数字化变电站的应用探讨

2011-08-15余海波广西蓝川设计有限公司广西南宁530020

科技传播 2011年17期

关键词：互感器间隔变电站

余海波广西蓝川设计有限公司，广西南宁 530020

数字化变电站的应用探讨

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随着数字化变电站的发展，以及通信标准协议的不断推广，数字化变电站的建设已由理论研究阶段走向工程实

践阶段，可以说，推广应用数字化变电站技术具有重大的技术和经济意义。本文以某城市电网为例，在结合数字化变电站技术的特点和优势的基础上，详细介绍了数字化变电站技术在该城市电网中的应用，以推动数字化变电站技术的发展和实用化。

数字化变电站；优势；应用效果

0 引言

近年来，数字化变电站的相关技术获得了更多的关注。数字化变电站是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等，其技术同常规变电站相比具有诸多优势，能为数字化电网以及广域控制技术的发展奠定良好基础。

1 数字化变电站的特点和优势

数字化变电站的一次设备和二次设备均采用智能设备，设备间交互的信息均按统一模型数字化。数字化变电站较常规变电站有以下特点和优势：第一，提升测量精度。数字化变电站采用的是输出数字信号的电子式互感器，数字化的电流、电压信号在传输到二次设备和二次设备处理的过程中均不会产生附加误差，能提升保护、测量和计量等系统的系统精度；第二，提高电力系统安全可靠性。数字化变电站二次设备和一次设备之间使用光纤通信，不仅可以实现电气信号的彻底隔离，还可以从根本上解决传输通道的抗干扰问题。同时也不存在难以满足电力系统节能、环保、安全需求的问题，便于大电网的集中控制和管理，能减少土建规模和占地面积，大大节约建设成本；第三，提高信号传输的可靠性。由于数字化变电站的信号传输多采用计算机通信技术来实现。通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息，可以杜绝误传信号和监视通信系统的完好性；第四，有效降低运行维护工作量。由于光电式互感器采用的是绝缘材料来填充设计的，因而不存在补油、补气，不存在电磁式电压互感器二次短路或电流互感器二次开路带来的危险，能使加工、安装更加方便，从而有效降低运行维护工作量。

2 数字化变电站技术的应用

数字化变电站技术是电力行业领域技术上的一大变革，现如今更是引起了许多相关学者的关注。对于传统的变电站自动化系统、微机保护装置以及一次电气设备具有挑战性。这里以某城市电网为例，描述了数字化变电站技术在该城市电网中的应用，以此推动该城市电网数字化变电站技术的发展。

2.1 间隔层和变电站层设备之间通信的实现

变电站层和间隔层之间选用的是交换式以太网通信，采用抽象通信服务接口和网络应用层协议紧密联系在一起，再映射到TC/IP协议上。间隔层和变电站层不涉及一次电气设备，只要变电站内自动化系统和保护装置按照一系列标准要求进行建模，就可实现数字化变电站的变电站层通信。

2.2 电流、电压量传输的数字化

这是过程层网络实现第一步。随着数字式互感器技术的逐步成熟，数字式互感器早已进入了实用化阶段。现有变电站中，互感器变换出来的二次电流、电压等电气量均采用的是模拟方式传送到间隔层，然后再进行数字化处理。利用数字式电流互感器和数字式电压互感器组成逻辑设备合并单元，合并单元接收电流、电压等模拟量，再发送到间隔层装置，从而实现电流、电压值的数字化传输，使得电流、电压互感器至间隔层装置之间的二次回路电缆将被光纤取代，这样不仅过程层设备和间隔层设备可实现真正的电气隔离，而且还能节省部分二次电缆。同时也自然实现了一次电气系统和二次系统之间的电气隔离。

2.3 跳合闸命令和信号量传输的数字化

这是过程层网络实现第二步。跳合闸命令和信号量实现数字化传输之后，将形成真正意义上的过程层网络。原先变电站内二次电缆沟中连接一次设备和二次装置的二次电缆将被少量的光缆取代。通常情况下，我们把在断路器的物理设备上能实现智能开关的称之为智能断路器，相应的也把在隔离开关上能实现智能开关的称之为智能隔离开关。由于智能开关的出现，使得原来由电气回路实现的跳合闸命令和信号量传输可以映射到变电站事件报文实现。可以说，智能开关定义的引入将为变电站的二次回路带来革命性的变化，并改变变电站的运行和维护习惯。

2.4 过程层网络和变电站层网络的合并

由于过程层网络和变电站层网络都是采用交换式以太网，通信协议也都遵循通信系列标准，两层网络之间不需要网关设备，也不存在协议转换，因此可以将两层网络合并为一层网络。这样可使得在通信网络上的投资降低，而且也可使得变电站内部的通信网络更加简捷，十分有利于网络的配置；同时，功能的配置也更加自由，信息的路由更加灵活。此外，由于间隔层的保护装置和测控装置只需配置一个以太网口，也使得二次设备的成本大大降低。

3 应用效果分析

该城市电网通过应用数字化变电站，能体现出设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等数字化变电站的特征，效益显著。数字化变电站技术在该城市电网中成功的应用表明，数字化变电站技术能为该城市电网，甚至整个电力行业带来明显的技术经济效益。通过技术经济比较，笔者也认为，数字化变电站技术用于变电站能带来较显著的技术优势和经济优势，同时对电网安全运行也具有重要意义，更为数字化变电站技术积累运行经验，并推动数字化变电站技术的发展和实用化。