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數字化變電站范文1
中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0228-02
我國的變電站綜合自動化技術走過了從傳統的電磁式繼電器向集成電路的發展道路，隨著智能化開關、光電式電流電壓互感器、一次設備在線監測以及計算機技術、網絡信息技術的發展，數字化變電站綜合自動化系統逐漸發展并得到了推廣和應用。就當前數字化變電站的建設現狀而言，我國城鄉電網中，已經有大部分的低壓變電站通過改造或重建的方式實現了無人值守運行，其中有一部分的高壓變電站在建設中也以前瞻的眼光規劃和應用了自動化技術。數字化變電站綜合自動化系統的推廣應用不經提高了電網建設的自動化水平，同時也提升了輸配電線路運行的可靠性，優化了電網調度運行的能力。變電站綜合自動化的全面數字化已經成為變電站建設和發展的主導方向。
1 數字化變電站與常規綜自站比較
1.1 傳統變電站結構
如圖1為傳統變電站自動化系統結構框圖，傳統的變電站自動化系統中使用的相關的傳感器為電磁型互感器，并使用必要的常規一次設備采集模擬量，這些模擬量向測控裝置和保護裝置的傳輸全部由電纜連接完成，然后裝置將模擬量轉換為數字量后再采用以太網將其傳輸到后臺監控系統，同時監控系統和測控、保護裝置對一次設備的控制通過電纜傳輸模擬信號的方式實現其功能。由于在傳統綜自站中使用了大量的電纜進行信號傳輸，造成傳統一次設備為滿足運行需求，需要眾多接點設備，這給設備運行的可靠性和安全性埋下了隱患。
1.2 數字化變電站結構
與傳統變電站綜合自動化系統相比，數字化變電站綜合自動化系統將其中的傳統電磁型互感器和傳統一次設備用光電式互感器和智能組件代替，同時應用了較為先進的網絡信息技術和自動化測量分析技術，并以這些技術為基礎構建了能夠滿足電網對各設備穩定、高效、安全、節能等各項要求的自動運行系統，這些先進技術的應用大大提升了電網運行的可靠性和優化了電網資源配置。數字化變電站綜合自動化系統結構如圖2所示，它在物理結構上分為一次設備和二次設備；在邏輯層次上按照其內部單元功能定位的不同，可以分為過程層、間隔層和站控層。
1.2.1 過程層
過程層是一次設備和二次設備的結合面，它主要具備三項功能：一是電力運行的實時電氣量檢測功能。即利用光電互感器對變電站中基本電氣量（電流、電壓、相位等）實現數字化采集，并以這些基本電氣量的檢測結果為依據進行相關的運算，以獲得有功、無功等電氣量；二是運行設備狀態參數在線檢測和統計功能。即通過對斷路器開關、母線、電抗器、電容器等重要設備中與其運行狀態相關的各項參數（主要有溫度、壓力、絕緣性能、機械性能、運行狀態等）進行監測，從而實時掌握各設備的運行狀況；三是操作控制的執行和驅動功能。該功能主要包括對變壓器分接頭的調節控制、電容/電抗器投切控制、斷路器刀閘合分控制、直流電源充放電控制。
1.2.2 間隔層
間隔層主要由以繼電保護裝置為核心的保護單元、以系統測控為核心的測控單元和相關的計量裝置構成。間隔層完成的功能有：對間隔層實時信息的匯總、對一次設備的保護控制、對間隔層的相關操作設置閉鎖以及其他的控制等。
1.2.3 站控層
站控層包括以遠程通訊和外部通訊為主的站域控制通訊系統、同步時鐘系統和以監視控制系統為主的保護及故障信息管理系統等，各系統都以網絡通信方式接入間隔層網絡，并設置了必要的網絡防火墻和網絡物理隔離裝置，并通過專用網絡向部門傳輸數據。站控層設備與間隔層設備之間采用IEC 61850協議通信。
2 數字化變電站的典型特征
2.1 一次設備智能化
在變壓器采用微處理器和光電技術對一次設備的被檢測的信號傳輸回路和控的驅動回路進行處理，使得繼電保護和控制回路的結構大為簡化，而且將傳統的導線連接用數字公共通信網絡取代，二次回路中常規繼電器和邏輯回路的功能由PLC來實現，模擬信號和控制電纜被光電數字和光線取代，因此數字化變電站的以此設備能夠直接處理設備信息并獨立執行本地功能，擺脫了對變電站級控制系統的依賴。
2.2 二次設備網絡化
數字化變電站中的繼電保護、測控裝置、遠動裝置、故障錄波裝置等二次設備以及處于研發和推廣階段的狀態檢測設備等都是基于標準化、模塊化的微處理機設計的，因此可以通過網絡通訊實現各設備間的信息高速交互，從而使各功能裝置中重復出現的I/O現場結構被邏輯的功能模塊所取代，實現了二次設備的網絡化。
2.3 自動化更加完善
數字化變電站的相關控制和調節都有計算機控制完成，因而大大減少了人為操作導致的誤操作，設備監視和自動診斷功能的應用，使系統能夠自動制定設備檢修報告，改“定期檢修”為“狀態檢修”，使得設備運行的可靠性提高；數字化變電站綜合自動化以計算機技術為核心，具有很好的卡發展和可擴展性，而且二次接線簡單，布局緊湊，從而降低了變電站的建設投資。
4 數字化變電站應用的優勢及效益分析
數字化變電站所具有的信息共享、高效通信功能能夠實現實時可靠的信息交互，同時數字化變電站的應用對變電站的整個運行周期的資金投入來說有所降低，就長遠來看，數字化變電站的應用將對變電站的運行和管理帶來深刻的影響，因此可以說數字化變電站建設具有重大的技術和經濟意義，以下進行詳細的分析和說明。
4.1 有利于變電站中的各項功能實現無障礙的信息交互
