浙江电网110 kV田乐数字化变电站工程实践探析

李 健， 徐 明， 朱 辉， 金 海， 戴建根

（1.浙江省电力公司检修分公司，杭州 311232； 2.嘉兴电力局，浙江 嘉兴 314000）

0 引言

20世纪90年代后，随着综合自动化系统的不断应用，变电站已初步具备了数字化和自动化的特征，但实施中也存在一些问题[1-2]：

（1）设备间缺乏整体协调和优化，不同厂家设备之间受通信规约限制，难以实现信息共享。

（2）通信标准缺乏一致性，导致设备间互操作性不够。

（3）二次回路电缆接线复杂，检修工作量大，降低了系统运行的可靠性。

数字化变电站技术能够较好地解决上述缺陷，因而成为国内外研究和开发的热点[3]。作为《国家电网公司“十一五”科技发展规划》中列出的提高电网自动化水平的五大重点技术课题之一，数字化变电站正在全国各个电压等级的电网中试点应用。本文以浙江省首座基于61850规约的全数字化田乐变电站为对象，分析工程应用实践情况，旨在为数字化变电站的建设提供借鉴。

1 田乐数字化变电站工程应用

1.1 田乐数字化变电站介绍

田乐变电站是浙江省首座110 kV 全数字化变电站，其网络结构分为站控层、间隔层和过程层3个部分，通过过程层网络和站控层网络将此3个部分连接起来，以实现站内数字化设备间的信息共享和互操作性。数字化变电站系统架构如图1所示。

1.2 电气一次设备工作方式

鉴于目前国内外尚无成熟的智能化电气设备[4]，该站采用对断路器、隔离开关等设备加装就地智能终端的方式。如图2所示，智能终端将断路器、隔离开关的开关量或模拟量信号转换为数字信号，经GOOSE网络送至间隔层设备，再经MMS网络送至监控后台服务器；同时，从间隔层设备输出数字控制信号到智能终端，转换为电信号后作为断路器的分、合闸指令。

图1 数字化变电站系统架构

图2 智能终端工作方式

1.3 通信网络实施方案

考虑到网络流量和数据干扰等问题，该工程的过程层网络选用百兆光纤以太网并采用单星形结构。合并单元和智能终端按IEC 61850-9-2标准通过光纤以太网与间隔层设备通信。站控层网络采用单星形结构，主要传输MMS报文（同时完成SNTP对时）和全站间隔连锁GOOSE报文以及10 kV装置GOOSE报文。10 kV装置的MMS和GOOSE网口合一。

2 工程经验探讨

（1）智能终端在一次设备旁就地安装，可大幅减少连接智能终端和一次设备的电缆用量，但就地安装需要解决防护等级和温/湿度控制问题。该工程采用了高等级的户外柜，并在柜内装设自动投停的智能空调来达到控制要求。

（2）数字化变电站装置之间的信号联系不够直观，能看到的仅仅是通信光纤的连接。为解决这一问题，设计中引入了虚端子的概念，首次解决了数字化变电站GOOSE及SV端子设计技术问题，即由设计人员先根据设备的GOOSE及SV输入/输出信息绘制成装置本身的虚端子图纸，再根据装置之间虚端子的联络关系，绘制成全站的虚端子图纸供工程联调使用。

（3）首次采用100M网速的以太网用于模拟量传输，全站的测控、保护、故障录波、计量装置的模拟量输入均采用以太网接口，通过按间隔配置的交换机传输采样值数据，与点对点的模拟量传输方式相比，大大减少了光纤数量，系统更加简洁明了。

（4）该工程为10 kV TV间隔专门设计了合并单元，具备部分遥控和遥测功能，满足TV间隔的数字化需要，在TV间隔配置1台合并单元就可满足模拟量和状态量的传输需求。这种设备配置方式不仅降低了设备工程造价，也减少了站内交换机的端口数量，简化了系统结构。

（5）根据不同的设备精度要求采取不同的对时方式。站控层设备的对时精度要求较低，采用简单网络对时方式；而间隔层设备和智能操作终端要求对时精确到1 ms，因此采用光纤B码对时方式；由于合并单元的数据中不包含绝对时间，所以采用PPS对时方式。

（6）在过程层网络中传递的数据有传递状态量信号的GOOSE报文和传递模拟量信号的SV报文2种类型，对于电压等级较低的保护测控装置而言，由于接入的合并单元数量较少，在100M网速技术条件下，可将GOOSE端口和SV端口合并，从而实现减少装置端口、进而减少交换机端口的目的。

3 结语

110 kV田乐数字化变电站建设过程中形成了一批成果，为数字化变电站建设积累了重要经验，也为浙江电网数字化变电站的推广应用奠定了坚实的基础。从该站的实际运行情况来看，数字化变电站的技术优势是明显的。可以相信，在智能电网建设的大背景下，数字化变电站快速发展将成为必然趋势。

[1]陈天香，王若醒，魏勇.数字化变电站新技术的发展现状及其对行业影响浅探[J].电力系统保护与控制，2009，37（7）：86-90.

[2]李瑞生，王锐，许沛丰，等.基于61850规约的洛阳金谷园110 kV数字化变电站工程应用实践[J].电力系统保护与控制，2009，37（10）：76-78.

[3]田峰，孙平，张士然.常规变电站数字化改造的模式研究[J].电力系统保护与控制，2009，37（19）：108-112.

[4]陈文升，唐宏德.数字化变电站关键技术研究与工程实现[J].华东电力，2009，37（1）：124-128.