淺談數(shù)字化變電站實(shí)用技術(shù)

1、淺談數(shù)字化變電站實(shí)用技術(shù)周立德廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局523000摘要：電力的需求隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增加，不斷地完善和發(fā)展新型技術(shù)的 光電互感技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)，提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)給數(shù)字化變電站的應(yīng)用。木 文主要探討了數(shù)字化變電站的定義、數(shù)字變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別、數(shù)字化變 電站的基木構(gòu)成、應(yīng)用中存在的問題以及改造后面臨的問題。希望對(duì)日后的相關(guān) 工作提供一定的借鑒作用，木文旨在與同行相互學(xué)校，共同進(jìn)步。關(guān)鍵詞：數(shù)字化；變電站一、數(shù)字化變電站的定義數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建在iec61850 通信規(guī)范基礎(chǔ)上，就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的變電站，所謂的現(xiàn)代化變電站就是變電

2、站 內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和相互操作的。智能化一次設(shè)備包括有電子式感器和 智能化開關(guān)等，網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層包括有過程層、間隔層和站控層。數(shù)字化變 電站是應(yīng)用iec61850進(jìn)行建模和通信的變電站，數(shù)字化變電站體現(xiàn)在過程層設(shè) 備的數(shù)字化，整個(gè)站內(nèi)信息的網(wǎng)絡(luò)化，以及開關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化。數(shù)字化變電 站具有數(shù)據(jù)共享、信息全面、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、升級(jí)方便、底層數(shù)據(jù)格式相同， 設(shè)備成木低，便于提供先進(jìn)的應(yīng)用功能等優(yōu)點(diǎn)。二、數(shù)字變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別（-）數(shù)字化變電站以三層模型結(jié)構(gòu)構(gòu)建，保證了各子模塊能夠獨(dú)立存在, 并具備擴(kuò)展功能。同時(shí)，也為子模塊之間的數(shù)據(jù)交互提供了良好基礎(chǔ)，為變電站 擴(kuò)展提供了良好條

3、件。（二）數(shù)字化變電站一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)保持了分離態(tài)，這使得站內(nèi)信息數(shù) 據(jù)收集具備了更好的精確度與集成度。（三）設(shè)備占據(jù)空間小，操作較為便捷，為變電站一體化設(shè)計(jì)提供了有力保 障。與此同時(shí)，各種硬件結(jié)構(gòu)具有相互匹配性，無論是前期安裝還是后期維護(hù), 均較為便捷。（四）站內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)信息可進(jìn)行統(tǒng)一收發(fā)，通過信息整合后，可利用共享平 臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行針對(duì)性利用，并借助平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。（五）數(shù)字化變電站主要采取了 iec 61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模，為數(shù)據(jù)交互、設(shè) 備兼容提供了良好的條件。三、數(shù)字化變電站的基本構(gòu)成數(shù)字化變電站的主要硬件構(gòu)成包括以下三方面內(nèi)容。（-）光電互感器技術(shù)光電互感器是數(shù)字化變電站的重

4、要硬件設(shè)備。光電互感器基于光纖傳感原理 工作，具備較好的線性度，且頻率范圍較寬。光電互感器輸出信號(hào)多為數(shù)字信號(hào) 或弱電模擬信號(hào)，適用性較好。光電互感器主要分為兩個(gè)大類，即有源光電互感 器及無源光電互感器。有源光電互感器工作時(shí)，需要電源支持，通常采取激光供 電。有源光電互感器克服了溫度變化所帶來的影響，并且具備較高的精度，但檢 修難度較大，激光供電的激光頭易損壞。無源光電互感器通過電流互感器與電壓 互感器來感應(yīng)測(cè)定信號(hào)，并采用光纖對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸。傳感頭無需電源支持便可 使用。無源光電互感器在三相電流采集與電壓采集過程中可共用一個(gè)采集模塊，一定程度上簡化了互感器結(jié)構(gòu)。但相關(guān)光學(xué)器件 不易制造，測(cè)量

5、精度不如有源光電互感器，這使得有源光電互感器占據(jù)了應(yīng)用主 導(dǎo)地位。相較于傳統(tǒng)的電磁式互感器，光電互感器具有以下特點(diǎn)：（1）可將高壓側(cè)與低壓側(cè)有效隔離，具備了良好的絕緣性能，安全性能較 優(yōu)。信號(hào)經(jīng)由光纖向二次側(cè)傳導(dǎo)，結(jié)構(gòu)較為簡單，經(jīng)濟(jì)性良好。（2）光電互感器頻率響應(yīng)范圍較寬。光電互感器可對(duì)測(cè)量范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)性 調(diào)整，不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)短路容量變化而受到限制，避免了電磁互感器岀現(xiàn)飽和。（3）光電互感器絕緣結(jié)構(gòu)簡單，不需要油作為絕緣介質(zhì)，也就不會(huì)出現(xiàn)油 介質(zhì)泄露，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。（4）不存在噪聲污染，具有較高的環(huán)保價(jià)值。(5) 物理結(jié)構(gòu)中并無鐵芯存在，也就避免了磁飽和及諧振問題。(二) 智能化的一次設(shè)備電網(wǎng)