以IEC61850標準平臺為基礎進行建模和通信的數字化變電站，給電網一次設備和二次設備的原理和運行機制帶來的深刻的變革，數字化變電站中的繼電保護、測量控制、電能計量以及安防監控等系統，都從統一的通信網絡獲取電流、電壓以及運行狀態信號，同時也以統一的標準向該通信網絡發送這些信息。
4.2 有利于變電站擴大規模和更新先進功能
數字變電站中的各類電力設備之間的信息交互主要通過統一的通信網絡來實現，這樣對于變電站需要的新增功能或者擴大變電站的規模的問題，只需要在該統一的通信網絡上接入新的設備，甚至不需要更換原有設備就能夠實現功能的擴展，從而節約了大量的資源，減少了重復投資，降低了投資成本，同時還是整個變電站的工作更加簡潔，工作效率大大提高。
4.3 有利于提高變電站各類設備運行的安全性和可靠性
傳統的變電站的通信設備一般都采用電纜對各類信息和狀態參數進行傳輸與接收，這就造成了大量的電纜物資的浪費和增大了施工及維護工作量。但數字化變電站用具有高效傳輸功能的光纖來代替傳統的電纜，從根本上克服了電磁兼容的問題，為強弱電的電氣隔離提供了很好的條件，大大減少了變電站的設備檢修、保護調試等工作量。
4.4 有利于提高測量精準度
傳統意義上的變電站中的互感器采集被測線路狀態參數后輸出的是模擬信號，該信號在電纜上傳輸以及在二次設備的數據采集環節都有可能因為各種諧波干擾的作用，而出現附加誤差。而數字化變電站中的電子式互感器所輸出的信號為數字信號，避免了外界的干擾問題，從而使其精度更高，這對變電站的系統保護、測量和計量的精度也大有好處，在一定程度上提高了變電站的工作效率與供配電質量。
5 結語
數字化變電站具備的智能化和網絡化的特征，使其成為當前變電站改造和建設項目選擇的主流，它所采用的技術和使用的設備在未來一段時間中仍然是先進的。數字化變電站綜合自動化系統在電能質量、可靠運行能力等方面都具有傳統變電站無法比擬的優勢，隨著各地傳統變電站的數字化改造項目的推進以及在新建變電站中廣泛的應用數字化變電站綜合自動化系統，必將推動電網系統進一步集成以及各類參數、信息更為廣泛的共享，從而進一步提高供配電質量，提升電網運行的穩定性和可靠性。
參考文獻
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數字化變電站范文2
【關鍵詞】數字化變電站；自動化；發展
1、數字化變電站的特征
1．1 智能化的一次設備。一次設備被檢測的信號回路和被控制的操作驅動回路采用微處理器和光電技術設計，簡化了常規機電式繼電器及控制回路的結構，數字程控器及數字公共信號網絡取代傳統的導線連接。換言之，變電站二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。
1．2 網絡化的二次設備。變電站內常規的二次設備，如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發展中的在線狀態檢測裝置等全部基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，設備之間的連接全部采用高速的網絡通信，二次設備不再出現常規功能裝置重復的I／O現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源其享，常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
1．3 自動化的運行管理系統。變電站運行管理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
2、數字化變電站系統的結構
數字化變電站自動化系統結構在物理上可分為兩類：智能化一次設備和網絡化二次設備。在邏輯結構上可分為三個層次，據IEC 61850 通信協議草案定義，這三個層次分別為“過程層、間隔層、站控層”。各層次內部及層次之間采用高速網絡通信。
2．1 過程層。過程層就是一次與二次設備相互聯系的層面。過程層的主要功能分三類：運行實時的電氣測量；運行設備的參數檢測；操作控制執行與驅動。
（1）運行實時的電氣測量。主要是電流、電壓、相位以及諧波分量的檢測，其他電氣量如有功、無功、電能量可通過間隔層的設備運算得出。與常規方式相比所不同的是傳統的電磁式電流互感器、電壓互感器被光電電流互感器、光電電壓互感器取代；采集傳統模擬量被直接采集數字量所取代，這樣做的優點是抗干擾性能強，絕緣和抗飽和特性好，開關裝置實現了小型化、緊湊化。
（2）運行設備的參數檢測。需要檢測參數的主要設備有變壓器、斷路器、隔離開關、母線、電容器以及直流電源系統。在線監測的主要內容有溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性以及工作狀態等數據。
（3）操作控制的執行與驅動。操作控制的執行與驅動包括變壓器分接頭調節控制，電容、電抗器投切控制，斷路器、刀閘合分控制，直流電源充放電控制。過程層的控制執行與驅動大部分是被動的，即按上層控制指令而動作，在執行控制命令時具有智能性，能判別命令的真偽及其合理性，還能對即將進行的動作精度進行控制，能使斷路器定相合閘，選相分閘，在選定的相角下實現斷路器的關合和開斷，要求操作時間限制在規定的參數內。
