数字化变电站的关键技术分析

【摘要】随着变电站自动化系统应用范围的不断扩展，常规变电站自动化系统面临着信息共享、系统可扩展性等方面的技术瓶颈，而数字化变电站关键技术能够有效解决这类问题。本文在介绍数字化变电站的主要特点的基础上，较为完整地分析了数字化变电站的关键技术，希望能够为数字化变电站的发展提供一定的参考。

【关键词】变电站 数字化变电站 关键技术 电力系统

一、引言

经过十多年的发展，我国在变电站自动化技术领域已经取得了突破性的进展，具有自主知识产权的变电站自动化系统和设备完全实现了国产化。在城乡电网的建设和改造中，在很多低压变电站和高压变电站的建设中，大量采用了自动化新技术，有效提升了电网建设的现代化水平，增强了输配电和调度的稳定性，大大降低了变电站建设的成本。随着变电站自动化系统应用范围的不断扩展，常规变电站自动化系统在信息共享、系统可扩展性等方面存在的瓶颈问题逐渐显露出来，而数字化变电站关键技术不仅能够有效解决以上问题，还成为智能电网变电环节的重要技术支撑，因此，对数字化变电站的关键技术进行深入分析，具有非常重要的现实意义。

二、数字化变电站的主要特点

（一）数据采集的数字化

数字化变电站的主要标志是采用数字化电气量测系统来采集电压、电流等电气量，进而实现一次、二次系统在电气上的有效隔离，进而增大电气量的动态测量范围，提升测量的精度，进而为常规变电站从装置冗余逐步向信息冗余转变以及信息的集成化应用提供良好基础。

（二）系统的分层分布化

从物理结构上而言，数字化变电站可以分为智能化的一次设备和网络化的二次设备，系统通过成熟的网络技术记录设备的完整信息，提升系统的响应速度。从逻辑结构而言，系统可以分为过程层、间隔层和站控层，可以通过网络通信技术来解决系统间的自我描述和信息互通等问题。现代化的数字化变电站的自动化系统越来越紧凑，通过使用机电一体化技术，可以对电气测量系统进行设计和改进，使其在具有重量轻、体积小、结构紧凑、功能多等特点。

（三）信息交互的网络化

数字化变电站采取的是数字化的、低功率的新型互感器替代常规的互感器，将大电流、高电压直接转化数字信号。在变电站内，各设备间通过高速网络进行信息的交互，二次设备不再出现功能重复的 I/O 接口， 常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，即通过采用标准以太网技术来最终实现数据及资源的共享。这种信息交互的网络化，不仅能根据实际需要灵活地选择网络拓扑结构，易于利用冗余技术来提升电力系统的可靠性，而且还能利用多播技术同时发送至测控、保护和故障录波等单元，最终实现数据的共享。

三、数字化变电站的关键技术

（一）非常规互感器

非常规互感器的抗电磁干扰能力强，绝缘性良好，具有现代光电技术的优点，被广泛应用于电力行业。将数字化保护和监控设备和非常规互感器相连，具有诸多优势：抗电磁干扰性能好；绝缘性好，可进行高低压的有效隔离；测量范围大、精度高。由此可见，非常规互感器能够产生良好的经济效益和社会效益，能够适应电力系统的发展，逐步提升电力系统的自动化程度，同时，还能够为电力系统的安全运行提供可靠的保障。

（二）智能化的一次设备

对于数字化变电站而言，一次设备的智能化是其重要基础。其中，具有智能操作功能的断路器，由采集、识别、执行装置组成。数据采集模块，主要由非常规互感器构成，及时将电网数据以数字信号形式传递给智能识别模块。智能识别模块是整个智能控制单元的核心，能够根据操作前所采集的信息及主控室所发出的操作信号，自动识别操作时断路器所处的电网工作状态，并根据对断路器仿真分析的结构决定合适的分闸和合闸运动特性，对执行机构发出调节信息，等待调节完成后再发出分闸或合闸的信号。智能断路器，能够很好地实现重合闸的智能操作，根据监测系统的信息来判断故障是瞬时性的还是永久性的，进而确定断路器是够重合，提升重合闸的成功率，最终减少对于断路器的短路合闸冲击及对于电网的冲击。

（三） IEC61850标准体系

不同厂商的设备所使用的通讯网络及协议存在差异，设备间的互操作性较差，而很多变电站所使用的设备大多来自不同的厂商，给设备的安装、调试带来极大的不便。为了保障各智能电子设备的互操作性，需要对其进行性能测试和一致性测试。性能测试，属于应用测试，目的是测试智能电子设备能否满足运行性能要求。一致性测试，属于“证书”测试，目的是测试智能电子设备是否符合特定标准，而IEC61850标准是新一代的变电站通信网络和系统协议，能够适应分层的智能电子设备和变电站自动化系统。IEC61850标准体系要求每种设备必须提供自己的符合IEC61850规定的配置文件，并且采用统一的系统配置工具来进行系统的工程化，进而达到不同厂商提供的智能电子设备之间的互操作性，为数字化变电站提供重要基础。

四、结束语

建立数字化变电站是未来电力系统发展的必然趋势，数字化变电站自动化是一个系统工程，要想实现全面数字化变电站自动化的功能，除了上述中所提到的关键技术外，还要诸多技术问题需要攻克。数字化并非目的，而是手段，是变电站不断发展的过程，因此，在建设数字化变电站的过程中，应当适当考虑生产、技术、管理等方面的实现可能，积极推动数字化变电站技术的创新和发展。

参考文献：

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