智能变电站分阶段改造方法的研究

陶 珂

（国网安徽电力公司蚌埠供电公司，安徽 蚌埠 233000）

0 前言

目前，智能电网改造已经成为现阶段世界电网的主题，国内电网建设事业也正如火如荼的进行，许多变电站都是刚刚完成综合自动化改造。从智能变电站的技术发展现状和经济效益来分析，如果立即拆除，进行智能变电站建设，势必造成工程、资金的严重浪费，十分不合适。因此，对传统变电站进行数字化改造将是最佳方案。即可以最大限度的利用现有设备，减少工程量、投资量，又能充分的体现智能变电站的优势和特点，使之平稳过渡到智能变电站。本文针对现阶段实际情况，对分阶段进行传统变电站数字化改造的实施方案进行探讨[1]。

1 智能变电站关键技术

1.1 IEC61850与智能变电站功能

TC57制订了基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准_IEC61850。在IEC61850通信协议中，制订了变电站一致性测试、工程和系统管理、通信系体要求等标准；以对象建模技术为基础，增强了设备和数据管理功能，实现了开放互操作；制定了特定通信服务映射SCSM以适应通信技术快速发展。

经过改造的变电站服从于IEC61850通信规约，过程层、间隔层、站控层3层通信结构组成了变电站通信体系统和网络。过程层设备主要是一次设备，主要进行一次智能设备的运行情况检测，智能设备各参数测量，执行变电站网络中传递来的命令。间隔层设备主要是二次设备，其自动化系统比传统变电站具有很大的优越性和先进性，大量的先进自动化、信息等技术和IEC61850标准在其里面都有体现。站控层负责将本变电站与远方调度控制中心在IEC61850通信协议之下交换信息，并将控制中心发来的指令传递到变电站网络中，由过程层设备和间隔层设备加以执行，是变电站内人机直接对话的地方。

1.2 非传统互感器

非传统互感器依据其变换原理可以分为有源和无源两大系列。有源式电子互感器，又称为电子式电压/电流互感器(EVT/ECT)，其特点是需要向传感头提供电源。无源式电子互感器主要指采用光学测量原理的电流互感器，又称为光电式电压/电流互感器(OVT/OCT)，其特点是无须向传感头提供电源。

1.3 智能开关设备

与常规变电站开关设备相比，智能变电站在应用方面进一步加大了开关设备信息化。智能化的开关设备将监测更多设备自身状态信息，全面实现对开关设备的物理状况、动作情况、运行工况等方面的信息化实现[3]。

2 变电站分阶段数字化改造的优点

传统变电站分阶段实施数字化改造可以将各种新技术最先应用到实际的生产中，如采用电子式互感器在技术上避免了传统电磁式互感器二次电流、电压在电缆传输过程中的损耗，提高了计量的精度；一次设备与二次设备之间、二次设备与二次设备之间采用光纤取代大量电缆，完成数字化采样值和控制信号传输等。通过分阶段实施传统变电站的数字化改造一方面可大大减少前期投资费用；另一方面，根据变电站现有设备运行情况进行分阶段数字化改造可以最大限度地发挥现有设备的效能，避免一味追求技术先进而造成不必要的浪费。同时随着数字化技术的不断发展，其相关产品的技术含量也越来越高，并且其价格也必然会持续下降，分阶段实施数字化改造总投资也必然降低。由于大量设备均已在工厂进行了调试试验，从而分阶段实施变电站数字化改造可大大减少工程量，缩短工程时间，减少施工过程中所需要的一次设备停电时间，一方面方便电网运行方式的安排，一方面可以提前送电，保证居民和企业客户的正常用电，并给公司带来效益。

3 智能变电站改造

智能变电站分为三层结构：过程层、间隔层和变电站层。传统变电站的数字化改造工作也可以分解为相对独立的3个部分：变电站层数字化改造；间隔层数字化改造；过程层数字化改造[4-5]。

3.1 变电站层数字化改造

后台监控系统和远动服务器等构成变电站层设备。变电站层采用以太网结构，监控、远动通信服务器等变电站层设备需满足IEC61850标准。

目前，许多微机综合自动化变电站已完成了变电站层设备的数字化的改造，不需要进行整体改造、更换，为了为整站数字化改造打好基础要预先对变电站层的设备进行数字化改造，而对于老式常规变电站可以随着微机自动化的改造进行。

3.2 间隔层数字化改造

间隔层设备由按间隔对象配置的数字式保护测控装置、低压保护装置、计量装置以及与接入其他智能设备规约转换设备，这些设备装置都必须满足IEC61850标准。间隔层设备与站控层设备间信息交换采用100M交换以太网。由于间隔层的硬件设备处于强电磁干扰的恶劣环境下，因此相应的保护和测控设备必须能防止干扰，性能稳定，可靠工作，完全适合于将其布置在开关柜上。采集的模拟量、开关量、电能量可通过站内电气接线的拓扑结构对模拟量和关量的数据合理性进行检查及相应处理，完成对单元设备的实时测量、保护、控制，按照要求将现场总线通信转化为以太网通信方式与站控层和调度中心进行实时数据交换，同时具有现场总线上所有信号数据的汇总功能。

在进行间隔层数字化改造时可同步对变电站层服务器软件进行数字化升级改造，完成变电站层的数字化改造。

3.3 过程层数字化改造

过程层设备主要包括光电式电流、电压互感器、智能断路器等一次设备。这些设备都具有满足IEC61850标准的接口，过程层和间隔层之间通过交换式以太网进行电压、电流、功率因数等信息的传输与共享。

在平常的生产运行中，变电站一次设备达到使用寿命进行更换时，可选择采用数字化罗氏线圈互感器或纯光学互感器，完成过程层数字化改造。

4 结论

综上所述，为了适应现代社会发展的需求，智能变电站已成为未来变电站发展的趋势。对于新建变电站，如果条件允许的情况下建设智能变电站是最佳的方案；如何使原有的传统变电站过渡到智能变电站是智能变电站推广建设中需要面对的实际问题。

[1]汤汉松,孙志杰,徐大司.智能变电站的现状与未来[J].江苏电机工程,2007,26（增刊）:5-7.

[2]孟和.基于IEC61850电子式互感器数字接口软件设计与实现[D].成都:西南交通大学,2010.

[3]刘清瑞,刘日堂,尚学军.110kV 智能变电站的关键技术[J].继电器,2007,35（增刊）:240-245.

[4]黄少雄,李斌.传统变电站分阶段数字化改造方案研究[J].东北电力技术,2009（7）:33-36.

[5]孙平,田峰,刘冀.常规变电站数字化改造的模式探讨[J].农村电气化,2008（增刊）:82-86.