2．2 間隔層。間隔層設備包括間隔對象配置的保護測控裝置、計量裝置以及接入其它智能設備的規約轉換設備。所有保護測控都是基于標準化、模塊化處理系統，要求所有信息上傳均能按照IEC 61850協議建模并且支持智能設備的通信接口功能：(1)匯總本間隔過程層實時數據信息；(2)實施對一次設備保護控制功能；(3)實施本間隔操作閉鎖功能；(4)實施同期操作及其他控制功能；(5)對數據采集、統計運算及控制命令的發出，具有優先級別控制。
2．3 站控層。由變電站監控系統、遠動系統、防誤閉鎖系統、保護信息管理系統、電量遠傳系統、安防監視系統、火災報警系統并結合燈光遙控等系統進行整合。各系統均以網絡通信方式接入間隔層網絡，設置網絡防火墻及網絡物理隔離裝置，經專用網絡向相關部門傳送數據。站控層設備與間隔層設備之間采用IEC 61850協議通信。
3、數字化變電站應用中存在的問題
目前光電/電子式互感器的生產廠家數量有限，產品可選型號相對較少，部分高電壓等級的電流互感器變比較大，使得TA的輸出精度無法滿足要求，給變電站的計量、保護都帶來一定的負面影響，不能滿足現場運行需要。
由于光電/電子式互感器本身的結構特點和工作方式，導致互感器的角差、比差現場試驗難以進行，甚至極性試驗也無法開展，只能等到設備投運帶電后，才能檢驗接線的準確性。另外，光電/電子式互感器的局放試驗、伏安特性試驗的試驗方法和標準也與常規設備有很大的區別，這都需要設備廠家和運行主管單位專門制定。
數字化變電站保護校驗相對復雜，在變電站運行的條件下對部分間隔保護校驗的難度很大，目前的常規繼電保護校驗裝置無法提供數字化保護所需的電流量和電壓量，因為電流量和電壓量必須經過合并器才能進入保護裝置，而要完成試驗必須自帶合并器提供模擬試驗中的電流量和電壓量，要完成母差保護這類需要大量電流電壓量的保護校驗便顯得尤為困難。
IEC61850通信協議本身并未對變電站網絡系統的安全性做任何規定，同時協議本身的開放性和標準性給變電站的網絡安全帶來重大隱患。要做到二次系統信息的保密性、完整性、可用性和確定性，符合二次系統安全防護的要求，是自動化廠家仍需考慮和完善的技術環節。雖然目前已投運的變電站采取了防火墻、分層分區隔離等手段進行防護，但防護的效果仍有待時間的考驗。
4、數字化變電站的未來發展
國際上數字化變電站的研究已從實驗室階段進入實際工程應用階段，我國已建成了一些數字化變電站示范站。部分省電力公司已開展了數字化變電站的研究工作，在解決了通信網絡關鍵問題后，數字化變電站將是我國變電站技術的發展方向。同時，目前國內廠家已能提供全套數字化變電站所需的二次設備，可完全實現二次設備國產化；一次智能化設備，目前在國內市場的推動下和二次廠家配合下已能提供全套智能化的一次設備。通過各電力公司和國內多個廠家的不懈努力，具備建設完全擁有自主創新、自主知識產權的全面數字化變電站，提高了電力系統的經濟性、可靠性和自動化水平。隨著新技術的不斷涌現和變電站與國際標準的接軌，數字化變電站自動化系統得到蓬勃發展的時代也為期不遠了。
結束語
數字化變電站綜合自動化系統的實現，推動了電網自動化技術的進一步發展。數字化變電站的發展說明了數字化技術正從變電站的二次設備向一次設備延伸，這將對變電站的自動化運行和管理帶來深遠的影響，使新技術的應用能有機地結合電網的發展，未來在數字化變電站應用技術成熟的基礎上將標志著新一代數字化電網的實現。
參考文獻
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數字化變電站范文3
[關鍵詞]數字化；變電站；發展
中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）34-0275-01
前言：數字化變電站作為電力自動化發展上的一次關鍵的改革，對國家電力行業的進步有著重要的意義。數字化變電站的實行會促進國家電網提出的“一強三優”的整體目標的實現，提高國家電網整個科技力量，推動電網集約化發展、管理和經營，推動建成強大的數字化電網運營系統。
1、變電站的基本概念
1.1 變電站的定義
數字化變電站的對象是一、二次設備的數字化，以新興的數字網絡通信平臺當作運行基礎，對各種有效信息進行數字化轉化，達到有效信息的分享和交互操作，并以網絡上的數字信息庫作積淀，達到數據測算監控、控制維護、數字管理等自動化功能標準的變電站。
1.2 變電站的基本特征
第一，信息的采集數字化。如光電式互感器或電子式互感器的使用，就是在信息采集環節的數字化運用。這種改變可以實現一次二次設備的有效區分，也可以提高測量的精準度。第二，變電站系統分層布局化。使變電站的系統層次分明，結構清晰。第三，系統結構的緊湊化將各個組合電器組合成一個緊湊有序的精密結構，實現了變電站的緊湊化，簡化了這一系統的復雜程度。第四。信息共享標準化。實現了系統內部的工作協調，信息共享以及智能設備可交互操作性能。實現了功能優化和變電站系統的高效運行。
2、變電站的發展歷程
2.1 變電站發展的幾個階段
從最開始，傳統的二次系統，常規繼電器完成了維護測量控制。到后來的階段，綜合自動化變電站的逐漸普及，技術發展開始加快。隨后，綜合自動化變電站技術日趨成熟向數字化變電站過渡。提出IEC61850標準。隨后數字化變電站開始吸引大家的關注。到近幾年的智能電網技術的應用推進了數字化變電站的進程。
