变电站数字化改造技术的探讨
2015-01-29靳启亮
摘 要 当前变电站数字化改造是电网改造的一个重点，并且随着网络通信技术、智能断路器、IEC61850标准及电子式互感技术的不断成熟，为变电站数字化改造提供充足的技术保障。基于此，本文就某变电站数字化改造过程，对其改造技术应用进行分析。
关键词 变电站;数字化;改造技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0104-01
变电站数字化改造将是未来变电站建设的重要内容，而加强对变电站数字化改造技术的研究将有助于此类工作经验的不断完善，积累并形成一整套标准化的改造方案，最终给予建设人员、电网设计科学的、成熟的指导。
1 数字化变电站的主要架构
数字化变电站根据IEC61850标准及一次设备智能化，二次设备网络化的整合思路，将其分为过程、间隔及站控三层，在过程层中由输入、输出职能单位及模拟量收集合并单元组成;间隔层由测控装置和保护装置构成;最后的站控层则主要包括故障信息、运动及监控子系统等部分组成。
2 变电站数字化改造的一些具体技术
1）过程层技术改造。变电站一次设备和保护及测控装置主要由电缆连接，并实现对刀闸和开关的控制及电气量的采集。而就一次设备数字化改造终端来说，其主要由变压器、智能单元、合并单元及智能操作箱等组成，常规一次设备和智能终端两者由电缆连接，并将其中电信号转变为光信号，通过光纤网络为媒介，实现间隔层装置与一次设备之间的信息交互。
2）间隔层技术改造。对于变电站二次系统，设备与运行状态及保护装置模拟量信息均要求使用电缆传送，此时动作逻辑要求在多个装置间进行启动信号或闭锁信号，而对于各个间隔层设备与过程层设备之间及各间隔层设备之间均要求使用很多电缆连接，这使得二次回路中的接线较为复杂，实际使用过程中可靠性不高。实际数字化技术改造使用变电站IEC61850标准当中的GOOSE输入、输出功能测控和保护装置，整个间隔层各装置之间利用双重化以太网直接联系，并且开关量信息和共享模拟量通过网络实现共享，其中开关量和模拟量传输使用IEC61850中的单播采样中（SMV）服务及双向通用对象中的GOOSE服务来实现，如图1为变电站数字化改造后的GOOSE网络结构简图。
图1 变电站数字化改造后的GOOSE网络结构简图
3）站控层技术改造。对于站控层网络其使用网线直接连接，并使用双重化配置，站控层和间隔层之间根据相关规范MMS并利用网络做数据信息交互，实现对整个变电站的控制和监视，如图2为变电站数字化改造中站控层网络构建简图。另外对于MMS来说，其是ISOTC840维护和开发基础上的IEO或计算机之间监控信息及实时数据交换的一套独立规范。该技术改造主要包括信号上送、测量上送、控制及故障报告等功能。
图2 站控层网络结构简图
3 某变电站数字化改造技术具体分析
某常规变电站一次设备使用电磁型设备，自动化及保护系统采用综合站配置，该变电站间隔层和过程层使用电缆进行连接，站控层使用以太网组网并与间隔层装置之间做数据交换，整个变电站一共有2台110kV两圈变压器，使用线编组接线，在正常工况下，每个电压器各有1段10 kV母线，其中主变压器高压侧开关为101、102，而主变压器低压侧开关则为701、702，而整个701到702是10 kV馈线小车开关。
根据IEC61850体系，并使用某公司PCS系列智能单元、常规合并单元及保护测控一体化装置进行该变电站数字化技术改造，改造完成之后建构数字化网络，对于间隔层和过程层间使用了双重化连接的光纤网络，并通过GOOSE与SMV服务形式对开关量和模拟量进行传递，整个过程层与间隔层利用双重化MMS网络做信息共享。
变电站数字化技术改造结束之后，10 kV侧间隔层利用SMV及GOOSE进行网络信息传输，而间隔层设备的相互配合节省了大量的继电器和电缆使用，整个变电站的五防闭锁使用了GOOSE网络开关量传输。而因为GOOSE网络能够提供网络实时自检，因此有效防止了因为继电器问题而导致的检测弊端出现，进而有效的增强了整个变电站实际操作的安全性。另外该110kV变压器使用保护测控一体化，并利用网络与后台控制机实现数据共享，这一配置和过去的主变压器和测控相互独立、后备保护与主保护分离相比，有效增强了供电可靠性。
母线保护功能通过简易母差保护合理分散至各间隔保护单元中，与过去相比，不再机械重复对交流信息采集，所有故障信息都通过GOOSE机制传输至间隔层设备，并结合一些具体的运行方式，综合分析具体故障，并发送跳闸命令，保证了继电保护的速度，并及时切除母线故障，有效保证一次设备的安全。另外通过将母线实际运行信息利用网络做采集、并集中进行处理、逻辑判断，然后将减载信息利用GOOSE服务传输至各个间隔层设备中并分散执行，和过去的低周低压减载装置比较，有效减少了一些信息的重复采集及一些定值的重复定整，使得动作逻辑更加简洁可靠，最终切实保证了供电的可靠性。
4 结束语
变电站数字化改造技术，其以数字化网络结构有机结合电网运行发展，对于提高电力系统可靠性及自动化水平等方面意义重大，但是值得注意的是，变电站数字化改造技术仍然处在研发探索阶段，其推广应用仍然需要广大学者不断研究，以最终实现整个数字化变电站自动化功能。
参考文献
[1]刘志秀.浅谈综合自动化变电站的安全管理及运行管理[J].河北煤炭，2009（02）.
