未来的数字化变电所自动化技术

电力18讯：    
虞 浙江鄞州供电局 （315040）

摘要：在变电所自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电所自动化技术即将进入数字化新阶段。本文论述了数字化变电所自动化系统的特征、结构及功能划分等。

关键词：变电所；数字化；自动化技术

中图分类号：TM63　　　文献标志码：A　　　　文章编号：1003-0867(2005)10-0053-02

变电所自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电所采用了自动化技术实现无人值班，而且在220 kV及以上的超高压变电所建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的自动化水平，降低了变电所建设的总造价。然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式互感器、一次运行设备在线状态检测、变电所运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电所自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电所自动化系统即将出现。

1 系统的特点

1.1 智能化的一次设备

一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路，采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电所二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

1.2 网络化的二次设备

变电所内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、 测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造。设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

1.3 自动化的运行管理系统

变电所运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电所运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电所设备检修报告，即常规的变电所设备“定期检修”，改变为“状态检修”。

2 系统的结构

在变电所自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电所自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电所中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分；而在中低压变电所则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电所机电一体化设计。

数字化变电所自动化系统的结构在物理上可分为两类：即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC 6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。各层次内部及层次之间采用高速网络通信。

2.1 过程层

过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分3类：

・电力运行实时的电气量检测；

・运行设备的状态参数检测；

・操作控制执行与驱动。

2.1.1电力运行的实时电气量检测

与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘与抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。

2.1.2 运行设备的状态参数在线检测与统计

变电所需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、隔离开关、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。

2.1.3 操作控制的执行与驱动

操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、隔离开关合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在<