数字化变电站自动化技术的应用研究

卓晓冬

（南京高等职业技术学校，江苏南京，210019）

1 相关理论定义概述

1.1 数字化变电站

数字化变电站与传统电站相区别，是通过分层构建智能化一次设备以及网络化二次设备，并且严格遵守IEC61850全国通用电力系统自动化标准，在IEC61850标准平台完成数据的建模以及交互，最终实现现代化电站智能设备之间的相互作用交流的现代变电站。数字化变电站系统结构主要由一次的智能化设备以及二次的网络化设备组成。智能化一次设备主要是指的在发电、输电、配电等过程中在主系统中所需要使用到的设备，包括了电缆、发电机、母线等一系列的基础设备。二次设备则是对一次设备进行控制保护以及测量、是围绕着一次设备进行工作的，像是进行操作的开关和按钮，用于测量的仪表、还有自动控制设备以及计算机、控制电缆等作用于一次设备的设备，被称为二次设备。

1.2 数字化变电站特点

数字化变电站主要有三个特点，一是智能化的一次设备，二是网络化的二次设备，三是管理及运行系统自动化。首先是一次设备智能化，在数字化变电站中，一次设备大量采用了微处理技术以及光电技术进行设计处理，使用了现代化的电子式互感器取代了传统的互感器，通过一次设备的集成智能化来实现了原来通过二次电缆传输的信号传递，利用高新技术完成一次设备智能化。其次是实现了二次设备的网络化，在变电站系统中，充分使用标准化、模块化的微处理机技术以及网络通信技术实现不同设备之间的连接，真正的实现数据信息资源共享，简化控制，用具有逻辑的功能模块取代原有的简单的、常规的功能模块，让二次化设备网络化。三是管理及运行系统的自动化，在传统电站中，需要对变电站设备进行定期检修，从而保证变电站的正常运行，而在数字化变电站中则是采用了无纸化的状态记录和统计，管理以及运行系统都自动化检查分析，并提供故障的分析报告，实现了管理运行系统的自动化。

图1 变电站综合自动化

2 数字化变电站自动化技术的应用优点

2.1 建立了统一变电站的信息平台

数字化变电站基于IEC61850标准进行建模交互的，目的就是通过分层建构智能化的一次设备以及网络化的二次设备，实现变电站内部的不同智能设备之间的信息共享和交流。传统的变电站中需要针对不同的功能建立不同的信息管理系统，像是变电站的保护测量系统、监控系统都要分开独立建设，不便于信息的提取以及管理，浪费了较多的人力物力，而数字化变电站则是使用同一个通信网络对一次设备以及二次设备的信息实现共享和交互，将变电站的检测、控制、计量等系统都整合成为一个信息管理系统，真正实现了统一化的变电站信息平台建设。

2.2 安全可靠性更高

与数字化变电站相比，传统变电站的二次设备由于采用技术较为老旧，使用的多为传统的互感器，变电站信息系统并不统一、较为复杂。而且由于技术上不达标，传统的变电站没有实时监察设备运行情况的能力，设备问题排查以及监管大多数依靠人员实现，系统设备运行信息时效性低，进行检修时需要停下大量相关设备以便工作进行。数字化变电站则是采用的综合自动化系统，通过一次设备智能化以及二次设备的网络化实现了变电站统一信息平台的建设，相关智能设备具有自检功能，并对相关故障排查进行总结报告，当发现设备出现故障时及时自动报警，有效的避免了由于设备故障造成的变电站损失，完全系数以及可靠系数更高。

2.3 设备维护成本降低

图2 数字化变电站与传统变电站结构对比图

传统的变电站采用的设备质量不足，在高工作强度下容易损坏，当设备发生损坏时不能及时自检，需要耗费大量时间以及人力物力进行检修，检修工作量大，除了设备损坏时的检修，传统的变电站还需要进行定期的停电校验，保证继电保护整定值的正常，每次检修停电都会影响变电站的正常工作，定期维护的工作量大，维护成本高，需要大量人力物力，在停电校验之后还需要专人对校验的数据进行统计分析，设备维护量大。而数字化变电站则是采用的自动化综合检测系统，通过电子设备实现对数据的采集和整理，不再需要大量人力进行校验和数据统计，省去了人工超标数据整理等步骤，降低了设备维护工作量，设备维护成本降低。

3 数字化变电站自动化技术实践难点

3.1 技术人员专业程度不足

在数字化变电站的运行中，采用了大量的新型设备以及技术，过去的老旧操作系统被部分淘汰，设备的检修方式以及相应的故障处理方式也产生了改变。变电站设备的操作更加注重精密设备的操作，减少了人力物力的参与，因此对于技术人员的专业程度也提出了新的要求，原来的工作人员需要快速的掌握新的信息传递以及网络通信方式，学会新设备的操作，正确的使用数字化系统的自我检修及故障排查功能，这些对于只掌握了老旧设备操作技术的员工来说是一个巨大的挑战，像是在进行电缆检查的时候，新的GOOSE技术和原有的电缆查线法完全不适用，需要员工进行学习操作，这些设备的操作以及新的检修方式都是员工急切需要学习的技巧和知识，现有的技术人员专业性不能充分满足数字化变电站运行需要。

3.2 技术人员学习实践机会较少

数字化变电站和传统变电站不同，修建周期较短，从规划到最终完成所需时间较少，员工没有充足的时间进行设备相关知识的学习以及实际操作实践。而且由于数字化变电站属于新技术，专业人员在通信规约、信号测试等方面的专业技能缺失，在新设备进行检测、运行出现问题时难以有效应对。新设备的相关配套软件在投入运行以后基本没有测试和操作机会，技术人员的学习以及实践机会较少。

3.3 没有标准和系统化的相关资料

当前数字化变电站的相关资料还不够系统化以及标准化，虽然都是严格遵守IEC61850全国通用电力系统自动化标准，通过一次设备智能化以及二次设备网络化来实现数字化变电站，但是在实际的操作过程中，不同的变电站采用的数字式二次设备资料和通用性知识没有一个系统性的对应整理。对于数字化变电站的相关设备检修维护没有一个统一的标准，现场操作细则也没有系统化的叙述。现在所使用的IEC61850标准也是将欧美的标准作为参照，在实际操作过程中可能存在部分差异，因此相关的资料还是没有标准化和系统化的整理，不利于数字化变电站自动化技术的充分应用。