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数字化变电站范文1
中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0228-02
我国的变电站综合自动化技术走过了从传统的电磁式继电器向集成电路的发展道路，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次设备在线监测以及计算机技术、网络信息技术的发展，数字化变电站综合自动化系统逐渐发展并得到了推广和应用。就当前数字化变电站的建设现状而言，我国城乡电网中，已经有大部分的低压变电站通过改造或重建的方式实现了无人值守运行，其中有一部分的高压变电站在建设中也以前瞻的眼光规划和应用了自动化技术。数字化变电站综合自动化系统的推广应用不经提高了电网建设的自动化水平，同时也提升了输配电线路运行的可靠性，优化了电网调度运行的能力。变电站综合自动化的全面数字化已经成为变电站建设和发展的主导方向。
1 数字化变电站与常规综自站比较
1.1 传统变电站结构
如图1为传统变电站自动化系统结构框图，传统的变电站自动化系统中使用的相关的传感器为电磁型互感器，并使用必要的常规一次设备采集模拟量，这些模拟量向测控装置和保护装置的传输全部由电缆连接完成，然后装置将模拟量转换为数字量后再采用以太网将其传输到后台监控系统，同时监控系统和测控、保护装置对一次设备的控制通过电缆传输模拟信号的方式实现其功能。由于在传统综自站中使用了大量的电缆进行信号传输，造成传统一次设备为满足运行需求，需要众多接点设备，这给设备运行的可靠性和安全性埋下了隐患。
1.2 数字化变电站结构
与传统变电站综合自动化系统相比，数字化变电站综合自动化系统将其中的传统电磁型互感器和传统一次设备用光电式互感器和智能组件代替，同时应用了较为先进的网络信息技术和自动化测量分析技术，并以这些技术为基础构建了能够满足电网对各设备稳定、高效、安全、节能等各项要求的自动运行系统，这些先进技术的应用大大提升了电网运行的可靠性和优化了电网资源配置。数字化变电站综合自动化系统结构如图2所示，它在物理结构上分为一次设备和二次设备；在逻辑层次上按照其内部单元功能定位的不同，可以分为过程层、间隔层和站控层。
1.2.1 过程层
过程层是一次设备和二次设备的结合面，它主要具备三项功能：一是电力运行的实时电气量检测功能。即利用光电互感器对变电站中基本电气量（电流、电压、相位等）实现数字化采集，并以这些基本电气量的检测结果为依据进行相关的运算，以获得有功、无功等电气量；二是运行设备状态参数在线检测和统计功能。即通过对断路器开关、母线、电抗器、电容器等重要设备中与其运行状态相关的各项参数（主要有温度、压力、绝缘性能、机械性能、运行状态等）进行监测，从而实时掌握各设备的运行状况；三是操作控制的执行和驱动功能。该功能主要包括对变压器分接头的调节控制、电容/电抗器投切控制、断路器刀闸合分控制、直流电源充放电控制。
1.2.2 间隔层
间隔层主要由以继电保护装置为核心的保护单元、以系统测控为核心的测控单元和相关的计量装置构成。间隔层完成的功能有：对间隔层实时信息的汇总、对一次设备的保护控制、对间隔层的相关操作设置闭锁以及其他的控制等。
1.2.3 站控层
站控层包括以远程通讯和外部通讯为主的站域控制通讯系统、同步时钟系统和以监视控制系统为主的保护及故障信息管理系统等，各系统都以网络通信方式接入间隔层网络，并设置了必要的网络防火墙和网络物理隔离装置，并通过专用网络向部门传输数据。站控层设备与间隔层设备之间采用IEC 61850协议通信。
2 数字化变电站的典型特征
2.1 一次设备智能化
在变压器采用微处理器和光电技术对一次设备的被检测的信号传输回路和控的驱动回路进行处理，使得继电保护和控制回路的结构大为简化，而且将传统的导线连接用数字公共通信网络取代，二次回路中常规继电器和逻辑回路的功能由PLC来实现，模拟信号和控制电缆被光电数字和光线取代，因此数字化变电站的以此设备能够直接处理设备信息并独立执行本地功能，摆脱了对变电站级控制系统的依赖。
2.2 二次设备网络化
数字化变电站中的继电保护、测控装置、远动装置、故障录波装置等二次设备以及处于研发和推广阶段的状态检测设备等都是基于标准化、模块化的微处理机设计的，因此可以通过网络通讯实现各设备间的信息高速交互，从而使各功能装置中重复出现的I/O现场结构被逻辑的功能模块所取代，实现了二次设备的网络化。
2.3 自动化更加完善
数字化变电站的相关控制和调节都有计算机控制完成，因而大大减少了人为操作导致的误操作，设备监视和自动诊断功能的应用，使系统能够自动制定设备检修报告，改“定期检修”为“状态检修”，使得设备运行的可靠性提高；数字化变电站综合自动化以计算机技术为核心，具有很好的卡发展和可扩展性，而且二次接线简单，布局紧凑，从而降低了变电站的建设投资。
4 数字化变电站应用的优势及效益分析