2.2 變電站數字化過程中面臨的問題
面對智能變電站的概念和內涵不斷發展的，相關技術的進步也需要不斷擴充和完善。從智能變電站的整體框架、智能一、二次設備的研究開發到硬件和軟件的合成技術、大量信息的整合和儲存技術、領域控制等級別高的運用軟件的創造與發展、智能維護與智能監控決策等等，有很多的關鍵技術都需要改善，以下我們只討論其中的幾個問題。改善設備運轉情況信息采集、數據加工、智能監控、數據傳送難題，達到控制的數字化、通訊和實際操作網絡化等初級目標，即使實現這些也依然不會達到智能變電站發展的根本要求。因此還必須建設有自我修復能力的一體化智能變電站。為智能變電站鋪設了不錯的兼容性與經濟性平臺，對增強整體的可靠性與信息的讀取效率和提升變電站服務質量也很有效。眾多信息的匯聚會使一二次設備的運行的透明度大大提高，可是也讓信息的快速傳輸變得更加困難。模擬技術可以將變電站的基礎硬件和網絡設備虛擬成一個共享的資源庫，就地存儲的信息可以在庫內按需分配調用，保證信息傳輸的準確性與可靠性。這種信息安全策略智能變電站是智能電網的重要構成部分，他的信息安全和保護不只是和變電站自身有關聯也還是決定智能電網安全穩定運行的重要條件之一。智能變電站大量信息安全與保護面將受到來自眾多方面的挑戰。第一是能有可信任地號源、防止被影響，這得要從收取數據的 IED 及對信號加工的環節解決；第二是傳遞信息的問題，智能變電站內部絕大多數多數使用互聯網技術傳輸信息，僅僅借著簡單唯一的保護措施是無法很好地解決疑問的，需要建造一個以保護、觀察、響應和修復作為科學手段和應用工具，以穩妥管理作為直接方法的動態的多層次的互聯網穩定結構，用來保證變電站內各種信息和各種資源的新鮮性、保險性、隱私性、整體性、實用性等。現在互聯網保護技術、信息加密技術、指令保護、權限管理和使用存儲管理技術、冗余和備份技術等計算機網絡安全技術的發展也為智能變電站信息安全保護的發展提供了更多的可能性
3、數字化變電站的結構和優點
3.1 數字化變電站的基本結構
數字化變電站智能化系統的構造組成在物理上可以分做兩種類別，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備。借鑒IEC61850標準的變電站組成構造，數字化變電站應該使用三層結構。這三層一一是：變電站層、間隔層和過程層。
首先我們先說一說：變電站層位于變電站自動化系統的的頂端，監察主機、遠控主機打印機等，SCADA功能，收納，實時數據，把最新數據發送至處理中心和按照電網同意的要求發出控制和調整的命令（一些命令直接從調度中心發送過來，命令還有一部分指令來自變電站本身的智能化系統）。其次間隔層：間隔層包括測試控制、保衛等間隔層IED裝置，應該順應應用功能更好的放置邏輯節完成相應的數據解讀、運用和控制功能。數字化變電站內二次設備將成為數字化功能模塊，例如繼電保護、防誤閉鎖、測量控制、遠動、故障錄波、安全穩定、實時操作裝置和還在研發的在線檢測狀態的設施等全部基于標準化、模塊化的微處理機研究創造，模塊之間的關聯都是用快速的互聯網通信，通過互聯網是數據共享成為現實（三過程層過程層是一次設備與二次設備的結合面，或者說過程層是指智能化電氣設備的智能化部分。過程層的主要功能分三類：電力運行的實時電氣量監察。？設備運行的狀態參數觀察。操作控制執行與驅動
3.2 數字化變電站的優點及研究意義
可以提高系統準確程度。數字化變電站使用數字信號的電子式互感器進行輸出，數字化的電流電壓的數據信息要運送到二次設備并且在二次設備的加工處理進程中幾乎不會出現額外的數據差異，大大提高了維護系統、測算系統和計量系統的精確程度。使信號傳遞的過程更加穩定。數字化變電站的信息傳遞都采用計算機通信技術實現。信息程序在傳遞有用的訊號的同時傳送信息驗證碼和自我檢索信息，防止出現信息傳遞出錯和監茬通信結構的完整性，PT 斷線、CT 斷線的判別就再也不是難題了。由數字組成的信號可以通過光纖傳遞，在起點上解決抗干擾處理掉防止干擾的問題。
變電站的所有功能可以使用同樣的信息中心，使設備和數字化變電站有不一樣的的眾多信息使用一樣的信息模型，按照相同的通訊標準進入變電站通訊網絡。變電站的保衛、監察、計算、監控、遠程指令、VQC 等系全都使用相同的通信網絡獲取電流、電壓和狀態的信息以及發出控制指令，不再需要因為功能的不同建造不同的的信息獲取、傳傳遞和執行系統。智能化運行和管理都能通過遠程操控實現水平的進一步提高數字化變電站的采用智能一次設備，眾多功能都能通過遠程操控實現。使通訊系統信息傳遞的穩定性更好，訊息交換的可靠性和實時性水平都會有很大的提升。變電站因此可以做到海量的繁復煩的自動化功能，是自動化水平有一個質的飛越
4.結束語
數字化變電站使智能電網的建設有了更加堅實的基礎，為提高電網的穩定性提供了技術上的保障，可是要是數字化變電站更加實用還是需要大家繼續努力任重而道遠。數字化變電站的建造過程是實現智能化電網的基礎，通過數字化變電站的研發與應用和示范工程的措施，積攢更多的經驗，培養數字化變電站建設、運行和維護等方面將用到的各類人才，研發和制定數字化變電站設計、建設、運行、維護和管理的各種規范，是實現電網智能化和現代化的非常重要的舉措。
參考文獻
[1] 黃益莊. 智能變電站自動化系統原理與應用技術[M].北京： 中國電力出版社， 2012.
