数字化变电站自动化技术的应用分析

数字化变电站自动化技术的应用分析

夏凡

（国网浙江杭州市余杭区供电公司311100）

摘要：随着社会的不断发展以及计算机网络技术的不断进步，计算机网络技术在变电站系统中的广泛应用，变电站系统的数字化已经成为今后变电站发展的主流方向。电力系统自动化技术使变电站的数字化从理论构想变为现实。从而有效提升了变电站运行的稳定性与高效性。本文主要介绍了数字化变电站的特点与结构，进而对它们在数字化变电站中的应用进行了说明，希望可以为数字化变电站自动化技术的进一步研发与应用提供一定的借鉴与参考。

关键词：自动化技术；数字化变电站；功能

随着国民经济的发展、新技术的不断变革，自动化这一关键技术在电力系统中得到广泛运用。作为电力系统的重要组成部分，变电站无疑也在逐渐采用这一技术。智能化开关、一次运行在线状态检测设备、电压互感器、光电式电流等机电一体化设备的使用大大提高了电力系统的现代化水平，增强了电网调度的可靠性，为电力系统的安全有效运行提供了技术保障。

1、数字变电站的特点

1.1一次设备的智能化

变电站被控制的操作驱动回路以及被检测的信息回路主要采取了光电技术以及微处理器设计，从而使得常规的机电式继电器与控制回路结构变得更加简单、易于操作同时其也改变了传统的导线连接方式，而是采用数字公共信号网络与数字程控器，这样就会大大提升连接的可靠性与稳定性在数字化变电站的二次回路中，信息传输的工具也由原来的电缆而被替换成光纤，其主要是由微处理器系统、电光元件、光纤系统与光学元件组建而成信号传输的载体也由原来的电子而被替换为光子而且由可编程序器替换了原来的继电器及与其逻辑回路由光电数字替换了原来的强电模拟信号。

1.2二次设备的网络化

数字化变电站的二次设备主要包括故障录波装置、测量控制装置、同期操作装置以及继电保护装置等等这些设备都利用模块化以及标准化的微处理器设计构造而成的各个设备之间都是选用高速度的网络通信连接起来，这样就能够利用网络实现资源与数据的共享，在此状态下，传统的功能装置也转变为逻辑的功能模块。

1.3变电站运行管理自动化系统

此系统主要包含分流交换以及数据信息分层自动化，电为生产运行状态以及数据的记录与统计在数字化变电站运行的过程中，一但出现故障问题，那么就可以立即输出故障的分析报告，详细地指出故障发生的原因及具体的处理意见。

而且此系统还可以将电站的设备检修报告自动地提供出来，从而实时地对设备状态进行检修，这样可以有效弥补“定期检修”的弊端，进而为管理阶层提供更加准确、综合与详细的数据，帮助其更加及时、有效地作出决策。

2、数字化变电站自动化系统结构分析

对于变电站而言，实现自动化是一项重大革新，但是随着变电站中一次设备智能化和二次设备网络化的发展趋势，这一技术逐渐往数字化这一新的层面发展。相应的系统也有许多改变，从物理结构的角度来看，数字化变电站还是分为一、二次设备这两个层次，其中包括保护、监测设备和控制、监测通讯设备等。其中，数字化变电站的一次设备和二次设备之间因其智能化和网络化特性而结合得十分紧密。从逻辑结构上看，数字化变电站采用IEC61850通信协议，分为过程层、间隔层和变电站层三层结构。各层次之间和本层内部都采用高速网络进行通信。

总体而言，数字化变电站自动化系统结构可以用图1表示：

图1数字化变电站自动化系统结构示意图

2.1过程层

变电站一次设备和二次设备的结合位置在过程层。数字化变电站自动化系统的过程层主要由高压一次智能设备所组成。其功能主要有如下几点：

（1）数字化变电站自动化系统的过程层可以有效检测电力系统运行过程中的有关电气量。这些电气量包括电压、电流、相位等相关的电气量。在完成这些电气量检测的基础上，间隔层才能根据这些电气量对无功、有功、电能量等电气量值进行测算。与传统设备检测电气量的方式不同的是，数字化变电站自动化系统的过程层充分利用光电电压互感器以及光电电流互感器取代传统的电磁式电流互感器和电压互感器，提高了检测的精确度，对促进电力系统的稳定运行发挥了非常重要的作用。