数字化变电站所具有的信息共享、高效通信功能能够实现实时可靠的信息交互，同时数字化变电站的应用对变电站的整个运行周期的资金投入来说有所降低，就长远来看，数字化变电站的应用将对变电站的运行和管理带来深刻的影响，因此可以说数字化变电站建设具有重大的技术和经济意义，以下进行详细的分析和说明。
4.1 有利于变电站中的各项功能实现无障碍的信息交互
以IEC61850标准平台为基础进行建模和通信的数字化变电站，给电网一次设备和二次设备的原理和运行机制带来的深刻的变革，数字化变电站中的继电保护、测量控制、电能计量以及安防监控等系统，都从统一的通信网络获取电流、电压以及运行状态信号，同时也以统一的标准向该通信网络发送这些信息。
4.2 有利于变电站扩大规模和更新先进功能
数字变电站中的各类电力设备之间的信息交互主要通过统一的通信网络来实现，这样对于变电站需要的新增功能或者扩大变电站的规模的问题，只需要在该统一的通信网络上接入新的设备，甚至不需要更换原有设备就能够实现功能的扩展，从而节约了大量的资源，减少了重复投资，降低了投资成本，同时还是整个变电站的工作更加简洁，工作效率大大提高。
4.3 有利于提高变电站各类设备运行的安全性和可靠性
传统的变电站的通信设备一般都采用电缆对各类信息和状态参数进行传输与接收，这就造成了大量的电缆物资的浪费和增大了施工及维护工作量。但数字化变电站用具有高效传输功能的光纤来代替传统的电缆，从根本上克服了电磁兼容的问题，为强弱电的电气隔离提供了很好的条件，大大减少了变电站的设备检修、保护调试等工作量。
4.4 有利于提高测量精准度
传统意义上的变电站中的互感器采集被测线路状态参数后输出的是模拟信号，该信号在电缆上传输以及在二次设备的数据采集环节都有可能因为各种谐波干扰的作用，而出现附加误差。而数字化变电站中的电子式互感器所输出的信号为数字信号，避免了外界的干扰问题，从而使其精度更高，这对变电站的系统保护、测量和计量的精度也大有好处，在一定程度上提高了变电站的工作效率与供配电质量。
5 结语
数字化变电站具备的智能化和网络化的特征，使其成为当前变电站改造和建设项目选择的主流，它所采用的技术和使用的设备在未来一段时间中仍然是先进的。数字化变电站综合自动化系统在电能质量、可靠运行能力等方面都具有传统变电站无法比拟的优势，随着各地传统变电站的数字化改造项目的推进以及在新建变电站中广泛的应用数字化变电站综合自动化系统，必将推动电网系统进一步集成以及各类参数、信息更为广泛的共享，从而进一步提高供配电质量，提升电网运行的稳定性和可靠性。
参考文献
[1]蔡城.数字化变电站综合自动化系统的问题分析[J].科技之光，2011，05.
[2]张蓉.IEC61850标准在数字化变电站自动化系统中的应用与研究[J].科技资讯，2011，（32）.
数字化变电站范文2
【关键词】数字化变电站；自动化；发展
1、数字化变电站的特征
1．1 智能化的一次设备。一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
1．2 网络化的二次设备。变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I／O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
1．3 自动化的运行管理系统。变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
2、数字化变电站系统的结构
数字化变电站自动化系统结构在物理上可分为两类：智能化一次设备和网络化二次设备。在逻辑结构上可分为三个层次，据IEC 61850 通信协议草案定义，这三个层次分别为“过程层、间隔层、站控层”。各层次内部及层次之间采用高速网络通信。
2．1 过程层。过程层就是一次与二次设备相互联系的层面。过程层的主要功能分三类：运行实时的电气测量；运行设备的参数检测；操作控制执行与驱动。
（1）运行实时的电气测量。主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。
（2）运行设备的参数检测。需要检测参数的主要设备有变压器、断路器、隔离开关、母线、电容器以及直流电源系统。在线监测的主要内容有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。
（3）操作控制的执行与驱动。操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。
2．2 间隔层。间隔层设备包括间隔对象配置的保护测控装置、计量装置以及接入其它智能设备的规约转换设备。所有保护测控都是基于标准化、模块化处理系统，要求所有信息上传均能按照IEC 61850协议建模并且支持智能设备的通信接口功能：(1)汇总本间隔过程层实时数据信息；(2)实施对一次设备保护控制功能；(3)实施本间隔操作闭锁功能；(4)实施同期操作及其他控制功能；(5)对数据采集、统计运算及控制命令的发出，具有优先级别控制。
