数字化变电站IEC标准的应用及推广

赵亮 朱鹤 陈建凯

摘 要：本文对数字化变电站进行了简要的介绍，阐述了数字化变电站的应用特点，针对数字化变电站IEC标准的推广进行了深入的研究，提出了几条推广的测量，希望可以帮助数字化变电站IEC标准更好的进行应用和推广。

关键词：数字化变电站；IEC标准；应用；推广

随着我国科学技术的飞速发展，数字化变电站也取得了巨大的进步，很多技术更加成熟和完善。在数字化变电站的发展过程中，对于电力设备以及系统有了更高的要求，需要其开放自动化系统，实现电力设备以及系统之间的有效连接，方便进行相互操作，兼容相关的接口、协议以及数据。为了促进这一目标的顺利实现，国际电工委员会（IEC）制定了一系列的协议以及标准，基于IEC标准基础上，加强数字化变电站的建设力度，对于我国数字化变电站的发展有着非常重要的意义。

1 数字化变电站

1.1 数字化变电站概念

数字化变电站基于IEC61850通信规范建立，有智能化一次设备和网络化二次设备组合构建而成，属于一种现代化的变电站，通过数字化变电站，可以实现变电站内部各个电气设备之间的信息共享和互操作功能。

1.2 数字化变电站特点

1.2.1 智能化一次设备

智能化一次设备对原有一次设备重新进行了设计，采用电子式互感器替代了传统互感器，通过集成智能化一次设备实现了之前需要用二次电缆传输的信号量，对整个继电器以及其控制回路进行了简化，放弃了传统的导线连接法，选择用数字公共信号网络来实现。也就是说，通过可编程器件代替了以往的传统继电器以及逻辑回路，用光纤网络代替以往的控制电缆，用光电式数字量代替了强电模拟信号。

1.2.2 网络化二次设备

网络化二次设备之间的连接通过高速网络通信来实现，以往的二次设备，如远动装置、继电保护装置等都基于微处理基进行模块化以及标准化设计制造，减少了以往I/O现场接口的使用，借助网络实现数据以及资源之间的实时共享。

1.2.3 自动化运行管理系统

在变电站运行过程中，需要对故障进行检查，通过自动化运行管理系统，将传统的运行数据以及状态的记录变为计算机数据，实现了数据间的自动化分层以及互换，可以在线进行故障检测分析，自动生成检测报告。

2 数字化变电站的应用

2.1 IEC61850协议的优势

IEC61850协议在应用过程中有着以下几个方面的优势：第一，IEC61850协议是在信息源出进行建模，避免同一条信息被多次定义，调试工作简单；第二，通过网络信息资源交流法，极大的减少了电缆的用量以及建筑面积的浪费，降低了变电站在进行建设时所花费的成本，更高效的实现信息资源之间的互换以及共享；第三，在面向对象是进行自我描述，有效的解决了以往传递信息量变化借助通信协议无法满足的现象，可以在技术飞速发展过程中一直保持其适用性；第四，对服务接口进行了改良，通过抽象通信服务接口，更加方便用户感受到网络以及信息技术发展所带来的便利，与之前所采用的协议栈以及通信技术无过多关联；第五，通过IEC61850协议，可以实现电力系统间的无缝通信，简化了整个系统的运行流畅，降低了现场运行维护的工作量，同时有效解决了变电站在自动化运行过程中协议转换以及互操作之间的问题。

2.2 IEC1588精确时间同步协议的应用

时钟服务器属于数字化变电站系统中站控层设备，在变电站实现数字自动化系统之后，变电站的时钟也需要跟上技术发展的步。在进行时间上的信息传递时，既可以通过服务器以广播等形式向各设备传递时间信息，还可以通过智能设备向时钟服务器发送请求的方式来获得时间信息，为了保证整个数字化变电站的时间同步性，将秒脉冲信号接入到智能化设备中，选择光脉冲同步信号能够极大的增强控制的精度。另外，在数字化变电站发展过程中，将外部家换季、对时服务器以及光扩展装置结合在一起，进而将整个变电站的授时进行统一化管理。IEC1588精确时间同步协议对整个网络对时脉冲的稳定性起到了很大的增强作用。

2.3 IEC60044-8/7电子式互感器技术规范

随着技术的发展，各种新型互感器随之出现，IEC制定了相关的技术标准规范，对电子式互感器的技术以及定义进行了明确。电子式互感器为新型互感器的统称，主要有电子式电流互感器以及电子式电压互感器两种。电子式电流互感器的线圈主要有罗氏线圈、低功率线圈等，作为一次传感器进行使用；电子式电压互感器的一次传感器采用光学材料或者电阻电容分压器来实现，这两种电子式互感器在进行信号的传输时都说采用光纤方式，模拟量以及数字量的输出主要是通过处理测量电量信号来完成。电子式互感器在国外已经得到了广泛的应用，不仅在技术上更为先进，同时价格上更加优廉。国内在解决了挂网运行稳定性的问题之后，也开始将电子式互感器广泛的应用到数字化变电站中，具有良好的发展前景。

2.4 自动化控制系统的检测

数字化变电站具有良好的系统集成以及自动化控制检测优势，降低了电缆接线数量以及现场调试工作的工作量。在实际的系统集成以及自动化控制检测中，需要在实验室来完成，不會对基建工程施工带来影响，加快了整个工程的施工进度。这种方法对于实验室的条件有着非常高的要求，需要做好变电站一次系统的模拟运行工作，为整个集成以及检测打下良好的基础。

3 数字化变电站IEC标准的推广策略

3.1 搭建控制保护系统的检测平台

根据IEC61850相关标准，在进行数字化变电站建设时，要满足通信规约、网络性能以及关键设备的测试需求，建立起综合测试平台，可以实现对过程层、间隔层以及站控层设备的测试。电力系统中增添保护、控制装置，需要提前进行相关的试验，新建的变电站还需要对设备进行现场调试，保证设备的参数正确设置，设备的功能完善性。整个控制保护系统的功能直接受到通信网络性能的影响，传统的检测方式已经很难完整的检测出其中的故障以及问题，因此，需要建设其基于IEC61850标准的综合化检测平台。

3.2 构建设备与技术产业化服务体系

国际上现行的保护类型功能是根据欧美的相关标准来定的，很难完全适用于我国目前的电力系统环境中。IEC1588可以满足网络对时技术需求，但是在主钟、子钟以及交换机方面的装置技术还有待提高。另外，500kV光互感器还存在着一些问题，光学回路缺乏稳定性，偶尔会发生温漂现象，这主要是因为厂家在进行互感器的生产时，无法生产出复合绝缘筒等零部件，外部购买的与生产的零件组装在一起不能完美的结合。为了促进数字化变电站的发展，需要全面实行IEC61850标准，在各个厂家之间建立起相应的联系。

3.3 加大新产品研发以及使用力度

数字化变电站不仅具有安全性高、投资少、成本低等优势，还可以促进各类电气设备在线监测技术的发展，有利于提高电能管理质量，但是这类技术产品在开发过程中需要花费较大的投资，且有一定的风险，需要政府提供一定的支持和帮助。

4 结束语

虽然我国目前的数字化变电站发展迅猛，且取得了一定的成绩，但是与国际先进水平还存在一定的差距，在线监测技术等还需要不断深入研究发展。在数字化变电站IEC标准的应用以及推广过程中，还需要政府加大支持与帮助力度，加快新技术以及新产品的研发进程。

参考文献

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（作者单位：1.国网郑州供电公司；2.国网许昌供电公司）