综合自动化变电站向数字化变电站发展浅析

黄燕芳

【摘  要】变电站在输电中发挥着重要的作用，变电站在发展过程中也经历了几个阶段，一般的变电站是常规的变电站，只能单独的实现变电站的基础功能，之后出现了综合自动化的变电站，这些变电站的自动化程度得到了一定程度的提高，到现在，出现了数字化变电站，这种变电站在控制上都以数字作为基础，在信息的采集、传输过程中都是以数字的形式来进行的，而且对数据进行分析和输出也是通过数字来完成，这就对变电站的控制和数据分析提供了很多便利。实现了数字变电站之后，下一步就是智能化变电站，利用数字变电站的特征，加上网络通信技术，将通信统一，这样在以后的管理中就可以实现智能化的变电站。

【关键词】综合自动化;变电站;数字化变电站;发展

1变电站发展历程

1.1变电站阶段划分

第一阶段：1990年前传统二次系统，常规继电器实现保护测控;第二阶段：1990年至2005年综合自动化变电站推广，技术发展较快;第三阶段：90年代中期至今综合自动化变电站技术已经比较成熟，向数字化变电站过渡90年代中期IEC提出IEC61850标准2005-2009数字化变电站开始出现;第四阶段前景：智能电网的发展加快数字化变电站的发展。

1.2综合自动化变电站发展过程

综合自动化变电站的概念是在微机保护在变电站得到广泛应用的背景下提出来的。由于变电站微机保护装置普及，微机保护除了具备强大的保护功能外，还具备强大的数据采集功能和通讯功能，因此，如果能够将微机保护的数据采集功能充分利用起来，不但有助于降低监控系统的造价，而且还有助于提高变电站运行的自动化水平。

综合自动化变电站的发展经历了两个阶段：第一阶段（上世纪90年代中期）：主要是以110kV及以下电压等级的变电站为对象开发出了星型结构的综合自动化系统。

第二阶段（本世纪初）：主要是以220kV及以上电压等级的变电站为对象开发出了总线结构的综合自动化系统。综合自动化变电站是借助于通讯技术，将变电站内以微机保护为主体的一系列智能装置所提供的信息综合起来所构成的保护监控一体化变电站。目前运行的变电站综合自动化系统是利用现代电子技术通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备包括继电保护、控制、测量、信号、故降录波、自动装置及远动装置等功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。

2综合自动化变电站存在的缺陷

第一，监控程序不稳定。综合自动化系统使用后，变电站的运行大多是依赖监控系统进行操作。对于整个变电站的运行，可以通过监视器一目了然。但是，在日常使用中，受计算机内存大小的限制，会严重影响到监控系统的运行，有时甚至会出现死机的现象，存在很大的安全隐患。

第二，设计规范不统一。尽管相关部门对变电站综合自动化系统以及设备性能等有统一的标准，但是设备生产厂家各异，原材选择和生产工艺也大不一样，加上利益的驱动，有着质量远不达标，导致综合自动化系统以及设备性能各异。

第三，需要定期维护设备。到目前为止，受多重因素的影响，几乎所有的变电站综合自动化系统，都需要定期进行维护，而且设备的处理往往比较麻烦，需要请专业人士维修或是进行返厂处理，无疑大大增加了运行成本。

第四，遥控信号故障。综合自动化系统通信控制器串口通过调制解调器与调制解调器连接，并发送到主通道。实际工作中，远程信号时常出现故障，而且很难找到具体的原因。另外，经常出现信息传输阻塞，导致通信通道中断或远程信息不能及时反馈。

3数字化变电站的产生背景及特征

传统的综合自动化变电站存在诸多弊端，比如信息很难共享、设备间没有互操作性等问题。数字化变电站的出现，很好地解决了这些问题。所谓数字化变电站，是指变电站的信息采集、传输、处理和输出过程都是按照IEC61850通信标准进行数字化和执行的。其结合电子式互感器、光纤网络通信、站内设备互操作等新技术实现了变电站监控信号、控制命令的数字化采集、傳输、处理和数据共享，可以轻松实现变电站的两种功能，即操作程序化和功能智能化，这也将成为变电站未来发展的大方向。

数字化变电站具有以下几方面特点：一是运营管理自动化。基于现有系统的自动化程度高的特点，数字化变电站自动化的特点，通过设备的互操作性、信号的光纤传输和网络通信的信息共享完美地体现出来。二是模型与通信协议的统一。传统变电站信息描述与网络通信协议标准的不同，导致信号识别困难，设备间互操作性差。数字变电站的通信网络和系统采用IEC61850标准。标准的完整性、系统性和开放性，保证了数字化变电站设备的互通性。三是通信网络化。除了传统的数字设备的特点外，数字化变电站的两个设备还具有外部光纤网络通信接口，这不同于传统的以电缆为介质的变电站信息传输。数字化变电站的两个信号传输是基于光纤以太网的。四是设备的智能化。变电站中的传统电磁变压器由电子变压器代替，直接提供数字光纤以太网接口。该站采用智能断路器、变压器等数字通信设备，通过向本地设备增加智能终端，实现对信号的数字转换和状态监测，实现设备数字化、智能化的要求。

4数字化比传统综合自动化变电站的优势

4.1避免重复建设共享同一信息模型

数字化变电站在信息采集的时候是利用同样的模型来进行的，有统一的标准，并且在接入通讯网络的时候也是按照同样的标准来完成的，这样对于不同的功能，就可以利用同一套系统来完成信息的采集和传输工作，节省了很多的成本。

4.2减少变电站全生命周期成本

变电站的设备之间需要通信，而这种通信是建立在网络上的，当变电站的功能需要改进或者要再新加入一些设备的时候，只需要在通讯网络上增加新的设备就可以了，而综合自动化变电站还要对原有的设备进行一定的改造才可以，这也节约了成本，实现经济利益的增长。

此外，数字化变电站的各项功能可以在不同的设备上进行共享，比如要增加一些新的功能，如果现有的设备能够完成这些功能，那么，不需要增加设备，而只需要将其软件方面进行改动即可，不用再去购置新的硬件设施。

4.3信号传输采用计算机通信技术实现

数字化变电站在信号传输的过程中，是借助计算机来实现的，利用计算机之间的通信方式，实现信号的传递，在传递的时候，它有自身的一套规则，可以防止错误信号的传递，并且在发现设备出现故障的时候，提供报警功能。传统变电站一次设备和二次设备间直接通过电缆传输没有校验信息的信号，当信号出错或电缆断线、短路时都难以发现。而且传输模拟信号难以使用光纤技术，易受干扰。

4.4变电站可实现更复杂自动化功能

传统变电站由于通信系统传输信息的过程中难以保证信息传输的质量，在传递过程中，可能会出现信息不完整，信息传递延时以及信息在传递过程中无法保证一定的可靠性等问题，许多自动化技术只能停留在试验室里，难以在工程项目中得到广泛的应用。数字化变电站的采用智能一次设备，所有功能均可遥控实现。通信系统传输的信息更完整，通信的可靠性和实时性都大幅度提高。变电站因此可实现更多、更复杂的自动化功能，提高自动化水平。

结论

综上，随着数字化变电站新技术的应用，将大大改变传统的变电站运行和维护模式，这无疑也提出了新的更高的要求。创新没有终点，发展永无止境，数字化变电站优势明显，体现了更为先进的发展理念。但是，数字化变电站也存在很多问题，需要在发展中不断创新，这样才能更好地实现综合自动化变电站向数字化变电站转变。

参考文献：

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