2．3 站控层。由变电站监控系统、远动系统、防误闭锁系统、保护信息管理系统、电量远传系统、安防监视系统、火灾报警系统并结合灯光遥控等系统进行整合。各系统均以网络通信方式接入间隔层网络，设置网络防火墙及网络物理隔离装置，经专用网络向相关部门传送数据。站控层设备与间隔层设备之间采用IEC 61850协议通信。
3、数字化变电站应用中存在的问题
目前光电/电子式互感器的生产厂家数量有限，产品可选型号相对较少，部分高电压等级的电流互感器变比较大，使得TA的输出精度无法满足要求，给变电站的计量、保护都带来一定的负面影响，不能满足现场运行需要。
由于光电/电子式互感器本身的结构特点和工作方式，导致互感器的角差、比差现场试验难以进行，甚至极性试验也无法开展，只能等到设备投运带电后，才能检验接线的准确性。另外，光电/电子式互感器的局放试验、伏安特性试验的试验方法和标准也与常规设备有很大的区别，这都需要设备厂家和运行主管单位专门制定。
数字化变电站保护校验相对复杂，在变电站运行的条件下对部分间隔保护校验的难度很大，目前的常规继电保护校验装置无法提供数字化保护所需的电流量和电压量，因为电流量和电压量必须经过合并器才能进入保护装置，而要完成试验必须自带合并器提供模拟试验中的电流量和电压量，要完成母差保护这类需要大量电流电压量的保护校验便显得尤为困难。
IEC61850通信协议本身并未对变电站网络系统的安全性做任何规定，同时协议本身的开放性和标准性给变电站的网络安全带来重大隐患。要做到二次系统信息的保密性、完整性、可用性和确定性，符合二次系统安全防护的要求，是自动化厂家仍需考虑和完善的技术环节。虽然目前已投运的变电站采取了防火墙、分层分区隔离等手段进行防护，但防护的效果仍有待时间的考验。
4、数字化变电站的未来发展
国际上数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段，我国已建成了一些数字化变电站示范站。部分省电力公司已开展了数字化变电站的研究工作，在解决了通信网络关键问题后，数字化变电站将是我国变电站技术的发展方向。同时，目前国内厂家已能提供全套数字化变电站所需的二次设备，可完全实现二次设备国产化；一次智能化设备，目前在国内市场的推动下和二次厂家配合下已能提供全套智能化的一次设备。通过各电力公司和国内多个厂家的不懈努力，具备建设完全拥有自主创新、自主知识产权的全面数字化变电站，提高了电力系统的经济性、可靠性和自动化水平。随着新技术的不断涌现和变电站与国际标准的接轨，数字化变电站自动化系统得到蓬勃发展的时代也为期不远了。
结束语
数字化变电站综合自动化系统的实现，推动了电网自动化技术的进一步发展。数字化变电站的发展说明了数字化技术正从变电站的二次设备向一次设备延伸，这将对变电站的自动化运行和管理带来深远的影响，使新技术的应用能有机地结合电网的发展，未来在数字化变电站应用技术成熟的基础上将标志着新一代数字化电网的实现。
参考文献
[1]高翔,张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术,2006.
[2]葛荣良.数字化变电站技术与应用.上海电力,2006.
数字化变电站范文3
[关键词]数字化；变电站；发展
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0275-01
前言：数字化变电站作为电力自动化发展上的一次关键的改革，对国家电力行业的进步有着重要的意义。数字化变电站的实行会促进国家电网提出的“一强三优”的整体目标的实现，提高国家电网整个科技力量，推动电网集约化发展、管理和经营，推动建成强大的数字化电网运营系统。
1、变电站的基本概念
1.1 变电站的定义
数字化变电站的对象是一、二次设备的数字化，以新兴的数字网络通信平台当作运行基础，对各种有效信息进行数字化转化，达到有效信息的分享和交互操作，并以网络上的数字信息库作积淀，达到数据测算监控、控制维护、数字管理等自动化功能标准的变电站。
1.2 变电站的基本特征
第一，信息的采集数字化。如光电式互感器或电子式互感器的使用，就是在信息采集环节的数字化运用。这种改变可以实现一次二次设备的有效区分，也可以提高测量的精准度。第二，变电站系统分层布局化。使变电站的系统层次分明，结构清晰。第三，系统结构的紧凑化将各个组合电器组合成一个紧凑有序的精密结构，实现了变电站的紧凑化，简化了这一系统的复杂程度。第四。信息共享标准化。实现了系统内部的工作协调，信息共享以及智能设备可交互操作性能。实现了功能优化和变电站系统的高效运行。
2、变电站的发展历程
2.1 变电站发展的几个阶段
从最开始，传统的二次系统，常规继电器完成了维护测量控制。到后来的阶段，综合自动化变电站的逐渐普及，技术发展开始加快。随后，综合自动化变电站技术日趋成熟向数字化变电站过渡。提出IEC61850标准。随后数字化变电站开始吸引大家的关注。到近几年的智能电网技术的应用推进了数字化变电站的进程。
2.2 变电站数字化过程中面临的问题
