110kV数字化变电站及其建设方案研究

马梁

摘要：应社会发展的需要，电网覆盖面逐渐扩大，使其结构设计日趋复杂化。不但电压的等级提高了，而且还会使运行更为可靠。现在国内的一些地区已经将110kV数字化变电站投入运营，文章着重对110kV数字化变电站及其建设方案进行探讨。

关键词：110kV；数字化变电站；建设方案

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0017-02

目前，国家电网设立了一些试点，建成110kV数字化变电站并开始运营。已经建成的110kV数字化变电站，实现了全面的数字化管理的同时，还配置了数字化设备，并实现网络化运行。

1 110kV数字化变电站

在我国，110kV数字化变电站在电网运行中起到了重要的作用。与传统的综合自动化变电站有所不同，数字化变电站不需要通过敷设的电缆来传输信号，而是对于信息进行全方位的数字化管理，从信息的采集到信号的传输以及对于所接受的信息的处理工作，都具有自我诊断功能。电力通信网络的构件，所采用的是电力系统无缝通信技术。对于在网络中的信息传输，其所经历的每一个环节，都是在同一网络平台上进行处理的，信息实时共享得以

实现。

110kV数字化变电站具有不可替代的优势。其在站内设计了智能装置来实现通信，将数字化变电站的变电层、间隔层和过程层三层结构建立了起来，从而实现了数字化变电站的一次设备智能化。设备的功能性，是在二次设备网络化的条件下实现的。如果下放过程层的功能，即电气设备的数字化开关就形成了。由于信号的传输使用光纤代替了电缆，所以，110kV数字化变电站的运行，包括变电站的管理以及后期的维护工作，都采用了自动化技术。

2 断路器数字化的实现

在数字化变电站中，断路器具有非常重要的作用。实现了数字化的断路器，可以对于整个电网的运行进行检测、判断，并且实施有效的控制，将这些信息通过网络进行传输，整个的过程都是自动完成的。随着网络与通信相结合，加之计算机技术的飞速发展，使断路器的智能化得以完善，其功能性得以极大地扩展。

2.1 数字化断路器

按照使用范围来对断路器进行界定，可以分为高压断路器和低压断路器两种，但是在使用的过程中，高低压的划分却不是很明确。低压断路器由于具有自动保护功能，还可以手动进行开关操作，所以被称为“自动开关”。当电路出现短路或者发生过载等故障的时候，低压断路器就可以启动自动切断功能。所以，低压断路器不但可以有效地将电能进行分配，并且对于异步电动机进行不频繁地启动，同时还具有保护好电源的作用。

在变电站中，高压断路器具有灭弧的特性，是较为重要的电力控制设备。作为一种高压开关，当系统出现故障的时候，其具有自动切断电源或者是接通线路的功能。对于故障电流，则可以与继电保护配合，迅速启动装置以避免重大事故的发生。

现在供电系统的数字化程度越来越高，这就要求变电站的断路器设备也要具备数字化自动识别功能，并可以自动运行，排除各种故障。现在的一些数字化变电站中，断路器已经使用了数字化接口。具有较高可靠性的机械系统，所实现的是电子操纵。其中的机械运动的部件减少为一个，原来所使用的机械传动方式现在通过变频器来执行，将电机的运转速度改变，并直接驱动。在信息的传输方面，关于分合闸的命令以及所处的位置和运行的状态等等，都是通过网络传输的方式来实现了。

2.2 数字化断路器的工作原理

数字化断路器是应电网自动化需要而设计的新型的断路器二次系统。其是以计算机数字化技术为基础，采用了微电子技术，并应用了新型的传感器而建立起来的。数字化断路器在设计上，将常规的机械结构开关摒弃，取而代之的是数字化控制装置。

在110kV数字化变电站中所应用的数字化断路器，主要是由数据采集模块、数字化识别模块以及调节装置所构成。数据采集模块的作用就是通过新型的传感器对电网中的数据进行识别，并将其转变为信号的形式传输出去。数字识别模块会对于所接收的信息进行处理。从其工作原理上来看，数字化断路器控制的核心，就是其中的数字化识别模块。这是一个微机控制系统，将采集模块所收集到的有关信息输入其中，对于主控室所发出的信号进行自动识别，并执行操作。由于数字化断路器主要是由微处理器所构成，所以其可以对于电网的工作状态进行自动识别。断路器的分合闸动作，是根据断路器的仿真分析数据结果来进行判断的。首先，是对所传出的信息进行分析，并针对结果通过调节装置进行调节。然后，根据所传出的调节信息，发出分合闸信号。

断路器在进行每一次操作的时候，都要对于运动特性进行调整，那么操动机构的参数也要做出相应的改变。由驱动执行器配合接收定量控制信息的部件而组成的执行机构，则可以实现这些功能。为了将数字化断路器的功能进一步扩大，还可以根据需要将通信、检测模块安装其上，并连接显示模块，以使断路器的运行状态更为直观。

2.3 数字断路器的工作过程

一旦系统出现故障，数字化断路器的继电保护装置就会开启，传输出分闸信号。此时，信号被传输到智能识别模块加以识别后，对于断路器的工作状态加以判断，调节装置根据分析结果进行调节。操控机构的参数是根据调节装置所传输出来的信息进行自动调整的。不同的定量控制信息，经过调整之后，会出现不同的执行参数，以使断路器呈现出相应的工作状态。

3 110kV数字化变电站建设方案

目前来看，虽然已经有一些数字化变电站投入运营，但是并没有达到较高水准，仅仅实现了局部的数字化特征，而没有将数字化的优势完全地发挥出来。根据目前电网需求，对于110kV数字化变电站建设方案的看法如下：

在互感器的选择上，如果选择使用电子式的互感器，消耗的成本会很高。以传统的电磁式互感器代替电子互感器，不但可以降低互感器投入成本，而且还可以获得较为良好的效果。另外，传统的保护测控装置经过技术处理之后，也可以应用。在过程层采用传统的一次设备，其终端要加装数字化设备。如果要使变电层、中间层以及过程层都实现自动化管理的方式，则需要整个的控制功能，包括信息的采集、传输、调节等等，都实现智能化、网络化。

4 结语

综上所述，电网公司在保证110kV数字化变电站正常运营的同时，还建立了一系列与其相关的科研项目，以促进其运行中稳定可靠的性能。在数字化变电站建设的过程当中，为了规范管理，将标准的体系建立起来，同时还要对相应的技术加以规范，以实现数字化变电站的可持续发展。

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