数字化变电站的意义及关键技术智能变电站关键技术研究
中国图书馆分类号:TM76文献识别码:A
用1实现数字化变电站的意义
变电站自动化技术经过十几年的发展已经达到一定水平，在一定程度上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可靠性。然而，传统的变电站自动化系统仍然存在以下问题:
互操作性问题
由于不同厂家的变电站自动化系统采用的通信技术和协议不同，产品之间缺乏互操作性，导致集成和维护成本增加，降低了系统的可靠性。
电磁变压器的问题
传统变压器存在铁芯饱和、暂态特性差、体积庞大等缺点，难以满足现代自动化技术的需要。
传统一次设备的问题
目前，大多数变电站没有安装状态监测设备。由于缺乏一次设备状态监测信息，通常只能采取计划维修，无法实现状态维修。同时，非智能断路器设备无法实现根据波形控制合闸角和在线监测的功能。
有线电视投资、运营和维护成本高。
数字化变电站成功解决了上述传统变电站存在的问题，是电力系统发展的必然趋势，是通信技术、信息技术和计算机技术发展的必然结果。IEC61850标准和数字化技术在变电站的全面推广应用将是解决这些问题的关键。目前，国际电工委员会TC57工作组制定了一系列标准——IEC 61850，为变电站自动化系统提供了统一的平台和标准框架。随着电子式电流、电压互感器的成熟，一次运行设备的在线状态检测，变电站运行的培训和模拟，以及计算机高速网络在实时系统中的发展和应用，必将对现有的变电站自动化技术产生深远的影响，全数字化变电站自动化系统将很快得到广泛应用。通过数字化变电站技术的研究和实施，提高了变电站自动化系统和整个电网的技术水平和安全稳定运行水平。
当前，我国正在大力建设创新型国家，国家电网公司成为国家“创新型试点企业”。国家电网公司高度重视科技进步和自主创新，将其作为公司和电网发展的战略支撑，努力掌握一批具有自主知识产权的关键技术和核心技术，占据世界电力科技发展制高点，积极发挥能源科技创新引领作用，服务创新型国家建设。数字化变电站在各方面都符合科技进步和自主创新的要求。首先，在技术储备方面，近年来IT技术和通信技术的突破性进展，从技术和经济的角度使数字化变电站成为可能。智能电气设备的发展，特别是智能断路器、电子式互感器等智能机电设备的出现，使变电站进入了数字化发展的新阶段。其次，在发展水平上，国外企业对数字化变电站的研究、试验和项目推广刚刚起步，尤其是国内对ECT/EPT和变电站自动化的研究并不落后于国外企业。可以说，实现数字化变电站是建设创新型电网的要求，也是中国电力工业追赶国际水平的机遇。
通过数字化66kV变电站的建设和研究，提出了适合中国电网结构和运行方式的完整的66kV数字化变电站系统方案，将对鞍山乃至整个辽宁电网的数字化建设产生积极的影响。
数字化变电站的意义及关键技术
数字化变电站技术是指基于IEC61850标准，为全站建立统一的数据模型和数据通信平台，实现站内一次设备和二次设备之间的数字化通信，为全站统一配置保护和自动化功能。
其主要特点包括:
——基于IEC61850的全站统一数据模型和通信服务平台；
-智能初级电气设备；
-基于全站统一时间服务的网络化二次设备。
我们认为实现“数字化变电站”的关键技术包括以下几点:
●IEC61850的架构
●所有站功能的统一配置
●集成功能系统控制器
●通信网络架构
●电子式电流/电压互感器
●智能一次设备
●全站统一授时系统。
数字化变电站的基本内容
对数字化变电站上述要求的分析表明，一个完整的数字化变电站方案应包括实现所有符合IEC61850标准的一次和二次系统。一般可分为以下几个部分:
主要部分
●变压器
●开关和闸刀开关
● DC系统等。
次要部分
二次系统在逻辑上可分为过程层、间隔层和变电站层，结构如图1所示:
●硬件设备
为实现图1所示的逻辑功能，二次系统设备包括:
A.电子变压器和合并单元
B.变压器智能单元
C.开关和断路器控制器
D.DC系统的智能单元
E.符合IEC61850标准的系统控制器。
F.监控主机(操作员站、工程师站)
G.远程主机
H.打印服务器
一、光纤通信用工业以太网交换机和光端机
●软件系统
软件系统采用跨平台结构设计，可选择windows、Unix和linux操作系统。数据库结构是按照IEC61850模型定义和实现的，所有程序都支持IEC61850模型。系统集成工程工具为工程师或用户提供完善便捷的配置、测试和维护手段，包括系统配置、实时库管理、模型、通信一致性测试、SCL配置文件和参数化管理。
●站内通信网络
系统应基于网络交换以太网技术，站级总线采用星型光纤10M/100M以太网，组网方式为VLAN虚拟以太网，具有自愈功能。选用星形光纤100/1000Mb以太网作为过程总线，防止实时信息在网络上发生碰撞而影响实时响应要求。如有必要，可以考虑使用VLAN优先级来协调跨多台交换机的多个以太网网络的运行。
66kV数字化变电站设计方案中，根据待传输数据量的计算结果，站级总线和过程总线均采用星型光纤100M以太网。
●计时系统
时钟同步系统由网络时间服务器(主时钟)和时钟扩展输出设备(扩展时钟)组成。时钟同步系统有两台备用网络时间服务器，具体的时钟扩展输出设备数量根据现场实际情况进行匹配，以满足时间系统对信号数量和类型的要求。网络时间服务器和时钟扩展输出装置可以根据现场实际情况集中或独立组装屏幕。
参考
[1]谢兴国。IEEE1588时钟同步报文硬件标记的研究与实现[A].华中科技大学硕士学位论文[D].2008(06)。
[2]姬旭电力电网保护自动化公司。数字化变电站关键技术规范[Z].2011(06)。
何永安。IEC61850标准对数字化变电站自动化系统的意义[J].北京电力学院，2011(03)。