面对智能变电站的概念和内涵不断发展的，相关技术的进步也需要不断扩充和完善。从智能变电站的整体框架、智能一、二次设备的研究开发到硬件和软件的合成技术、大量信息的整合和储存技术、领域控制等级别高的运用软件的创造与发展、智能维护与智能监控决策等等，有很多的关键技术都需要改善，以下我们只讨论其中的几个问题。改善设备运转情况信息采集、数据加工、智能监控、数据传送难题，达到控制的数字化、通讯和实际操作网络化等初级目标，即使实现这些也依然不会达到智能变电站发展的根本要求。因此还必须建设有自我修复能力的一体化智能变电站。为智能变电站铺设了不错的兼容性与经济性平台，对增强整体的可靠性与信息的读取效率和提升变电站服务质量也很有效。众多信息的汇聚会使一二次设备的运行的透明度大大提高，可是也让信息的快速传输变得更加困难。模拟技术可以将变电站的基础硬件和网络设备虚拟成一个共享的资源库，就地存储的信息可以在库内按需分配调用，保证信息传输的准确性与可靠性。这种信息安全策略智能变电站是智能电网的重要构成部分，他的信息安全和保护不只是和变电站自身有关联也还是决定智能电网安全稳定运行的重要条件之一。智能变电站大量信息安全与保护面将受到来自众多方面的挑战。第一是能有可信任地号源、防止被影响，这得要从收取数据的 IED 及对信号加工的环节解决；第二是传递信息的问题，智能变电站内部绝大多数多数使用互联网技术传输信息，仅仅借着简单唯一的保护措施是无法很好地解决疑问的，需要建造一个以保护、观察、响应和修复作为科学手段和应用工具，以稳妥管理作为直接方法的动态的多层次的互联网稳定结构，用来保证变电站内各种信息和各种资源的新鲜性、保险性、隐私性、整体性、实用性等。现在互联网保护技术、信息加密技术、指令保护、权限管理和使用存储管理技术、冗余和备份技术等计算机网络安全技术的发展也为智能变电站信息安全保护的发展提供了更多的可能性
3、数字化变电站的结构和优点
3.1 数字化变电站的基本结构
数字化变电站智能化系统的构造组成在物理上可以分做两种类别，即智能化的一次设备和网络化的二次设备。借鉴IEC61850标准的变电站组成构造，数字化变电站应该使用三层结构。这三层一一是：变电站层、间隔层和过程层。
首先我们先说一说：变电站层位于变电站自动化系统的的顶端，监察主机、远控主机打印机等，SCADA功能，收纳，实时数据，把最新数据发送至处理中心和按照电网同意的要求发出控制和调整的命令（一些命令直接从调度中心发送过来，命令还有一部分指令来自变电站本身的智能化系统）。其次间隔层：间隔层包括测试控制、保卫等间隔层IED装置，应该顺应应用功能更好的放置逻辑节完成相应的数据解读、运用和控制功能。数字化变电站内二次设备将成为数字化功能模块，例如继电保护、防误闭锁、测量控制、远动、故障录波、安全稳定、实时操作装置和还在研发的在线检测状态的设施等全部基于标准化、模块化的微处理机研究创造，模块之间的关联都是用快速的互联网通信，通过互联网是数据共享成为现实（三过程层过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：电力运行的实时电气量监察。？设备运行的状态参数观察。操作控制执行与驱动
3.2 数字化变电站的优点及研究意义
可以提高系统准确程度。数字化变电站使用数字信号的电子式互感器进行输出，数字化的电流电压的数据信息要运送到二次设备并且在二次设备的加工处理进程中几乎不会出现额外的数据差异，大大提高了维护系统、测算系统和计量系统的精确程度。使信号传递的过程更加稳定。数字化变电站的信息传递都采用计算机通信技术实现。信息程序在传递有用的讯号的同时传送信息验证码和自我检索信息，防止出现信息传递出错和监茬通信结构的完整性，PT 断线、CT 断线的判别就再也不是难题了。由数字组成的信号可以通过光纤传递，在起点上解决抗干扰处理掉防止干扰的问题。
变电站的所有功能可以使用同样的信息中心，使设备和数字化变电站有不一样的的众多信息使用一样的信息模型，按照相同的通讯标准进入变电站通讯网络。变电站的保卫、监察、计算、监控、远程指令、VQC 等系全都使用相同的通信网络获取电流、电压和状态的信息以及发出控制指令，不再需要因为功能的不同建造不同的的信息获取、传传递和执行系统。智能化运行和管理都能通过远程操控实现水平的进一步提高数字化变电站的采用智能一次设备，众多功能都能通过远程操控实现。使通讯系统信息传递的稳定性更好，讯息交换的可靠性和实时性水平都会有很大的提升。变电站因此可以做到海量的繁复烦的自动化功能，是自动化水平有一个质的飞越
4.结束语
数字化变电站使智能电网的建设有了更加坚实的基础，为提高电网的稳定性提供了技术上的保障，可是要是数字化变电站更加实用还是需要大家继续努力任重而道远。数字化变电站的建造过程是实现智能化电网的基础，通过数字化变电站的研发与应用和示范工程的措施，积攒更多的经验，培养数字化变电站建设、运行和维护等方面将用到的各类人才，研发和制定数字化变电站设计、建设、运行、维护和管理的各种规范，是实现电网智能化和现代化的非常重要的举措。
参考文献
[1] 黄益庄. 智能变电站自动化系统原理与应用技术[M].北京： 中国电力出版社， 2012.
