数字化变电站综合自动化的探究
数字化变电站具备的智能化和网络化的特征，使其成为当前变电站改造和建设项目选择的主流，下面是小编搜集整理的一篇探究数字化变电站综合自动化的论文范文，欢迎阅读参考。
摘要：变电站综合自动化的全面数字化已成为变电站建设和发展的主导方向，数字化变电站主要是指以智能化的一次设备和网络化的二次设备为核心，在统一的IEC61850标准平台上实现变电站中数据的采集、传输、处理和应用等全过程数字化和互操作的变电站自动化系统。本文从结构组成上对数字化变电站综合自动化和传统变电站自动化做了概括性的比较，对数字化变电站的结构组成及典型特征进行了分析，并以此为基础分析了数字化变电站应用的优势与效益。
关键词：数字化变电站 综合自动化 一次设备 二次设备
我国的变电站综合自动化技术走过了从传统的电磁式继电器向集成电路的发展道路，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次设备在线监测以及计算机技术、网络信息技术的发展，数字化变电站综合自动化系统逐渐发展并得到了推广和应用。就当前数字化变电站的建设现状而言，我国城乡电网中，已经有大部分的低压变电站通过改造或重建的方式实现了无人值守运行，其中有一部分的高压变电站在建设中也以前瞻的眼光规划和应用了自动化技术。数字化变电站综合自动化系统的推广应用不经提高了电网建设的自动化水平，同时也提升了输配电线路运行的可靠性，优化了电网调度运行的能力。变电站综合自动化的全面数字化已经成为变电站建设和发展的主导方向。
1 数字化变电站与常规综自站比较
1.1 传统变电站结构
传统的变电站自动化系统中使用的相关的传感器为电磁型互感器，并使用必要的常规一次设备采集模拟量，这些模拟量向测控装置和保护装置的传输全部由电缆连接完成，然后装置将模拟量转换为数字量后再采用以太网将其传输到后台监控系统，同时监控系统和测控、保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号的方式实现其功能。由于在传统综自站中使用了大量的电缆进行信号传输，造成传统一次设备为满足运行需求，需要众多接点设备，这给设备运行的可靠性和安全性埋下了隐患。
1.2 数字化变电站结构
与传统变电站综合自动化系统相比，数字化变电站综合自动化系统将其中的传统电磁型互感器和传统一次设备用光电式互感器和智能组件代替，同时应用了较为先进的网络信息技术和自动化测量分析技术，并以这些技术为基础构建了能够满足电网对各设备稳定、高效、安全、节能等各项要求的自动运行系统，这些先进技术的应用大大提升了电网运行的可靠性和优化了电网资源配置。数字化变电站综合自动化系统结构如图2所示，它在物理结构上分为一次设备和二次设备;在逻辑层次上按照其内部单元功能定位的不同，可以分为过程层、间隔层和站控层。
1.2.1 过程层
过程层是一次设备和二次设备的结合面，它主要具备三项功能：一是电力运行的实时电气量检测功能。即利用光电互感器对变电站中基本电气量(电流、电压、相位等)实现数字化采集，并以这些基本电气量的检测结果为依据进行相关的运算，以获得有功、无功等电气量;二是运行设备状态参数在线检测和统计功能。即通过对断路器开关、母线、电抗器、电容器等重要设备中与其运行状态相关的各项参数(主要有温度、压力、绝缘性能、机械性能、运行状态等)进行监测，从而实时掌握各设备的运行状况;三是操作控制的执行和驱动功能。该功能主要包括对变压器分接头的调节控制、电容/电抗器投切控制、断路器刀闸合分控制、直流电源充放电控制。
1.2.2 间隔层
间隔层主要由以继电保护装置为核心的保护单元、以系统测控为核心的测控单元和相关的计量装置构成。间隔层完成的功能有：对间隔层实时信息的汇总、对一次设备的保护控制、对间隔层的相关操作设置闭锁以及其他的控制等。
1.2.3 站控层
站控层包括以远程通讯和外部通讯为主的站域控制通讯系统、同步时钟系统和以监视控制系统为主的保护及故障信息管理系统等，各系统都以网络通信方式接入间隔层网络，并设置了必要的网络防火墙和网络物理隔离装置，并通过专用网络向部门传输数据。站控层设备与间隔层设备之间采用IEC 61850协议通信。