[2]洪毅文.220 kV变电站数字化改造的难点与解决方案[J].广东电力，2010（02）.
[3]杭琳，潘朝贤.110 kV变电站数字化改造实践[J].江苏电机工程，2010（02）.
作者简介
靳启亮（1981-），男，汉族，吉林省蛟河县人，本科，助理工程师，2003年毕业于东北农业大学电子及计算机专业后入伍，2008年7月进入国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司宾州220 kV变电站工作，2012年7月调入哈尔滨供电公司哈东运维站，研究方向：电力系统及其自动化，从事的工作：变电运维主值班员。endprint
摘 要 当前变电站数字化改造是电网改造的一个重点，并且随着网络通信技术、智能断路器、IEC61850标准及电子式互感技术的不断成熟，为变电站数字化改造提供充足的技术保障。基于此，本文就某变电站数字化改造过程，对其改造技术应用进行分析。
关键词 变电站;数字化;改造技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0104-01
变电站数字化改造将是未来变电站建设的重要内容，而加强对变电站数字化改造技术的研究将有助于此类工作经验的不断完善，积累并形成一整套标准化的改造方案，最终给予建设人员、电网设计科学的、成熟的指导。
1 数字化变电站的主要架构
数字化变电站根据IEC61850标准及一次设备智能化，二次设备网络化的整合思路，将其分为过程、间隔及站控三层，在过程层中由输入、输出职能单位及模拟量收集合并单元组成;间隔层由测控装置和保护装置构成;最后的站控层则主要包括故障信息、运动及监控子系统等部分组成。
2 变电站数字化改造的一些具体技术
1）过程层技术改造。变电站一次设备和保护及测控装置主要由电缆连接，并实现对刀闸和开关的控制及电气量的采集。而就一次设备数字化改造终端来说，其主要由变压器、智能单元、合并单元及智能操作箱等组成，常规一次设备和智能终端两者由电缆连接，并将其中电信号转变为光信号，通过光纤网络为媒介，实现间隔层装置与一次设备之间的信息交互。
2）间隔层技术改造。对于变电站二次系统，设备与运行状态及保护装置模拟量信息均要求使用电缆传送，此时动作逻辑要求在多个装置间进行启动信号或闭锁信号，而对于各个间隔层设备与过程层设备之间及各间隔层设备之间均要求使用很多电缆连接，这使得二次回路中的接线较为复杂，实际使用过程中可靠性不高。实际数字化技术改造使用变电站IEC61850标准当中的GOOSE输入、输出功能测控和保护装置，整个间隔层各装置之间利用双重化以太网直接联系，并且开关量信息和共享模拟量通过网络实现共享，其中开关量和模拟量传输使用IEC61850中的单播采样中（SMV）服务及双向通用对象中的GOOSE服务来实现，如图1为变电站数字化改造后的GOOSE网络结构简图。
图1 变电站数字化改造后的GOOSE网络结构简图
3）站控层技术改造。对于站控层网络其使用网线直接连接，并使用双重化配置，站控层和间隔层之间根据相关规范MMS并利用网络做数据信息交互，实现对整个变电站的控制和监视，如图2为变电站数字化改造中站控层网络构建简图。另外对于MMS来说，其是ISOTC840维护和开发基础上的IEO或计算机之间监控信息及实时数据交换的一套独立规范。该技术改造主要包括信号上送、测量上送、控制及故障报告等功能。
图2 站控层网络结构简图
3 某变电站数字化改造技术具体分析
某常规变电站一次设备使用电磁型设备，自动化及保护系统采用综合站配置，该变电站间隔层和过程层使用电缆进行连接，站控层使用以太网组网并与间隔层装置之间做数据交换，整个变电站一共有2台110kV两圈变压器，使用线编组接线，在正常工况下，每个电压器各有1段10 kV母线，其中主变压器高压侧开关为101、102，而主变压器低压侧开关则为701、702，而整个701到702是10 kV馈线小车开关。
根据IEC61850体系，并使用某公司PCS系列智能单元、常规合并单元及保护测控一体化装置进行该变电站数字化技术改造，改造完成之后建构数字化网络，对于间隔层和过程层间使用了双重化连接的光纤网络，并通过GOOSE与SMV服务形式对开关量和模拟量进行传递，整个过程层与间隔层利用双重化MMS网络做信息共享。