数字化变电站范文4
关键词：数字化变电站 自动化技术 应用研究
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0098-01
1 数字化变电站的结构功能
从物理结构上而言，数字化变电站可分为两类，智能化一次设备和网络化二次设备。而从逻辑结构上又可以划分成过程层、间隔层和站控层三个层次，层次内部以及层次之间均采用高速网络通信，藉由过程总线连接。
1.1 过程层功能
过程层主要具有三个功能：首先是对电流、电压、相位及谐波分量的检测，并根据这些已知参数通过间隔层设备计算得出有功、无功功率、电能量。再者，完成对设备运行状态的实时监测和数据统计，例如温度、压力、电解液密度、绝缘等级、力学特性等参数，并上传到总服务器。最后是进行操作控制，例如：直流电源充放电控制、电容电感投切控制、断路器隔离开关分合控制、升压器接头调节控制。
1.2 间隔层功能
间隔层的功能很多，承担着很多重要任务，它汇总间隔过程的实时数据信息、实施对一次设备的保护控制，并控制间隔操作的锁止功能，拥有对数据采集、统计运算及控制命令发出的优先控制权，起到了很关键的过渡作用。间隔层设备通过通信手段实现了设备间的相互对话机制。间隔层的核心设备包括测控保护录播系统以及IED设备。
1.3 站控层功能
站控层负责刷新数据库，定时登陆数据库，按照既定规则上传数据信息到调度中心，并将调度中心的有关控制命令反馈给过程层和间隔层，这些主要是通过两级高速网络实现；另外，站控层具有在线编程功能，可实现实时监控、人机交互，并可完成对另外两个结构层的在线维护和修理，它为变电站故障自动分析提供了可能。另外，站控层支持显示、打印、预警、触控等人性化操作。
2 数字化变电站的技术特征
2.1 一次设备智能化
简化了传统继电器控制回路结构，以数字编程器和数字信号网取代传统线路连接，抗干扰能力强，稳定性好；用PLC代替常规逻辑回路，程序修改方便；光纤通信代替强电弱电模拟信号控制。智能化一次设备不依赖于变电站级控系统，自行完成数据处理和设备控制。
2.2 二次设备网络化
变电站内常规二次设备很多，例如继电保护装置、互锁安全预警装置、远程控制装置、故障记录装置、无功功率补偿装置、同步控制装置以及状态监测和故障诊断装置，都已经实现高度标准化，基于模块化的微机处理制造，并通过级间网络实现设备间的高速数据通信。二次设备摒弃了功能装置重复叠加的输入输出现场接口，逻辑功能模块和软触点代替常规功能装置。
2.3 标准平台统一化
IEC61580确定了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统建模提供了统一、标准的数学模型和参考范例。藉由对象建模、通信服务接口抽象化处理和设备自我描述，实现智能设备互操作；借助资源共享机制，实现一次设备和二次设备的统一建模处理，且所有资源的命名规则有统一规范，变电站和控制中心直接实现无缝对接，故障率大大降低；基于XML的变电站配置语言可作为设备功能、系统配置信息描述、存储、交换、管理分配的媒介，简化了系统维护工程，方便后期施工。
借助传感器技术和单片机技术，数字化变电站还能实现设备智能控制、在线状态监测和故障自诊断，实现管理自动化，及时发现故障并在第一时间报警，并生成故障分析报告，指出症结，提出解决方案，为工程人员检修提供可靠的依据。另外，数字化电气测量系统既实现了一次和二次系统间的电气隔离，也提高了电气参数的测量精度。
3 数字化变电站的优势效益分析
数字化变电站技术不是一蹴而就的，是个长期积累的过程。虽然实现变电站的完全自动化还有诸多困难，但是由于其信息共享度高、通信系统可靠性好、运行维护方便等优点，数字化变电站具有重大的经济价值，具体说来有几个方面优势：
3.1 有利于变电站拓展和功能延伸
数字化变电站的设备信息传递都是基于通信网络，如果变电站要进行功能延展或规模扩张，只需要在通信网络上增加设备，原有设备无需废弃，这大大节约了资源，减少了重复投资，降低了成本。这也可以提高变电站的工作效率。
3.2 提高变电站电气设备运行可靠性
以往的变电站通信多借助电缆，不仅架线工作量繁重，而且检修维护很麻烦。数字化变电站的媒介是光纤，解决了电磁兼容难题，实现高低压系统电气隔离，提高了运行安全性能，减少设备检修调试工作量。同时，由于复杂的二次回路接线在数字化变电站中使用很少，而代以光纤网络通信，因而杜绝了二次回路绝缘隐患，节省了大量人力物力，还确保系统能够安全可靠运行。
3.3 测量精度高
在传统变电站中，模拟信号通过电缆传输以及二次设备数据采集时都会产生误差累积，数字化变电站采用数字信号互感器，准确度高，保证继电保护系统、计量系统和测试检测系统的精度，提高了变电站工作水平。
参考文献
[1]翁莎莎，云天吉.数字化变电站自动化系统高级应用[J].农村电气化，2012（06）.