（2）数字化变电站自动化系统的过程层可以有效地对系统中运行设备的相关状态参数进行精确的在线检测与统计。其中，在线检测与统计的状态参数主要包括设备的温度、密度、压力、机械特性、绝缘特性以及其他设备工作状态的相关

具体数据。

（3）数字化变电站自动化系统的过程层可以有效执行与驱动相关的操作控制。这些操作控制主要包括对对电容和电抗器执行的投切控制，对变压器进行的分接头调节控制，以及对直流电源进行的充放电控制等操作控制。数字化变电站自动化系统的过程层对控制命令的执行具有智能性，它不仅能对即将进行的动作进行精度控制，还能够在执行这些控制命令前精确判断命令的真实性和合理性，从而更好地保证了电力系统的安全稳定。

2.2间隔层

此层次主要包括故障录波系统、保护测控系统与其他工ED设备等等其主要负责控制与保护一次设备、优先地控制数据采集、控制命令的发出与统计运算等操作，可以对本间隔过程层的实时数据信息给予合理有效地汇总，并且还具有承上启下的通信功能等等

2.3变电站层

数字化变电站自动化系统的变电站层主要具有如下几个方面的功能：一是该层可以按照既定规则向数字化变电站自动化系统的调度和控制中心发送有关数据信息；二是能够接收到来自数字化变电站自动化系统的调度和控制中心的有关控制命并转发间隔层、过程层执行；三是同时能对间隔层、过程层中各个设备进行在线维护，同时还可以对变电站的故障进行自动分析等。

3、变电站自动化系统的功能分析

3.1计算机保护

计算机保护这一功能的应用主要是为了保护变电站在运行过程中所使用的全部电气设备，包括对变电站安全自动装置和线路、变压器、母线等的保护。在变电站日常运行过程中，对相应的故障进行完整记录并储存多套定值。接受来自总监控系统的命令，并转发这一过程中涉及的工作步骤以及故障信息，对运行过程中变电站设备可能出现的故障进行诊断和处理，有效修改以往的定值的同时实现对时间的校对。

3.2采集和处理运行数据

自动化技术应用在变电站自动化系统中能够对变电站运行过程中的相关数据进行实时采集和处理，其中变电站的脉冲数据、状态数据和模拟数据是主要的处理数据。对状态数据的采集处理包括事故跳闸信号的采集处理、断路器状态的采集处理、预告信号的采集处理、隔离开关状态的采集处理和变电站一次设备告警信号的采集处理等。模拟数据的采集和处理主要包括对各段母线电压、电流、无功功率值、馈线电流等相关模拟数据的采集和处理。

3.3自行诊断功能的应用

应用变电站自动化系统中各个插件本身所具有的自行诊断功能可以实现对数据到系统后台和远方调度中心的输送。系统装置本身可以进行及时的自检，从而确保变电站系统的维护和维修工作更加方便高效地进行。对系统各项运行设备进行实时检查能有效地查找运行装置自身存在的缺陷故障，并有效提示故障出现的位置。

3.4操作和控制的自动化

通过变电站自动化系统，操作人员可以实现对变电站中各项设备进行远程的操作控制。同时又注意到对人工直接跳合闸的预先保留能够有效避免因变电站系统故障而无法对变电设备进行操作的现象，这样即使出现了故障事故，变电站系统仍然能够维持正常的运行。

4、结语

总之，数字化变电站自动化系统的出现，有效优化了电网运行方式，促进了自动化技术的广泛应用，大大提升了设备的稳定性以及可靠性在未来，数字化变电站技术的发展应该是利用智能变压器以及光电式互感器等数字化一次设备，再借助其他智能电子设备，再通过合理地改良与创新，努为创建出一种智能变电站自动化系统，从而有效实现系统集成以及信息共享，并且实现变电站站内各个层次之间的无缝通信，进而保证变电站安全、稳定地运行。

参考文献：

[1]韩雷.数字化变电站自动化技术分析[J].电力技术资讯，2015，（9）.

[2]崔渊博.浅谈电气自动化技术在变电站中的应用[J].中国新技术新产品，2015，（9）.