变电站数字化技术改造结束之后，10 kV侧间隔层利用SMV及GOOSE进行网络信息传输，而间隔层设备的相互配合节省了大量的继电器和电缆使用，整个变电站的五防闭锁使用了GOOSE网络开关量传输。而因为GOOSE网络能够提供网络实时自检，因此有效防止了因为继电器问题而导致的检测弊端出现，进而有效的增强了整个变电站实际操作的安全性。另外该110kV变压器使用保护测控一体化，并利用网络与后台控制机实现数据共享，这一配置和过去的主变压器和测控相互独立、后备保护与主保护分离相比，有效增强了供电可靠性。
母线保护功能通过简易母差保护合理分散至各间隔保护单元中，与过去相比，不再机械重复对交流信息采集，所有故障信息都通过GOOSE机制传输至间隔层设备，并结合一些具体的运行方式，综合分析具体故障，并发送跳闸命令，保证了继电保护的速度，并及时切除母线故障，有效保证一次设备的安全。另外通过将母线实际运行信息利用网络做采集、并集中进行处理、逻辑判断，然后将减载信息利用GOOSE服务传输至各个间隔层设备中并分散执行，和过去的低周低压减载装置比较，有效减少了一些信息的重复采集及一些定值的重复定整，使得动作逻辑更加简洁可靠，最终切实保证了供电的可靠性。
4 结束语
变电站数字化改造技术，其以数字化网络结构有机结合电网运行发展，对于提高电力系统可靠性及自动化水平等方面意义重大，但是值得注意的是，变电站数字化改造技术仍然处在研发探索阶段，其推广应用仍然需要广大学者不断研究，以最终实现整个数字化变电站自动化功能。
参考文献
[1]刘志秀.浅谈综合自动化变电站的安全管理及运行管理[J].河北煤炭，2009（02）.
[2]洪毅文.220 kV变电站数字化改造的难点与解决方案[J].广东电力，2010（02）.
[3]杭琳，潘朝贤.110 kV变电站数字化改造实践[J].江苏电机工程，2010（02）.
作者简介
靳启亮（1981-），男，汉族，吉林省蛟河县人，本科，助理工程师，2003年毕业于东北农业大学电子及计算机专业后入伍，2008年7月进入国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司宾州220 kV变电站工作，2012年7月调入哈尔滨供电公司哈东运维站，研究方向：电力系统及其自动化，从事的工作：变电运维主值班员。endprint
摘 要 当前变电站数字化改造是电网改造的一个重点，并且随着网络通信技术、智能断路器、IEC61850标准及电子式互感技术的不断成熟，为变电站数字化改造提供充足的技术保障。基于此，本文就某变电站数字化改造过程，对其改造技术应用进行分析。
关键词 变电站;数字化;改造技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0104-01
变电站数字化改造将是未来变电站建设的重要内容，而加强对变电站数字化改造技术的研究将有助于此类工作经验的不断完善，积累并形成一整套标准化的改造方案，最终给予建设人员、电网设计科学的、成熟的指导。
1 数字化变电站的主要架构
数字化变电站根据IEC61850标准及一次设备智能化，二次设备网络化的整合思路，将其分为过程、间隔及站控三层，在过程层中由输入、输出职能单位及模拟量收集合并单元组成;间隔层由测控装置和保护装置构成;最后的站控层则主要包括故障信息、运动及监控子系统等部分组成。
2 变电站数字化改造的一些具体技术
1）过程层技术改造。变电站一次设备和保护及测控装置主要由电缆连接，并实现对刀闸和开关的控制及电气量的采集。而就一次设备数字化改造终端来说，其主要由变压器、智能单元、合并单元及智能操作箱等组成，常规一次设备和智能终端两者由电缆连接，并将其中电信号转变为光信号，通过光纤网络为媒介，实现间隔层装置与一次设备之间的信息交互。