数字化变电站范文5
关键词：变电站 智能化 数字化
1 数字化变电站的技术特征
当前，从集中式向着分层分布式发展，这是变电站自动化系统的技术发展的总的趋势。厂站自动化技术在结构方面，一方面需要巩固和强化变电站自动化系统的功能，另一方面提高了系统的实时性、可靠性、扩展性和灵活性，进而在一定程度上不断降低投资的数量，同时对设备的维护维修进行简化等。数字化变电站与常规变电站相比有了本质的区别，其系统结构也有了革命性的变化，主要表现为数字化变电站的系统结构对分层分布式变电站结构的特点进行了继承与发展。数字化变电站的系统结构，随着智能开关、电子式互感器以及光纤通讯技术的推广和使用，与常规变电站之间，在一定程度上存在根本性的技术差异。
从源头上，实现了各类数据的数字化，在一定程度上使信息集成、网络通信、数据共享等得以真正实现，并且对系统进行标准化建模。在IEC 61850中，对电力系统的建模标准进行了明确，同时在信息模型和信息交换模型方面，对变电站自动化系统进行了统一和标准化，对智能设备的互操作和变电站的信息，在一定程度上实现了共享。利用统一建模对一、二次设备进行相应的处理，进而在一定程度上通过全局统一命名的规则完成对资源的管理，通过无缝通信的方式对变电站内、变电站与监控中心之间建立了联系，系统维护、配置和工程实施等在一定程度上得到了大大的简化。
通过在线方式对设备进行监测，设备状态检修的科学性和可行性在一定程度上大大增加。未被监视的功能单元在数字化变电站中基本不存在，在采集设备状态特征量的过程中不存在盲区。对常规变电站设备进行“定期检修”得到了彻底的改变，同时对变电站设备在一定程度上实现了“状态检修”，系统的可用性大大提高。
2 数字化变电站的系统组成
数字化变电站是在IEC61850通信协议技术上分层构建智能化的一次设备、网络化的二次设备，在智能设备之间实现了信息共享，以及互操作。对于数字化变电站的系统来说，通常情况下其组成主要包括：
2.1 IEC 61850 在《变电站通信网络和系统》系列标准中，IEC 61850是在基于网络通信平台的变电站自动化系统的基础上，国际电工委员会TC57工作组制定的唯一的国际标准，在IEC 61850中对测控装置的模型和通信接口进行了明确的规范和保护，同时在一定程度上对数字式EVCT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口进行了相应的定义。通常情况下，IEC 61850将变电站通信体系分为站控层、间隔层、过程层三层。采用统一的协议对变电站内的IED，测控单元和继电保护等智能电子设备进行处理，使得信息交换在一定程度上通过网络得以完成。
2.2 智能化的一次设备 通常情况下智能化的一次设备主要包括光电及电子式互感器，以及智能化断路器等。输出低压模拟量和数字量信号在光电及电子式互感器中是光电及电子式互感器的最大特点。通常情况下，在微机保护、电子式计量等设备可以直接使用智能化的一次设备，进而在一定程度上不断满足电子系统数字化、智能化、网络化的需要。在动态范围方面，由于智能化的一次设备比较大，所以在保护和测量方面能够同时满足应用。另外，良好的绝缘性能、较强的抗电磁干扰能力、测量频带宽等也是光电及电子式互感器具备的特点。
2.3 变电站内的二次设备 通常情况下，继电保护装置、安全自动装置、测量控制装置等在一定程度上等共同构成二次设备，这些设备的设计和制造通常情况下是基于标准化、模块化的微处理器而展开，同时在一定程度上在二次设备中不会存在常规功能装置中重复的I/O现场接口，通过高速的网络在它们之间进行连接，进而在一定程度上实现了数据和资源的共享。
3 数字化变电站的网络结构
3.1 过程层 过程层作为结合面或者作为智能化电气设备的智能化部分，处于一次设备与二次设备之间，其功能主要包括三个方面：①实时检测运行电力的电气量进行，其主要的检测对象通常情况下主要包括电流和电压幅值，以及相位和谐波分量等；②检测运行设备的状态参数，通过在线的方式，对运行设备的状态参数在一定程度上进行相应的监测与统计，变压器、母线、断路器、电抗器等设备通常情况下要进行相应的状态参数检测，检测内容主要涉及温度、压力、密度、绝缘、机械特性等。③操作控制执行与驱动，一般情况下，主要包括对变压器分接头的调节、电容、电抗器投切，断路器、隔离开关合分等进行相应的控制处理。
3.2 间隔层 对于间隔层来说，对本间隔过程层的实时数据信息进行相应的汇总处理，同时保护一次设备，以及在一定程度上对本间隔操作闭锁、操作同期等；对数据采集、统计运算及控制命令按照优先级别进行相应的控制等，这些在一定程度上共同构成设备的功能方面。另外，还具备通信功能，也就是在一定程度上完成与过程层及站控层的网络通信。
3.3 站控层 站控层在功能方面，通常情况下主要涉及：对全站的实时数据信息，通过采用两级高速网络进行相应的汇总处理，并且对实时数据库在一定程度上进行相应的刷新处理，同时对历史数据库按时进行相应的登录处理；按照相应的既定规约将有关数据信息向调度或控制中心进行相应的报送；对调度或控制中心的控制命令在一定程度上进行相应的接收处理，同时在一定情况下转间隔层和过程层进行相应的执行；在线可编程的全站操作闭锁控制功能，以及监控，显示、操作、打印、报警、图像、声音等人机联系功能。