數字化變電站范文4
關鍵詞：數字化變電站 自動化技術 應用研究
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）09-0098-01
1 數字化變電站的結構功能
從物理結構上而言，數字化變電站可分為兩類，智能化一次設備和網絡化二次設備。而從邏輯結構上又可以劃分成過程層、間隔層和站控層三個層次，層次內部以及層次之間均采用高速網絡通信，藉由過程總線連接。
1.1 過程層功能
過程層主要具有三個功能：首先是對電流、電壓、相位及諧波分量的檢測，并根據這些已知參數通過間隔層設備計算得出有功、無功功率、電能量。再者，完成對設備運行狀態的實時監測和數據統計，例如溫度、壓力、電解液密度、絕緣等級、力學特性等參數，并上傳到總服務器。最后是進行操作控制，例如：直流電源充放電控制、電容電感投切控制、斷路器隔離開關分合控制、升壓器接頭調節控制。
1.2 間隔層功能
間隔層的功能很多，承擔著很多重要任務，它匯總間隔過程的實時數據信息、實施對一次設備的保護控制，并控制間隔操作的鎖止功能，擁有對數據采集、統計運算及控制命令發出的優先控制權，起到了很關鍵的過渡作用。間隔層設備通過通信手段實現了設備間的相互對話機制。間隔層的核心設備包括測控保護錄播系統以及IED設備。
1.3 站控層功能
站控層負責刷新數據庫，定時登陸數據庫，按照既定規則上傳數據信息到調度中心，并將調度中心的有關控制命令反饋給過程層和間隔層，這些主要是通過兩級高速網絡實現；另外，站控層具有在線編程功能，可實現實時監控、人機交互，并可完成對另外兩個結構層的在線維護和修理，它為變電站故障自動分析提供了可能。另外，站控層支持顯示、打印、預警、觸控等人性化操作。
2 數字化變電站的技術特征
2.1 一次設備智能化
簡化了傳統繼電器控制回路結構，以數字編程器和數字信號網取代傳統線路連接，抗干擾能力強，穩定性好；用PLC代替常規邏輯回路，程序修改方便；光纖通信代替強電弱電模擬信號控制。智能化一次設備不依賴于變電站級控系統，自行完成數據處理和設備控制。
2.2 二次設備網絡化
變電站內常規二次設備很多，例如繼電保護裝置、互鎖安全預警裝置、遠程控制裝置、故障記錄裝置、無功功率補償裝置、同步控制裝置以及狀態監測和故障診斷裝置，都已經實現高度標準化，基于模塊化的微機處理制造，并通過級間網絡實現設備間的高速數據通信。二次設備摒棄了功能裝置重復疊加的輸入輸出現場接口，邏輯功能模塊和軟觸點代替常規功能裝置。
2.3 標準平臺統一化
IEC61580確定了電力系統的建模標準，為變電站自動化系統建模提供了統一、標準的數學模型和參考范例。藉由對象建模、通信服務接口抽象化處理和設備自我描述，實現智能設備互操作；借助資源共享機制，實現一次設備和二次設備的統一建模處理，且所有資源的命名規則有統一規范，變電站和控制中心直接實現無縫對接，故障率大大降低；基于XML的變電站配置語言可作為設備功能、系統配置信息描述、存儲、交換、管理分配的媒介，簡化了系統維護工程，方便后期施工。
借助傳感器技術和單片機技術，數字化變電站還能實現設備智能控制、在線狀態監測和故障自診斷，實現管理自動化，及時發現故障并在第一時間報警，并生成故障分析報告，指出癥結，提出解決方案，為工程人員檢修提供可靠的依據。另外，數字化電氣測量系統既實現了一次和二次系統間的電氣隔離，也提高了電氣參數的測量精度。
3 數字化變電站的優勢效益分析
數字化變電站技術不是一蹴而就的，是個長期積累的過程。雖然實現變電站的完全自動化還有諸多困難，但是由于其信息共享度高、通信系統可靠性好、運行維護方便等優點，數字化變電站具有重大的經濟價值，具體說來有幾個方面優勢：
3.1 有利于變電站拓展和功能延伸
數字化變電站的設備信息傳遞都是基于通信網絡，如果變電站要進行功能延展或規模擴張，只需要在通信網絡上增加設備，原有設備無需廢棄，這大大節約了資源，減少了重復投資，降低了成本。這也可以提高變電站的工作效率。
3.2 提高變電站電氣設備運行可靠性
以往的變電站通信多借助電纜，不僅架線工作量繁重，而且檢修維護很麻煩。數字化變電站的媒介是光纖，解決了電磁兼容難題，實現高低壓系統電氣隔離，提高了運行安全性能，減少設備檢修調試工作量。同時，由于復雜的二次回路接線在數字化變電站中使用很少，而代以光纖網絡通信，因而杜絕了二次回路絕緣隱患，節省了大量人力物力，還確保系統能夠安全可靠運行。
3.3 測量精度高
在傳統變電站中，模擬信號通過電纜傳輸以及二次設備數據采集時都會產生誤差累積，數字化變電站采用數字信號互感器，準確度高，保證繼電保護系統、計量系統和測試檢測系統的精度，提高了變電站工作水平。
參考文獻
[1]翁莎莎，云天吉.數字化變電站自動化系統高級應用[J].農村電氣化，2012（06）.