2 数字化变电站的典型特征
2.1 一次设备智能化
在变压器采用微处理器和光电技术对一次设备的被检测的信号传输回路和操控的驱动回路进行处理，使得继电保护和控制回路的结构大为简化，而且将传统的导线连接用数字公共通信网络取代，二次回路中常规继电器和逻辑回路的功能由PLC来实现，模拟信号和控制电缆被光电数字和光线取代，因此数字化变电站的以此设备能够直接处理设备信息并独立执行本地功能，摆脱了对变电站级控制系统的依赖。
2.2 二次设备网络化
数字化变电站中的继电保护、测控装置、远动装置、故障录波装置等二次设备以及处于研发和推广阶段的状态检测设备等都是基于标准化、模块化的微处理机设计的，因此可以通过网络通讯实现各设备间的信息高速交互，从而使各功能装置中重复出现的I/O现场结构被逻辑的功能模块所取代，实现了二次设备的网络化。
2.3 自动化更加完善
数字化变电站的相关控制和调节都有计算机控制完成，因而大大减少了人为操作导致的误操作，设备监视和自动诊断功能的应用，使系统能够自动制定设备检修报告，改“定期检修”为“状态检修”，使得设备运行的可靠性提高;数字化变电站综合自动化以计算机技术为核心，具有很好的卡发展和可扩展性，而且二次接线简单，布局紧凑，从而降低了变电站的建设投资。
3 数字化变电站应用的优势及效益分析
数字化变电站所具有的信息共享、高效通信功能能够实现实时可靠的信息交互，同时数字化变电站的应用对变电站的整个运行周期的资金投入来说有所降低，就长远来看，数字化变电站的应用将对变电站的运行和管理带来深刻的影响，因此可以说数字化变电站建设具有重大的技术和经济意义，以下进行详细的分析和说明。
3.1 有利于变电站中的各项功能实现无障碍的信息交互
以IEC61850标准平台为基础进行建模和通信的数字化变电站，给电网一次设备和二次设备的原理和运行机制带来的深刻的变革，数字化变电站中的继电保护、测量控制、电能计量以及安防监控等系统，都从统一的通信网络获取电流、电压以及运行状态信号，同时也以统一的标准向该通信网络发送这些信息。
3.2 有利于变电站扩大规模和更新先进功能
数字变电站中的各类电力设备之间的信息交互主要通过统一的通信网络来实现，这样对于变电站需要的新增功能或者扩大变电站的规模的问题，只需要在该统一的通信网络上接入新的设备，甚至不需要更换原有设备就能够实现功能的扩展，从而节约了大量的资源，减少了重复投资，降低了投资成本，同时还是整个变电站的工作更加简洁，工作效率大大提高。
3.3 有利于提高变电站各类设备运行的安全性和可靠性
传统的.变电站的通信设备一般都采用电缆对各类信息和状态参数进行传输与接收，这就造成了大量的电缆物资的浪费和增大了施工及维护工作量。但数字化变电站用具有高效传输功能的光纤来代替传统的电缆，从根本上克服了电磁兼容的问题，为强弱电的电气隔离提供了很好的条件，大大减少了变电站的设备检修、保护调试等工作量。
3.4 有利于提高测量精准度
传统意义上的变电站中的互感器采集被测线路状态参数后输出的是模拟信号，该信号在电缆上传输以及在二次设备的数据采集环节都有可能因为各种谐波干扰的作用，而出现附加误差。而数字化变电站中的电子式互感器所输出的信号为数字信号，避免了外界的干扰问题，从而使其精度更高，这对变电站的系统保护、测量和计量的精度也大有好处，在一定程度上提高了变电站的工作效率与供配电质量。
4 结语
数字化变电站具备的智能化和网络化的特征，使其成为当前变电站改造和建设项目选择的主流，它所采用的技术和使用的设备在未来一段时间中仍然是先进的。数字化变电站综合自动化系统在电能质量、可靠运行能力等方面都具有传统变电站无法比拟的优势，随着各地传统变电站的数字化改造项目的推进以及在新建变电站中广泛的应用数字化变电站综合自动化系统，必将推动电网系统进一步集成以及各类参数、信息更为广泛的共享，从而进一步提高供配电质量，提升电网运行的稳定性和可靠性。
参考文献
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