6、系統(tǒng)中最基本的單元結(jié)構(gòu)是一次設(shè)備，一次設(shè)備猶能化程度的高低直接 影響整個(gè)電網(wǎng)智能化水平。在數(shù)字化變電站中的智能化一次設(shè)備會(huì)使設(shè)備更加的穩(wěn)定和安全，然后收集到的 數(shù)據(jù)信息都是數(shù)字信號(hào)都具備自我診斷和自我恢復(fù)的功能。智能化的一次設(shè)備， 研究設(shè)備的可靠性運(yùn)行等方向，可以利用智能化特點(diǎn)可以收集到更加精確的數(shù)據(jù) 信息；如果要為了更好地推進(jìn)將系統(tǒng)的狀態(tài)檢修機(jī)制的進(jìn)行，所以要做好設(shè)備的 運(yùn)行評(píng)估工作和系統(tǒng)故障的在線分析，并提供了依據(jù)給電站系統(tǒng)的檢修日期的確 定，同吋發(fā)揮了狀態(tài)檢修工作優(yōu)勢(shì)。四、應(yīng)用中存在的問題(-)繼電保護(hù)裝置的相關(guān)問題傳統(tǒng)保護(hù)裝置直接進(jìn)行收集實(shí)時(shí)模擬量如果要傳輸數(shù)字化保護(hù)裝置的采樣 數(shù)據(jù)，

7、那么就需要通過數(shù)據(jù)采集單元轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行，通常情況下動(dòng) 作延遲時(shí)間最少有12mso要對(duì)故障進(jìn)行正確的判斷，從而縮小故障影響的 范圍，這就對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了新的提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。(-)運(yùn)行管理模式的改變數(shù)字化變電站對(duì)二次設(shè)備要進(jìn)行整合功能，不能特別針對(duì)設(shè)備功能進(jìn)行職責(zé) 劃分的模式，還需要針對(duì)數(shù)字化變電站的特點(diǎn)，對(duì)運(yùn)行、管理方法和相關(guān)的規(guī)程 進(jìn)行新的探索。(三) 缺乏必要的手段和設(shè)備進(jìn)行測(cè)試廣泛地使用智能化設(shè)備，原來許多模擬量輸入輸出接口改成了數(shù)字通信接口, 裝置原理也發(fā)生了很大的變化，而現(xiàn)階段進(jìn)行全站設(shè)備的調(diào)試和統(tǒng)-性測(cè)試還缺 乏有效的手段和必要的工具。五、改造后面臨的問題(-)缺

8、乏標(biāo)準(zhǔn)化的資料當(dāng)前對(duì)于還沒有形成體系化數(shù)字化變電站的資料，到目前為止還沒有由權(quán)威 的機(jī)構(gòu)制定出來對(duì)于數(shù)字化變電站相關(guān)的運(yùn)行和檢修維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在設(shè)備的檢測(cè) 只能夠按照當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，可以按照當(dāng)前的規(guī)范中內(nèi)容對(duì)二次設(shè)備的保護(hù)測(cè)控 功能多數(shù)的項(xiàng)目進(jìn)行執(zhí)行，目前還沒有統(tǒng)一關(guān)系到通信接口、通信協(xié)議等信號(hào)傳 輸方面的測(cè)試項(xiàng)目參考的標(biāo)準(zhǔn)。(-)改造周期短，難以快速學(xué)習(xí)數(shù)字化變電站10 kv建立從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到整個(gè)施工周期短，雖然保護(hù)維修人 員調(diào)試經(jīng)驗(yàn)相當(dāng)豐富，傳統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備和二次回路相當(dāng)熟悉。但缺乏通信協(xié)議、 數(shù)據(jù)包分析、信號(hào)檢測(cè)和檢驗(yàn)技能，滿足新設(shè)備測(cè)試、信號(hào)調(diào)試、設(shè)備缺陷或故 障排除，仍然缺乏有效的方法來

9、解決這個(gè)問題的分析。新設(shè)備及工廠自動(dòng)化設(shè)備 和配套的特殊工具，軟件維護(hù)人員在施工期間來不及熟悉和擅長使用，一旦設(shè)備 調(diào)試、測(cè)試和操作，通常不允許不能給維修人員提供足夠的學(xué)習(xí)和練習(xí)的機(jī)會(huì)。(三)現(xiàn)場(chǎng)人員檢修技能需提高雖然數(shù)字變電站投入運(yùn)行，降低整體操作維護(hù)任務(wù)，以提高工作效率，但對(duì) 許多新技術(shù)的采用，導(dǎo)致改革的方式和任務(wù)面臨改變，維修人員技能也有所改善。 對(duì)于原先的維修人員來說，他們工作是保護(hù)和二次冋路和處理缺陷，因?yàn)橹悄茈?子設(shè)備的技術(shù)水平較高，會(huì)有很少的一部分缺陷，更多更復(fù)雜的問題是網(wǎng)絡(luò)通信 和信號(hào)傳輸，因此，需要培養(yǎng)技術(shù)和廣泛的知識(shí)的專業(yè)技術(shù)人員做維修工作。六、結(jié)束語目前，隨著我國數(shù)字化變

10、電站技術(shù)的日趨完善，越來越多的數(shù)字化變電站將 會(huì)被陸續(xù)投入運(yùn)行過程中來，給變數(shù)字化電站的前期運(yùn)行積累了人量的經(jīng)驗(yàn)。數(shù) 字化變電站技術(shù)的成熟、完善，需要科研、制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)行各方人士共同努力。 數(shù)字化變電站是變電站未來發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是智能電網(wǎng)普及的重要基礎(chǔ)。隨 著相關(guān)技術(shù)如光電互感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及智1能斷路器技術(shù)等不斷發(fā)展，數(shù)字 化變電站將會(huì)達(dá)到新的高度，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作提供保障。參考文獻(xiàn)：1陳兆春數(shù)字化變電站實(shí)用技術(shù)研究d山東人學(xué)，2010.孫衛(wèi)衛(wèi)數(shù)字化變電站保護(hù)系統(tǒng)配置方案研究與應(yīng)用d 華北電力大學(xué),2012.李先妹，黃家棟，唐寶鋒數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)的分析研究卩電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012 (0