數字化變電站范文5
關鍵詞：變電站 智能化 數字化
1 數字化變電站的技術特征
當前，從集中式向著分層分布式發展，這是變電站自動化系統的技術發展的總的趨勢。廠站自動化技術在結構方面，一方面需要鞏固和強化變電站自動化系統的功能，另一方面提高了系統的實時性、可靠性、擴展性和靈活性，進而在一定程度上不斷降低投資的數量，同時對設備的維護維修進行簡化等。數字化變電站與常規變電站相比有了本質的區別，其系統結構也有了革命性的變化，主要表現為數字化變電站的系統結構對分層分布式變電站結構的特點進行了繼承與發展。數字化變電站的系統結構，隨著智能開關、電子式互感器以及光纖通訊技術的推廣和使用，與常規變電站之間，在一定程度上存在根本性的技術差異。
從源頭上，實現了各類數據的數字化，在一定程度上使信息集成、網絡通信、數據共享等得以真正實現，并且對系統進行標準化建模。在IEC 61850中，對電力系統的建模標準進行了明確，同時在信息模型和信息交換模型方面，對變電站自動化系統進行了統一和標準化，對智能設備的互操作和變電站的信息，在一定程度上實現了共享。利用統一建模對一、二次設備進行相應的處理，進而在一定程度上通過全局統一命名的規則完成對資源的管理，通過無縫通信的方式對變電站內、變電站與監控中心之間建立了聯系，系統維護、配置和工程實施等在一定程度上得到了大大的簡化。
通過在線方式對設備進行監測，設備狀態檢修的科學性和可行性在一定程度上大大增加。未被監視的功能單元在數字化變電站中基本不存在，在采集設備狀態特征量的過程中不存在盲區。對常規變電站設備進行“定期檢修”得到了徹底的改變，同時對變電站設備在一定程度上實現了“狀態檢修”，系統的可用性大大提高。
2 數字化變電站的系統組成
數字化變電站是在IEC61850通信協議技術上分層構建智能化的一次設備、網絡化的二次設備，在智能設備之間實現了信息共享，以及互操作。對于數字化變電站的系統來說，通常情況下其組成主要包括：
2.1 IEC 61850 在《變電站通信網絡和系統》系列標準中，IEC 61850是在基于網絡通信平臺的變電站自動化系統的基礎上，國際電工委員會TC57工作組制定的唯一的國際標準，在IEC 61850中對測控裝置的模型和通信接口進行了明確的規范和保護，同時在一定程度上對數字式EVCT、智能化開關等一次設備的模型和通信接口進行了相應的定義。通常情況下，IEC 61850將變電站通信體系分為站控層、間隔層、過程層三層。采用統一的協議對變電站內的IED，測控單元和繼電保護等智能電子設備進行處理，使得信息交換在一定程度上通過網絡得以完成。
2.2 智能化的一次設備 通常情況下智能化的一次設備主要包括光電及電子式互感器，以及智能化斷路器等。輸出低壓模擬量和數字量信號在光電及電子式互感器中是光電及電子式互感器的最大特點。通常情況下，在微機保護、電子式計量等設備可以直接使用智能化的一次設備，進而在一定程度上不斷滿足電子系統數字化、智能化、網絡化的需要。在動態范圍方面，由于智能化的一次設備比較大，所以在保護和測量方面能夠同時滿足應用。另外，良好的絕緣性能、較強的抗電磁干擾能力、測量頻帶寬等也是光電及電子式互感器具備的特點。
2.3 變電站內的二次設備 通常情況下，繼電保護裝置、安全自動裝置、測量控制裝置等在一定程度上等共同構成二次設備，這些設備的設計和制造通常情況下是基于標準化、模塊化的微處理器而展開，同時在一定程度上在二次設備中不會存在常規功能裝置中重復的I/O現場接口，通過高速的網絡在它們之間進行連接，進而在一定程度上實現了數據和資源的共享。
3 數字化變電站的網絡結構
3.1 過程層 過程層作為結合面或者作為智能化電氣設備的智能化部分，處于一次設備與二次設備之間，其功能主要包括三個方面：①實時檢測運行電力的電氣量進行，其主要的檢測對象通常情況下主要包括電流和電壓幅值，以及相位和諧波分量等；②檢測運行設備的狀態參數，通過在線的方式，對運行設備的狀態參數在一定程度上進行相應的監測與統計，變壓器、母線、斷路器、電抗器等設備通常情況下要進行相應的狀態參數檢測，檢測內容主要涉及溫度、壓力、密度、絕緣、機械特性等。③操作控制執行與驅動，一般情況下，主要包括對變壓器分接頭的調節、電容、電抗器投切，斷路器、隔離開關合分等進行相應的控制處理。
3.2 間隔層 對于間隔層來說，對本間隔過程層的實時數據信息進行相應的匯總處理，同時保護一次設備，以及在一定程度上對本間隔操作閉鎖、操作同期等；對數據采集、統計運算及控制命令按照優先級別進行相應的控制等，這些在一定程度上共同構成設備的功能方面。另外，還具備通信功能，也就是在一定程度上完成與過程層及站控層的網絡通信。
3.3 站控層 站控層在功能方面，通常情況下主要涉及：對全站的實時數據信息，通過采用兩級高速網絡進行相應的匯總處理，并且對實時數據庫在一定程度上進行相應的刷新處理，同時對歷史數據庫按時進行相應的登錄處理；按照相應的既定規約將有關數據信息向調度或控制中心進行相應的報送；對調度或控制中心的控制命令在一定程度上進行相應的接收處理，同時在一定情況下轉間隔層和過程層進行相應的執行；在線可編程的全站操作閉鎖控制功能，以及監控，顯示、操作、打印、報警、圖像、聲音等人機聯系功能。
4 數字化變電站應用中存在的問題
