数字化变电站自动化技术的应用探讨

周新洁

摘 要 目前，数字化变电站自动化技术在我国的发展相对欧美国家和日本来说还未发展成熟，有关这方面的理论、实际经验和技术尚且不甚完备。因此，本文致力于数字化变电站的科学设计。先说明论述数字化变电站的概念，然后根据利用这些理念，设计一个35kV数字化变电站。

【关键词】数字化变电站 IEC61850 自动化技术

数字化变电站自动化技术被大范围地使用，有利于我过相关技术的进一步发展和创新，这种技术能够改善实际的操作环境，不抛弃原有的基础而在此之上进一步发展。这样一来，原有的相关设备不至于全全抛弃，导致极大的浪费。它与电网的发展息息相关，因此对于它的研究方向也不应偏离电网，在未来，我们将探讨出成熟的相关理论和发展新的技术，推动我国电力事业的蓬勃发展。

1 数字化变电站及其自动化技术

数字化变电站系统是一种极具综合性和只能性的数字化系统。它由三个层次构成。首先来说变电站层，这个层的关键设备主要的作用是统计即时的数据信息，充分地利用历史数据库，改善原有的数据库，并将数据传输进总控室，同时还能在间隔层和过程层中执行。其次来说一说第二层间隔层，它主要设备的设定主要用于统计及时信息，执行关闭功能。最后介绍过程层，它的主要功能有对设备的运行参数进行统计与在线监测，控制驱动，实施执行命令。随着技术的改进，信息处理、网络技术等技术在在变电站的二次设备中应用成熟。数字化变电站的二次设备比起常规变电站来说，它能简化变电站的二次接线，进一步提高安全度和运行的平稳度，同时又能够节省运行维护成本。

数字化变电站自动化技术重点在于自动化，它在信息处理方面的全过程都能实现自动化，将信息转化成数据，计算机再自动处理，用不着人为操作。这样一来，大大便利了对电力仿真实验室的建立以及自动化技术的深度研究。

2 实例设计

设计是人们开展实践的实验田，在任何方面，设计都是自己同竞争对手拉开差距的关键策略，设计作为实践的参考和对照表，作为活动的方向标，对于实际具有重大的指导作用，当设计完成之后，通过模拟实践，得出结果，不仅可以节约成本和时间，对于一些比较危险的实验来说，也避免了风险。在此以一个典型接线的35kV变电站为例，对其进自动化变电站设计。

2.1 配置方案

本设计按照常规的35kV变电站设计，两台载调压变压器，两段35kV母联，两路进线。其中一条进线带一台35kV站变，旨在给所用变作备用电源以防意外，两段母线有五路出线的10kV母联，然后再往这两条10kV的母线上接入两组电容器。

综合自动化变电站用组屏安装，在两母线上，依次配置一台多馈线保护装置，两段母线利用这种保护装置即可为各馈线，10kV进线。两套保护装置各组一个屏。多馈线保护置于主控室或10kV高压室，这种保护装置能够兼顾5条10kV馈线的监控与保护作用和母联的保护作用。

2.2 三层结构网络设计

过程层的主要设备主要是一次设备电子式互感器和智能断路器。需要这些设备加上智能终端后，能够新增两个功能，一是获得状态监测功能，第二给是可以进行信号的数字式转换。智能断路器的安装可以实现数字通讯。间隔的划分，按照断路器间隔来说主要有设备有数字式测控装置、计量装置以及数字式保护装置。变电站层的主要设备有两个，一是监控主机，第二个是远动通信机。

组网原则需要充分考虑到过程层的数据交换问题，应该按照电气间隔以及面向功能组网。同时在数据传输实时性和可靠性得到保障的基础下使网络结构达到最简。实际操作中，根据母线所处的位置，对10kV电压等级的各间隔设置两段网络，分布在相应网络上的電子式互感器就能够直接地通过交换机，使用相应片段的母线电压采样值，这样一来，两段网络上的数据流量就可以缩减一部分。

35kV母联及10kV母联部分网组上各为一间隔，这两部分的电子式电压或电流互感器从一次侧采集到信号后，合并单元按照标准准确规范地处理采样值，然后采样信息通过间隔内的以太网交换机，最后传输到过程层环网中。实现有用信息在过程层网络上的共享，并且还能够被监控和保护。

2.3 一次设备的选取

同传统变电站相比，采用的通信标准能够对数据信息进行转换和传递共享，数据的可靠性、及时性能优良。

电子式互感器是变电站的一个十分重要的组成设备。在电子式互感器的选择上，35kv进线、母联合馈线上，统统选取有一个保护级、一个测量级输出的电流互感器。而对于35kV母线，则有稍许不同，是选取有一个保护级或者一个测量级输出的、带有零序开口电压输出的电子式电压互感器而不是电流互感器。

2.4 数字化变电站二次设备的选择

网络化二次设备的组成中，主要有变压器、线路测控保护单元以及备用电源自投装置等。

在保护单元的选取上，各单元都是通过电子式互感器得以收集并且通过以太网进行信息传递。我国有很多的保护装置都通过了现场运行实验，保护单元的类似产品比如说PST1200变压器等。另外还有PWF光数字式保护测试仪，这个保护装置按照IEC61850标准直接输出光电信号，能够满足新型数字式保护装置调试要求。

2.5 基于Opnet网络仿真软件的仿真实验

根据以上的数据并加以补充，对35kV变电站的设计进行仿真实验，所用的仿真软件Opnet为网络仿真软件。在Opnet系统中有Ethernet-kstn-dv节点模型，它带有节点本身的网络控制信息。这个软件的功能十分强大，能够对间隔层内的各种通信节点进行仿真，并传递信息。其他方面，比如说对定时数据通信行为进行仿真模拟实验时，可以采用Video onforence服务，需要对突发性的数据下传行为进行仿真模拟实验时，可以采用FTP服务。

3 结束语

本文通过实例设计，给相应的应用建设从网络的组建到仿真实验软件的选取都提供了一个非常具体方案，因此具有很强的操作性。数字化变电站能够提供一个更优质的电网运行环境。目前，我国对于这方面的研究已经有了重大成果，在国际上，我国相关方面的研究也占据了一定的席位，但这还远远不够，它的发展是一个长期的过程，我们还需要做更多的努力，在探索中总结数字化变电站自动化技术应用上最优设计方案。在实践中不断总结经验和磨砺技术，为今后建设提供一个更加经济和优质的方案。

参考文献

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作者单位

曲阜师范大学日照校区 山东省日照市 276826