4 数字化变电站应用中存在的问题
在IEC 61850通信协议中，没有做出任何关于变电站网络系统的安全性方面的有关规定，在一定程度上协议本身的开放性和标准性影响和制约着变电站的网络安全。对于自动化厂家来说，为了适应二次系统安全防护的要求，在一定程度上需要确保二次系统信息的保密性、完整性、可用性，以及确定性，进而在一定程度上对这些技术环节进行考虑和完善。目前，虽然对已投运的变电站通过采用防火墙、分层分区隔离等，对其进行相应的防护，但是，在一定程度上需要时间来考验防护效果。
保护校验数字化变电站在变电站运行的条件下相对比较复杂，通常情况下，对部分间隔保护校验的难度更大。目前，数字化保护所需的电流量和电压量难以通过常规继电保护校验装置来实现，这是因为，在一定程度上通过模数转换及数据合并处理后，电流量和电压量才能在一定程度上进入保护装置，通常情况下，对于模拟试验中的电流量和电压量，通过自带数字化输出的试验仪提供后才能完成相应的试验，对于需要大量电流电压量的保护校验的母差保护难度更大。
数字化变电站监控系统对遥测精度要求较高，如南瑞继保公司的监控系统遥测值要求对应遥测数据变化较大才能识别，且线路负荷达到额定的20%时，遥测显示数据才有效。当线路负荷较小或负荷曲线平滑变化量不大时，监控后台显示遥测值为固定值且无变化，易给运行人员造成通讯中断数据不刷新的假象。
数字化变电站中光纤的大量应用，一方面节省了电缆以及辐射电缆所占用的空间，另一方面也给设备维护带来了新问题。光纤线芯对比电缆芯较为脆弱，受拔插次数、运行环境温度、灰尘等因素影响较大。这就要求基建施工时对光缆辐射以及光纤头加工制作、走向排列、备用芯配置更加严格。
生产数字化设备的各厂家之间缺乏有效交流和沟通，在同步采样的问题上，不同厂家设置了不同的采样频率，给保护装置运行带来隐患。
5 结束语
在全国范围内，数字化变电站如雨后春笋在各地不断兴建和投运，运行时间已有一段时间，从总体的运行效果来看，设备运行比较平稳，各类数据采集及时、传输准确无误，保护和自动装置正常动作，进而在一定程度上满足了安全、稳定的系统运行要求。但随着数字化变电站经过更长时间的运行，有待各专业机构进行研究和解决。
参考文献：
[1]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势[J].电力系统自动化，1995.
[2]陈立新，张宝健.数字变电站系统（DPSS）的研究与设计实现[J].煤矿机械出版社，2005.
数字化变电站范文6
关键词：数字化；变电站运行；维护策略
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
随着我国经济的快速发展，对电力资源需求量越来越大，对电力质量要求越来越高。变电站作为我国供电网络中的重要环节，担负着电能转换及电能重新分配的重要任务。目前，一般多采用传统变电站，主要采用人工抄表、记录及操作为主，随着大容量发电机组的不断投运，加上大电网及超高压远距离输电网的出现，传统变电站已经无法满足发展需要。数字化变电站中自动化技术的应用促使变电站更加适应现代电力系统管理模式的需求，成为变电站重点发展项目。
一、数字化变电站概述
1、数字化变电站的基本结构
变电站体系结构趋向于分层分布式，数字化变电站系统是由过程层（设备层）、间隔层和变电站层（站控层）三层组成，如图1所示。
过程层直接采集电力系统实时电气量，检测母线、断路器及变压器等设备的状况。间隔层包括安全自动装置、保护装置、测控装置、保护装置、电能计量装置以及故障录波器等设备。间隔层能够实时实现信息数据传输，能够对设备进行一次保护。变电站层主要包括远动装置、操作员站、主机和五防工作站等设备。变电站层需要汇总全站实时数据，向调度中心接收或发送数据，在接收命令后执行过程层，实现站内的人机联系，从而对过程层设备和间隔层设备修改参数、在线维护。
2、数字化变电站的特点及相关技术支撑
2.1 一次设备智能化
采用数字输出的电子式互感器、智能开关等智能一次设备。电子式互感器不含铁芯的结构消除了磁饱和，智能高压电器实现了自动控制、自动检测自身故障、自动调节与远方控制中心的通信等，如：智能化组合电器实现了自动控制。一次设备的避雷器将泄漏电流、动作次数、绝缘污秽等信息送往测量单元，还将避雷器对应的电压互感器的电压信号送至测量单元。
2.2 二次设备网络化
通过合并单元采集非常规互感器的输出信息，然后发送给保护测控设备；一二次设备用光纤传输信息；二次设备间用通信网络交换信息。
2.3 自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
二、数字化变电站的优点
1、实现光纤数字通信
实现间隔层（网络化的二次设备）和站控层（自动化综合心理管理系统）的数字化通信，并以数字终端形式代替过程层（智能化的一次设备）。实现二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。常规的控制电缆被光缆代替电磁兼容性得到提高。采用光纤传输方式后，变电站一次回路和二次回路实现了有效的隔离，长期以来在变电站因电缆感应，传导的过流、过压现象得以消除。从根本上解决抗干扰问题，不怕雷击、电磁场辐射、串扰，也没有二次回路两点接地的可能性。