在IEC 61850通信協議中，沒有做出任何關于變電站網絡系統的安全性方面的有關規定，在一定程度上協議本身的開放性和標準性影響和制約著變電站的網絡安全。對于自動化廠家來說，為了適應二次系統安全防護的要求，在一定程度上需要確保二次系統信息的保密性、完整性、可用性，以及確定性，進而在一定程度上對這些技術環節進行考慮和完善。目前，雖然對已投運的變電站通過采用防火墻、分層分區隔離等，對其進行相應的防護，但是，在一定程度上需要時間來考驗防護效果。
保護校驗數字化變電站在變電站運行的條件下相對比較復雜，通常情況下，對部分間隔保護校驗的難度更大。目前，數字化保護所需的電流量和電壓量難以通過常規繼電保護校驗裝置來實現，這是因為，在一定程度上通過模數轉換及數據合并處理后，電流量和電壓量才能在一定程度上進入保護裝置，通常情況下，對于模擬試驗中的電流量和電壓量，通過自帶數字化輸出的試驗儀提供后才能完成相應的試驗，對于需要大量電流電壓量的保護校驗的母差保護難度更大。
數字化變電站監控系統對遙測精度要求較高，如南瑞繼保公司的監控系統遙測值要求對應遙測數據變化較大才能識別，且線路負荷達到額定的20%時，遙測顯示數據才有效。當線路負荷較小或負荷曲線平滑變化量不大時，監控后臺顯示遙測值為固定值且無變化，易給運行人員造成通訊中斷數據不刷新的假象。
數字化變電站中光纖的大量應用，一方面節省了電纜以及輻射電纜所占用的空間，另一方面也給設備維護帶來了新問題。光纖線芯對比電纜芯較為脆弱，受拔插次數、運行環境溫度、灰塵等因素影響較大。這就要求基建施工時對光纜輻射以及光纖頭加工制作、走向排列、備用芯配置更加嚴格。
生產數字化設備的各廠家之間缺乏有效交流和溝通，在同步采樣的問題上，不同廠家設置了不同的采樣頻率，給保護裝置運行帶來隱患。
5 結束語
在全國范圍內，數字化變電站如雨后春筍在各地不斷興建和投運，運行時間已有一段時間，從總體的運行效果來看，設備運行比較平穩，各類數據采集及時、傳輸準確無誤，保護和自動裝置正常動作，進而在一定程度上滿足了安全、穩定的系統運行要求。但隨著數字化變電站經過更長時間的運行，有待各專業機構進行研究和解決。
參考文獻：
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[2]陳立新，張寶健.數字變電站系統（DPSS）的研究與設計實現[J].煤礦機械出版社，2005.
數字化變電站范文6
關鍵詞：數字化；變電站運行；維護策略
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
引言
隨著我國經濟的快速發展，對電力資源需求量越來越大，對電力質量要求越來越高。變電站作為我國供電網絡中的重要環節，擔負著電能轉換及電能重新分配的重要任務。目前，一般多采用傳統變電站，主要采用人工抄表、記錄及操作為主，隨著大容量發電機組的不斷投運，加上大電網及超高壓遠距離輸電網的出現，傳統變電站已經無法滿足發展需要。數字化變電站中自動化技術的應用促使變電站更加適應現代電力系統管理模式的需求，成為變電站重點發展項目。
一、數字化變電站概述
1、數字化變電站的基本結構
變電站體系結構趨向于分層分布式，數字化變電站系統是由過程層（設備層）、間隔層和變電站層（站控層）三層組成，如圖1所示。
過程層直接采集電力系統實時電氣量，檢測母線、斷路器及變壓器等設備的狀況。間隔層包括安全自動裝置、保護裝置、測控裝置、保護裝置、電能計量裝置以及故障錄波器等設備。間隔層能夠實時實現信息數據傳輸，能夠對設備進行一次保護。變電站層主要包括遠動裝置、操作員站、主機和五防工作站等設備。變電站層需要匯總全站實時數據，向調度中心接收或發送數據，在接收命令后執行過程層，實現站內的人機聯系，從而對過程層設備和間隔層設備修改參數、在線維護。
2、數字化變電站的特點及相關技術支撐
2.1 一次設備智能化
采用數字輸出的電子式互感器、智能開關等智能一次設備。電子式互感器不含鐵芯的結構消除了磁飽和，智能高壓電器實現了自動控制、自動檢測自身故障、自動調節與遠方控制中心的通信等，如：智能化組合電器實現了自動控制。一次設備的避雷器將泄漏電流、動作次數、絕緣污穢等信息送往測量單元，還將避雷器對應的電壓互感器的電壓信號送至測量單元。
2.2 二次設備網絡化
通過合并單元采集非常規互感器的輸出信息，然后發送給保護測控設備；一二次設備用光纖傳輸信息；二次設備間用通信網絡交換信息。
2.3 自動化的運行管理系統
變電站運行管理自動化系統應包括電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能及時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；系統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
二、數字化變電站的優點
1、實現光纖數字通信
