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摘要：数字化变电站是指变电站内一次电气设备实现数字化通信，数字化一次设备与二次智能装置均按照全站统一的IEC61850标准平台进行数据建模及通信，并在此平台的基础上实现相互之间的互操作性。它实现了电子式互感器、开关设备的智能化、二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)的网络化，简化了二次接线系统，克服了传统电缆无法排查故障的缺陷。数字化变电站的实现，对推进变电站综合自动化技术的推广应用、提高设备可靠性以及优化电网运行方式等具有深远的现实意义。
关键词：数字化变电站 自动化技术 应用
1数字化变电站的结构分析
数字化变电站自动化系统如图1所示。各层次内部及层次之间采用高速网络通信，由过程总线和站级总线连接。过程总线处理间隔层装置和智能化一次设备，站级总线处理变电站和间隔层的装置之间的通信。
（1）过程层。一是电力运行的实时电气量检测: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、电能量可以通过间隔层的设备运算得出。二是运行设备状态参数在线检测与统计，如温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据的上送。三是操作控制的执行与驱动:包括直流电源充放电控制、变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、隔离开关的分合控制。（2）间隔层。间隔层是进行汇总本间隔过程层实时数据信息、实施对一次设备保护控制功能、实施本间隔操作闭锁功能、实施操作同期及其它控制功能、对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制、承上启下的通信功能等。间隔层设备可通过间隔层通信实现设备间相互对话机制。间隔层内主要有保护测控、保护、故障录播系统及其他IED设备。（3）站控层。通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登陆历史数据库，按既定规约，将有关数据信息送往调度或控制中心，将调度或控制中心有关控制命令传达给间隔层、过程层；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能，具有站内当地监控、人机联系功能，具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能，具有变电站故障自动分析和操作培训功能。具有站内当地监控、人机联系功能。
2数字化变电站中的自动化技术应用
2.1系统中的合并单元技术
合并单元技术是数字化变电站中全新的物理元件，其合成功能主要是针对由二次转换器所提供的电流与电压数据。该系统主要是由七个以上的电流互感器与五个以上的电压互感器共同构成单元组，并将该单元组中输出的瞬间数字信号填进数据帧内，这就使得数据信号具有更高的优越性。另外，互感器与监控系统、计量与保护装置之间的联系也是利用该技术来实现的，接收由互感器传出的信号数据并将其进行转化后传出，并且在这同时进行同步信号的收集，为系统运作的二次设备进行精确的电压与电流提供。
2.2系统中的网络通信技术
变电站的自动化发展主要是依靠系统中的网络通信技术来实现的。而在当前的数字化变电站中常见的网络技术包括交换式的以太网技术、IEEE802.1p排队特性、虚拟化局域网以及快速生成树协议几部分。变电站在进行网络通信技术应同时主要是结合了抽象通信服务接口使其实现了自动化功能的独立性建设，有利于先进的网络技术的高效应用。同时，抽象通信服务接口中也对IED进行了隐藏，将多种功能在IED中进行存储和分配。但是也存在着部分不支持IEC61850标准的通信服务接口。在实际技术应用中，只需要引进ACSI网关装置就能实现设备接入操作。
2.3系统中的信息同步技术
数字变电站系统在进行数据采样操作时，为避免由于相位与幅值差异而造成采样数据误差，应当在统一时间点进行统一化的数据信息采集。GPS接收装置应当安装在通信服务器中，为进行数据采集工作的光电式互感器等提供对时服务。同时利用网络时间协议进行间隔总线设置，以此来实现系统内的设备采样同步，并将同步时间的误差控制在1ms之内。但在收集数据同步采样过程中，系统的总线承载过大，实际误差范围应当控制在1us之内。所以，应当将以IEEE1588标准作为同步标准，在这基础上设置的时钟系统是由多个节点共同组成的，并利用网络实现节点连接。这样不仅可以实现系统网络的同步性能提高，同时避免了实际操作过程中繁琐的通信同步过程，最终实现通行时间与执行时间的有效分隔。
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。
4结语
数字化变电站自动化系统的实现，推动了电网自动化技术的进一步发展，对自动化技术推广应用、提高设备可靠性及优化电网运行方式具有深远的意义。未来数字化变电站技术的发展方向应该是，建设以光电式互感器、智能化集成开关、智能变压器等数字化一次设备和其他智能电子设备为基础的智能变电站自动化系统，促进信息共享和系统集成，并且实现变电站站内各层间的无缝通信。
参考文献
[1]数字化变电站技术应用与研究[J].张瑜.内蒙古科技与经济.2016(04)
[2]浅析自动化技术在电力行业的应用与发展趋势[J].李风雷.数字技术与应用.2015(09)
论文作者:蒋跃
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/22
标签：变电站论文; 数据论文; 间隔论文; 设备论文; 功能论文; 系统论文; 技术论文; 《电力设备管理》2017年第8期论文;