2、提高了经济效益
节约了大量的电缆等耗材，具有节能环保、节约社会资源的多重功效。采用光纤数字终端的方式实现了开关的智能化控制，进一步提升了自动化和管理水平，为状态检修创造了条件。设备在线监测，将大大提高设备的使用效率，缩短停电时间，带来良好的经济效益。
3、规范通信协议
由于数字化变电站以后即将采用的是IEC61850标准，即实现统一接口，统一标准，不同厂家设备可无缝对接。
三、数字化变电站的运营维护策略
目前，吉林某地新投运2座智能数字化变电站，分别为数字化变电站220千伏数字化变电站明月变、海兰变。
数字化变电站综合应用光纤设备、智能模块、网络通信、在线监测、一体化电源等新技术。全面实现了主系统到辅助系统的智能化，因此智能设备的维护要求、检测手段、检测指标、作业流程和方法以及智能系统的应用，都给变电站的运行维护工作带来了新课题，同时也对运维人员的技能水平和管理能力以及设备和系统的稳定性提出了更高的要求。
1、数字化变电站操作票管理
倒闸操作的管理是变电站运行安全管理工作的核心。智能变电站由于新增了过程层设备智能终端、合并单元、网络交换机等设备，因此不但应建立完善命名、编号的台账，还应备份各种参数设置，以防止由于设置信息丢失而造成的设备异常。此外，由于数字化变电站大量应用软压板，因此软压板的投退也应纳入操作票管理范畴。监控界面上的保护软压板应有明确且在本间隔唯一的编号，在后台机操作前需输入间隔编号及压板编号确认操作无误。监控后台应具备监视和操作保护装置保护软压板状态的功能，包括保护功能投入软压板(如差动保护软压板、距离保护、零序保护等)和保护出口软压板(如跳闸出口、重合闸出口等)。
2、数字化变电站倒闸操作管理
倒闸操作安全管理数字化变电站现场倒闸操作可以通过就地操作、遥控操作、顺序控制操作来完成。遥控操作、顺控操作的设备应满足有关技术条件。数字化变电站具备一键式顺控操作的功能，而顺控操作也应填写操作票，并具备操作、监护双机操作条件，操作项目应保证安全、可靠、正确。顺序控制操作前，应确认当前运行方式符合顺序控制操作条件。顺控操作执行时，监控后台应以规范的操作票模式显示顺控票，逐步显示每步操作进程。顺序控制操作过程中，如果出现操作中断，运维人员应立即停止顺序控制操作，检查操作中断的原因并做好记录。顺序控制操作中断后，若设备状态未发生改变，应查明原因并排除故障后继续顺控操作，若无法排除故障，可根据情况转为常规操作。转为常规操作应根据调度命令按常规操作要求重新填写操作票。顺控操作结束后，现场运行人员应核对设备最终状态并检查无异常信息后完成此次操作。
3、数字化变电站二次压板运行维护管理
智能化变电站正常运行时，按整定及运行要求投退保护装置的功能软压板、GOOSE数字化变电站软压板、SV数字化变电站软压板，放上智能终端装置的跳、合闸出口硬压板，取下装置“检修状态硬压板”。保护测控一体化装置的“远方切换定值区软压板”、“远方控制数字化变电站GOOSE数字化变电站软压板”、“远方操作软压板”正常置“远方”位置，严禁改变状态。“远方切换定值区软压板”、“远方控制数字化变电站GOOSE数字化变电站软压板”、“远方操作软压板”“检修状态硬压板”只在保护装置或智能终端装置就地投退。监控后台操作保护装置软压板时，应在后台相应“间隔单元”的压板分图界面中核对软压板实际状态，确认后继续操作。保护装置“检修状态硬压板”投入后，必须查看保护装置指示灯情况、液晶面板变位报文或开入变位，确认后继续操作。智能终端装置“检修状态硬压板”投入后，必须查看智能终端面板指示灯，确认后继续操作。合并单元装置“检修状态硬压板”投入后，必须查看合并单元面板指示灯，确认后继续操作。正常运行时严禁投入智能终端、保护测控等装置的检修压板。除装置异常处理、事故检查等特殊情况外，禁止通过投退智能终端的跳、合闸压板投退保护。
数字化变电站间隔设备检修时，应退出本间隔所有与运行设备二次回路联络的压板（保护失灵启动软压板，母线保护、主变保护本间隔采样通道软压板等），检修工作完成后应及时恢复并核对。
4、数字化变电站防止电气误操作措施。
为确保操作正确性和可控性,杜绝误操作的发生，操作票的每一步都必须有严格的执行条件；采用二元法判据；采用双位置遥信；提供执行结果信息在执行过程中必要时可以上送操作主站以便进行人为干预；提供间隔层联锁功能；要求电气开关柜本身具有防误措施等等，这些措施的采取对于程序化操作的正确执行具有重要的作用。
结束语
当前，传统变电站的发展存在较大瓶颈。为满足不断增长的电力资源需求，通过应用自动化技术，加快数字化变电站的深入发展，提高变电站工作效能，从而提供稳定、高效、高质量的电能，为我国经济发展做出贡献。
参考文献
[1]魏巍;李泽滔.110kV数字化变电站的设计[A].2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集.2010：102-103.