2）间隔层技术改造。对于变电站二次系统，设备与运行状态及保护装置模拟量信息均要求使用电缆传送，此时动作逻辑要求在多个装置间进行启动信号或闭锁信号，而对于各个间隔层设备与过程层设备之间及各间隔层设备之间均要求使用很多电缆连接，这使得二次回路中的接线较为复杂，实际使用过程中可靠性不高。实际数字化技术改造使用变电站IEC61850标准当中的GOOSE输入、输出功能测控和保护装置，整个间隔层各装置之间利用双重化以太网直接联系，并且开关量信息和共享模拟量通过网络实现共享，其中开关量和模拟量传输使用IEC61850中的单播采样中（SMV）服务及双向通用对象中的GOOSE服务来实现，如图1为变电站数字化改造后的GOOSE网络结构简图。
图1 变电站数字化改造后的GOOSE网络结构简图
3）站控层技术改造。对于站控层网络其使用网线直接连接，并使用双重化配置，站控层和间隔层之间根据相关规范MMS并利用网络做数据信息交互，实现对整个变电站的控制和监视，如图2为变电站数字化改造中站控层网络构建简图。另外对于MMS来说，其是ISOTC840维护和开发基础上的IEO或计算机之间监控信息及实时数据交换的一套独立规范。该技术改造主要包括信号上送、测量上送、控制及故障报告等功能。
图2 站控层网络结构简图
3 某变电站数字化改造技术具体分析
某常规变电站一次设备使用电磁型设备，自动化及保护系统采用综合站配置，该变电站间隔层和过程层使用电缆进行连接，站控层使用以太网组网并与间隔层装置之间做数据交换，整个变电站一共有2台110kV两圈变压器，使用线编组接线，在正常工况下，每个电压器各有1段10 kV母线，其中主变压器高压侧开关为101、102，而主变压器低压侧开关则为701、702，而整个701到702是10 kV馈线小车开关。
根据IEC61850体系，并使用某公司PCS系列智能单元、常规合并单元及保护测控一体化装置进行该变电站数字化技术改造，改造完成之后建构数字化网络，对于间隔层和过程层间使用了双重化连接的光纤网络，并通过GOOSE与SMV服务形式对开关量和模拟量进行传递，整个过程层与间隔层利用双重化MMS网络做信息共享。
变电站数字化技术改造结束之后，10 kV侧间隔层利用SMV及GOOSE进行网络信息传输，而间隔层设备的相互配合节省了大量的继电器和电缆使用，整个变电站的五防闭锁使用了GOOSE网络开关量传输。而因为GOOSE网络能够提供网络实时自检，因此有效防止了因为继电器问题而导致的检测弊端出现，进而有效的增强了整个变电站实际操作的安全性。另外该110kV变压器使用保护测控一体化，并利用网络与后台控制机实现数据共享，这一配置和过去的主变压器和测控相互独立、后备保护与主保护分离相比，有效增强了供电可靠性。
母线保护功能通过简易母差保护合理分散至各间隔保护单元中，与过去相比，不再机械重复对交流信息采集，所有故障信息都通过GOOSE机制传输至间隔层设备，并结合一些具体的运行方式，综合分析具体故障，并发送跳闸命令，保证了继电保护的速度，并及时切除母线故障，有效保证一次设备的安全。另外通过将母线实际运行信息利用网络做采集、并集中进行处理、逻辑判断，然后将减载信息利用GOOSE服务传输至各个间隔层设备中并分散执行，和过去的低周低压减载装置比较，有效减少了一些信息的重复采集及一些定值的重复定整，使得动作逻辑更加简洁可靠，最终切实保证了供电的可靠性。
4 结束语
变电站数字化改造技术，其以数字化网络结构有机结合电网运行发展，对于提高电力系统可靠性及自动化水平等方面意义重大，但是值得注意的是，变电站数字化改造技术仍然处在研发探索阶段，其推广应用仍然需要广大学者不断研究，以最终实现整个数字化变电站自动化功能。
参考文献
[1]刘志秀.浅谈综合自动化变电站的安全管理及运行管理[J].河北煤炭，2009（02）.
[2]洪毅文.220 kV变电站数字化改造的难点与解决方案[J].广东电力，2010（02）.
[3]杭琳，潘朝贤.110 kV变电站数字化改造实践[J].江苏电机工程，2010（02）.
作者简介
靳启亮（1981-），男，汉族，吉林省蛟河县人，本科，助理工程师，2003年毕业于东北农业大学电子及计算机专业后入伍，2008年7月进入国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司宾州220 kV变电站工作，2012年7月调入哈尔滨供电公司哈东运维站，研究方向：电力系统及其自动化，从事的工作：变电运维主值班员。endprint
