数字化变电站技术浅析

电力18讯：    
浙江省杭州市余杭供电局  李逸荣 夏红军 唐建民两会代表委员说电力专题

摘要：随着智能化电气设备的发展，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，数字化变电站从理论变为现实，一个数字化变电站时代即将来临。该文主要从数字化变电站自动化系统的技术特征、系统组成、网络结构及应用中存在的问题等几个方面进行论述。访问

关键词：数字化变电站；光电/电子式互感器；IEC61850资料频道提供电力行业最新统计资料

中图分类号：TM619 文献标识码：B 文章编号：1003-0867(2008)01-0056-03

变电站自动化技术的发展直接表现为变电站自动化系统结构的变迁，从集中式到分层分布式。厂站自动化技术在结构上增强了变电站自动化系统功能的同时，提高了系统的实时性、可靠性、可扩展性和灵活性，基本达到了节省投资、简化维护等目的。数字化变电站的系统结构继承并发展了分层分布式变电站结构的特点，同时随着电子式互感器、智能开关技术的应用，使得数字化变电站的系统结构又有了不同于常规变电站的革命性变化，也呈现了与常规变电站迥异的鲜明的技术特征。

1 数字化变电站的技术特征

各类数据从源头实现数字化，真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统，如光电/电子式互感器，实现了电气量数据采集的数字化应用，并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变，为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式，改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。数字化变电站使得原来分散的二次系统装置，具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。

系统结构更加紧凑，数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点，可以有效地集成在智能开关设备系统中，按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。

系统建模实现标准化，IEC 61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一的、标准的信息模型和信息交换模型，实现智能设备的互操作，实现变电站信息共享。对一、二次设备进行统一建模，资源采用全局统一命名规则，变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信，从而简化系统维护、配置和工程实施。

设备实现广泛在线监测，使得设备状态检修更加科学可行。在数字化变电站中，可以有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置IED（Intelligent ElectronicDevice）的故障和动作信息及信号回路状态。数字化变电站中将几乎不再存在未被监视的功能单元，在设备状态特征量的采集上没有盲区。设备检修策略可以从常规变电站设备的“定期检修”变成“状态检修”，这将大大提高系统的可用性。

2 数字化变电站的系统组成

数字化变电站是智能化的一次设备、网络化的二次设备在IEC62850通信协议技术上分层构建的，能够实现智能设备间信息共享和互操作。下面分别对三个组成部分进行介绍。



图1 数字化变电站自动化系统示意图

2.1 智能化的一次设备

智能化的一次设备包括光电/电子式互感器，智能化断路器等。光电/电子式互感器的最大特点是可以输出低压模拟量和数字量信号，直接用于微机保护和电子式计量设备，适应电子系统数字化、智能化和网络化的需要，由于其动态范围比较大，能同时适用于测量和保护两种功能的应用。光电/电子式互感器具有良好的绝缘性能、较强的抗电磁干扰能力、测量频带宽、动态范围大等特点。

智能化断路器由微机、电力电子组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器，实现按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸时间，减少暂态过电压幅值。检测电网中断路器开断前一瞬间的各种工作状态信息，自动选择和调节操动机构以及灭弧室状态相适应的合理工作条件，以改变现有断路器的单一分闸特性。在轻载时以较低的分闸速度开断，而在系统故障时又以较高的分闸速度开断等，这样就可获得开断时电气和机构性能上的最佳开断效果。断路器设备的信息由设备内微机直接处理，并独立执行当地功能，而不依赖于变电站级的控制系统。

2.2 变电站内的