为信息资源之间的交换奠定了基础。主要表现在两个方面：一，标准化的模式为操作智能设备提供了行之有效的方法，也使得通信接口与通信协议保持了高度一致。而且这种简单的操作方式也为简化系统工程的实施、系统维护等其他相关工作提供便利。其二，对系统内部的配置、维护工程的实施以及网络连接任务的完成，都可以利用XML变电站的配置语言展开描述、储存、配置、管理。

（6）方式智能化。发展数字化变电站其中最为显著的特征之一，就是在变电站使用过程中，会经常利用电子、微机、电力相关技术与新式传感器，建立起适合系统需要的高压断路二次系统。而此种系统又主要具备三项特点，其一是控制开关的相关专用信息一般有设备内部的微机直接进行处理，而非依靠变电站控制，实现了独立执行的功能。其二是由电力电子、微机元件构成的执行系统能够对继电器与控制开关起到辅助的效用，进而替代了常规性的机械结构，使得整个执行过程更为快捷。其三，自我检测与监视开关的一次、二次系统，也能够在存在漏洞、隐患转变为故障前发出警报，对所出现的问题起到及时地预警、解决作用。通过一些智能软件的使用，也使得控制、保护等任务能够通过网络光钎的传输实现，而非在变电站中的二次回路完成。

1.2 关于数字化变电站的研究现状

在目前关于数字化变电站的研究进程中，国外一些公司与科研机构已经在这方面经过了长期的专研、探索、开发、实践，业已形成较为先进的运用技术，使变电站数字化获得了最为重要的技术支撑。总结来说，要建立数字化变电站主要可以通过三种方式来得到实现：第一是只采用IEC61850一项协议的过渡性变电站。第二是采用IEC61850协议、智能型一次设备与数字互感器等建立完全型的数字化变电站。第三是运用IEC61850与数字互感器，完成数字化变电站建设。从上述情况看，按照此类协议标准建立起的数字化变电站是一项十分庞大、繁杂的系统工程，依靠现今的技术水平，要实现完全的数字化还存在一定的困难。

另外，从积极方面来说，微电子、电流传感、智能断路与网络通信等技术的不断成熟，以及标准通信体系的出台，使得数值化变电站的运用发展获得了较大程度的提高。目前，我国的生产厂商也都致力于推进数值化变电站工作向前迈进，例如，通过光感互动器、智能接口、合并器、网络方式和间隔层设备的使用，以满足数值化变电站的运行需求，智能化的一次设备也作为数字变电站的基础。目前我国也展开了对高压的智能断路的研究工作，不仅包含了譬如电抗器、变压器、电容器的相关内容，同时也为满足状态监测与自动化的适应合闸功能的实现奠定基础。

2 数字化变电站设备应用的技术功能

数字化变电站吸收了分布式结构理念，同时随着各项智能技术的发展，也共同形成了数字化变电站建设的关键技术。这些内容概括来说主要包括以下几方面内容：