数字化变电站技术在杨丁变的应用总结

1、前言

目前变电站综合自动化系统在国内已经广泛应用，微机型继电保护和测控设备普及应用，监控技术水平逐年上升。但是仍然存在一些不足，如：二次设备之间互操作性不够、长期维护和运行困难、信息难以共享，重复投资、二次电缆用量多，造价高、运维困难;模拟信号传输存在干扰及附加误差，变电站运行安全性、可靠性降低、难以实现状态检修等;同时为了推进广西数字化变电站技术的推广，将110kV杨丁变电站作为数字化变电站建设是必要的。

由于近代通讯技术和网络技术的发展，电子式一次设备，光电式传感技术的应用，使实现整个变电站的数字化成为可能。为了实现数字化变电站所要完成的控制、监视和保护功能，110kV杨丁变电站采用三层结构，即变电站层、间隔层和过程层。

监控系统由站级层和间隔层、过程层三部分组成，网络按单网考虑，全网络实现IEC61850通信规约，对全站所有信息按照IEC61850规约建模，实现全站信息共享，过程层到间隔层采用点对点结构，间隔层与站控层组建环网。

过程层主要完成模拟量采样、开关量采集和控制命令的出口等与一次设备相关的功能，过程层设备包括合并单元、智能终端，合并单元与互感器连接，智能终端与开关设备及其他需要采集开关量的设备连接。

间隔层的功能在于完成各个间隔的测量、控制和保护功能。本站中，110kV线路、内桥间隔和主变本体、主变10kV侧配置了智能终端，智能终端完成了站内的测控功能，故110kV和主变部分不配置专门的测控设备，仅由保护设备进行测控信息的转发;10kV测控与保护合二为一，置于10kV开关柜，10kV部分不设置过程层，按照常规综自站的模式，测控保护装置与一次设备用电缆进行连接，间隔层按照IEC61850规约通信。

站级层的功能在于监控全站，向调度上传站内信息，接收来自调度的命令，通过间隔层和过程层对站内设备进行控制。站控层采用以太网方式组网，包括：当地监控主机/操作员工作站一套、继保工作站一套、远动装置两套、微机五防工作站一套和打印机等。

本站不再设传统模式下的备自投装置。110kV进线备自投、跨间隔的操作、电容器与有载调压主变压器综合投切等需要的联闭锁要求，均由IEC61850 GOOSE功能实现。所用变备自投由低压侧智能开关实现。

其它智能设备通过符合IEC61850规约的通信接口接入计算机监控系统，不具备IEC61850通信接口的设备通过规约转换器转换成IEC61850之后接入监控系统。

2、杨丁变电站数字化应用的优点

2.1变电站保护设备运行更稳定

(1)数字化变电站中，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了原常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分，光缆代替电缆避免了集电器等逻辑部件老化、失灵带来的误动作，克服了设备在运行过程中的发热、氧化、切换不可靠等问题。

(2)传统电压、电流互感器内部绝缘机构复杂，易饱和，准确性受二次负载影响、容易受电磁干扰，以及漏气、漏油，甚至存在爆炸等问题。变电站数字化后采用光电式互感器，采用法拉第磁光效应(无源型)或者罗斯夫斯基线圈(有源型)从磁场中获得有关信息，能实现大电流比、无磁饱和、频率响应范围宽，精度高，暂态性能好等优点。

(3)数字变电站采用了智能终端，将部分保护设备放置在开关端子箱中就地保护，极大减少了电磁干扰。

2.2变电站保护设备运行维护更安全方便

(1)数字化变电站能有效避免二次侧的电压回路短路、电流回路开路的恶性事故的发生。

(2)电脑程序代替了传统的保护调试方式，更为快捷、准确。

2.3辅助材料大大减少，建设成本大大降低。

数字化变电站中有色金属、橡胶等材料耗用量大大减少。在今后的运行过程中可改进优化电站配置方式，电站监控设备可集成为占地面积非常小的装置，节约了土地资源。

3、数字化变电站规划与建设当中存在的问题

3.1研发过程中专业协作仍有待加强，比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关，单一专业取得全面突破仍有相当大的困难。

3.2材料器件方面的缺陷及性能改进，比如电子式互感器的材料。

3.3试验设备、测试方法、检验标准，特别是EMC(电磁干扰与兼容)控制与试验还是薄弱环节。

4、数字化变电站应用前景展望

数字化变电站的应用前景数字化变电站是以IEC61850为通信标准的信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站，其特征为设备智能化、建模标准化、通信网络化、运行管理自动化。基于IEC61850标准实现的数字化变电站具有设计高效、技术长期先进、标准相对稳定和系统易于维护的优点。目前，国内数字化变电站系统的应用和实施尚处于探索、起步阶段，尤其是过程层和间隔层IED之间数字通信方案还停留在开发研究的初期。对推广和应用而言，光互感器还需攻克一些技术难题。国内满足要求、能推广应用的智能型一次设备太少。就交换机和嵌入式智能装置而言，在过程层应用1000Mbit/s网的技术不成熟。

数字化变电站系统方案应分期进行。首先，在相对成熟的变电站层和间隔层，推广IEC61850标准实施，实现不同厂家设备之间的互联和互操作。其次，重点攻克的间隔层与过程层之间部分实现数字化，积累来自现场的实际经验，验证和完善数字化变电站的工程方案。最后，制定可以推广、具有代表性的数字化变电站系统解决方案。数字化变电站自动化系统是全新的、网络化、智能化、分布式的保护与控制系统,它除能够完成现有现有常规监控系统的监控、保护等功能外,还能够对数据信息分层、分流交换自动化,真正能实现数据信息资源共享,和上、下系统进行互联。