實現間隔層（網絡化的二次設備）和站控層（自動化綜合心理管理系統）的數字化通信，并以數字終端形式代替過程層（智能化的一次設備）。實現二次回路中常規的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規的強電模擬信號和控制電纜被光電數字和光纖代替。常規的控制電纜被光纜代替電磁兼容性得到提高。采用光纖傳輸方式后，變電站一次回路和二次回路實現了有效的隔離，長期以來在變電站因電纜感應，傳導的過流、過壓現象得以消除。從根本上解決抗干擾問題，不怕雷擊、電磁場輻射、串擾，也沒有二次回路兩點接地的可能性。
2、提高了經濟效益
節約了大量的電纜等耗材，具有節能環保、節約社會資源的多重功效。采用光纖數字終端的方式實現了開關的智能化控制，進一步提升了自動化和管理水平，為狀態檢修創造了條件。設備在線監測，將大大提高設備的使用效率，縮短停電時間，帶來良好的經濟效益。
3、規范通信協議
由于數字化變電站以后即將采用的是IEC61850標準，即實現統一接口，統一標準，不同廠家設備可無縫對接。
三、數字化變電站的運營維護策略
目前，吉林某地新投運2座智能數字化變電站，分別為數字化變電站220千伏數字化變電站明月變、海蘭變。
數字化變電站綜合應用光纖設備、智能模塊、網絡通信、在線監測、一體化電源等新技術。全面實現了主系統到輔助系統的智能化，因此智能設備的維護要求、檢測手段、檢測指標、作業流程和方法以及智能系統的應用，都給變電站的運行維護工作帶來了新課題，同時也對運維人員的技能水平和管理能力以及設備和系統的穩定性提出了更高的要求。
1、數字化變電站操作票管理
倒閘操作的管理是變電站運行安全管理工作的核心。智能變電站由于新增了過程層設備智能終端、合并單元、網絡交換機等設備，因此不但應建立完善命名、編號的臺賬，還應備份各種參數設置，以防止由于設置信息丟失而造成的設備異常。此外，由于數字化變電站大量應用軟壓板，因此軟壓板的投退也應納入操作票管理范疇。監控界面上的保護軟壓板應有明確且在本間隔唯一的編號，在后臺機操作前需輸入間隔編號及壓板編號確認操作無誤。監控后臺應具備監視和操作保護裝置保護軟壓板狀態的功能，包括保護功能投入軟壓板(如差動保護軟壓板、距離保護、零序保護等)和保護出口軟壓板(如跳閘出口、重合閘出口等)。
2、數字化變電站倒閘操作管理
倒閘操作安全管理數字化變電站現場倒閘操作可以通過就地操作、遙控操作、順序控制操作來完成。遙控操作、順控操作的設備應滿足有關技術條件。數字化變電站具備一鍵式順控操作的功能，而順控操作也應填寫操作票，并具備操作、監護雙機操作條件，操作項目應保證安全、可靠、正確。順序控制操作前，應確認當前運行方式符合順序控制操作條件。順控操作執行時，監控后臺應以規范的操作票模式顯示順控票，逐步顯示每步操作進程。順序控制操作過程中，如果出現操作中斷，運維人員應立即停止順序控制操作，檢查操作中斷的原因并做好記錄。順序控制操作中斷后，若設備狀態未發生改變，應查明原因并排除故障后繼續順控操作，若無法排除故障，可根據情況轉為常規操作。轉為常規操作應根據調度命令按常規操作要求重新填寫操作票。順控操作結束后，現場運行人員應核對設備最終狀態并檢查無異常信息后完成此次操作。
3、數字化變電站二次壓板運行維護管理
智能化變電站正常運行時，按整定及運行要求投退保護裝置的功能軟壓板、GOOSE數字化變電站軟壓板、SV數字化變電站軟壓板，放上智能終端裝置的跳、合閘出口硬壓板，取下裝置“檢修狀態硬壓板”。保護測控一體化裝置的“遠方切換定值區軟壓板”、“遠方控制數字化變電站GOOSE數字化變電站軟壓板”、“遠方操作軟壓板”正常置“遠方”位置，嚴禁改變狀態?！斑h方切換定值區軟壓板”、“遠方控制數字化變電站GOOSE數字化變電站軟壓板”、“遠方操作軟壓板”“檢修狀態硬壓板”只在保護裝置或智能終端裝置就地投退。監控后臺操作保護裝置軟壓板時，應在后臺相應“間隔單元”的壓板分圖界面中核對軟壓板實際狀態，確認后繼續操作。保護裝置“檢修狀態硬壓板”投入后，必須查看保護裝置指示燈情況、液晶面板變位報文或開入變位，確認后繼續操作。智能終端裝置“檢修狀態硬壓板”投入后，必須查看智能終端面板指示燈，確認后繼續操作。合并單元裝置“檢修狀態硬壓板”投入后，必須查看合并單元面板指示燈，確認后繼續操作。正常運行時嚴禁投入智能終端、保護測控等裝置的檢修壓板。除裝置異常處理、事故檢查等特殊情況外，禁止通過投退智能終端的跳、合閘壓板投退保護。
數字化變電站間隔設備檢修時，應退出本間隔所有與運行設備二次回路聯絡的壓板（保護失靈啟動軟壓板，母線保護、主變保護本間隔采樣通道軟壓板等），檢修工作完成后應及時恢復并核對。
4、數字化變電站防止電氣誤操作措施。
為確保操作正確性和可控性,杜絕誤操作的發生，操作票的每一步都必須有嚴格的執行條件；采用二元法判據；采用雙位置遙信；提供執行結果信息在執行過程中必要時可以上送操作主站以便進行人為干預；提供間隔層聯鎖功能；要求電氣開關柜本身具有防誤措施等等，這些措施的采取對于程序化操作的正確執行具有重要的作用。
結束語
當前，傳統變電站的發展存在較大瓶頸。為滿足不斷增長的電力資源需求，通過應用自動化技術，加快數字化變電站的深入發展，提高變電站工作效能，從而提供穩定、高效、高質量的電能，為我國經濟發展做出貢獻。
參考文獻
[1]魏巍;李澤滔.110kV數字化變電站的設計[A].2010年西南三省一市自動化與儀器儀表學術年會論文集.2010：102-103.
