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【摘 要】数字化变电站即为变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，并建立与之相适应的通信网络和系统，作为一门新兴技术，数字化变电站从提出开始就受到了极大的关注，目前已成为我国电力系统研究的热点之一，随着相关软硬件技术的不断发展和成熟，数字化变电站将成为变电站技术的发展方向。
【关键词】数字化变电站；设计；应用；研究
一、数字化变电站的特点
数字化变电站的主要标志是采用数字化电气量测系统，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，增大了电气量的动态测量范围并提高了测量精度，从而为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用提供了基础；二是高性能。通信网络采用统一的通信规约, 不需要进行规约转换, 加快了通信速度, 降低了系统的复杂度和设计、调试和维护的难度, 提高了通信系统的性能；数字信号通过光缆传输避免了电缆带来的电磁干扰，输过程中无信号衰减、失真。无、滤波网络，产生谐振过电压。传输和处理过程中不再产生附加误差，提升了保护、计量和测量系统的精度；电互感器无磁饱和, 精度高, 暂态特性；三是系统分层分布化。变电站自动化系统的发展经历了从集中式向分布式的转变，第二代分层分布式变电站自动化系统大多采用成熟的网络通信技术和开放式互连规约，能够更完整地记录设备信息并显著地提高系统的响应速度；四是通信网络的可靠性和实时性。网络系统是数字化变电站的“神经系统”，其可靠性和实时性直接决定了变电站系统的可用性，通信网络的可靠性主要通过选择具有高可靠性的网络拓扑结构及采用冗余技术来保证。网络系统设计属于优化问题，要综合考虑可靠性、经济性及易维护性等诸多因素。如果采用100M以太网和多播技术，在正常情况下网络的最大通信时延完全能够满足实时性要求，且有较大的裕度，但在网络发生异常情况下是否仍满足实时性要求还需进一步研究；五是 高安全性。光电互感器的应用，避免了油和互感器的渗漏问题，很大程度上减少了运行维护的工作量，不再受渗漏油的困扰，同时提高了安全性；光电互感器高低压部分光电隔离, 使得电流互感器二次开路、电压互感器二次短路可能危及人身或设备等问题不复存在，大大提高了安全性；光缆代替电缆，避免了电缆端子接线松动、发热、开路和短路的危险，提高了变电站整体安全运行水平；六是信息交互网络化。数字化变电站采用低功率、数字化的新型互感器代替常规互感器，将高电压、大电流直接变换为数字信号。变电站内设备之间通过高速网络进行信息交互，二次设备不再出现功能重复的I/O接口，规的功能装置变成了逻辑的功能模块，通过采用标准以太网技术真正实现了数据及资源共享；七是信息应用集成化。数字化变电站对原来分散的二次系统装置进行了信息集成及功能优化处理，因此可以有效地避免常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等装置存在的硬件配置重复、信息不能享及投资成本大等问题的发生。
二、数字化变电站的设计应用分析
1. 数字化变电站的设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆数字化变电站中电力监测系统是很重要的组成部分，电力监测跨越多个部门和系统，监测电力设备类别种类繁多，结构组成也各不相同，但是监测系统的运转方式都分为三个部分：设备运作详情搜集，详情参数数据交换传输，数据分析以及设备处理诊断，为了解决模拟信号在传输过程中收到受到来自外界的各种干扰以及长距离传输的失真问题，一般采用本地主机现场分析处理方式，就地转换模拟信号。同时IEC 61850针对变电站整体运行的分层设定内容，根据变电站功能、网络通信连接整体系统建模将智能变电站分为三层运转系统，分别为过程层，间隔层和站控层。这种分层分布系统采用的总线式结构具有稳定的系统组织结构，监测前端的监测电力设备和项目数量可以根据有效需要在通信网络总连接线上增加或者减少不同种类的智能设备元件，实现针对不同电压标准下的电力设备检测，高度开放性能不会影响到系统结构的变化。同时前端监测设备传感器采集到的数据详情能够本地即时处理，系统中主机设备根据处理结果及时分析诊断实现电力设备故障判断与维护控制功能，大幅度减少了主机工作内容，减轻主机运转负荷量。此外，系统内部的全部设备元件具有智能化自动检测功能，搜集测量的数据通过光纤高速通讯传输，减少从检测源头到传输过程的数据信号失真情况，保证各个功能模块运转数据检测详情精准度。
2、数字化变电站的数据库建立。采用数据库设计方式，首先对于数字化变电站的电力设备和基础性设施进行数字化数据库的搭建，对数据库不同实体的“配置”进行反复的使用，从而来帮助完成不同等级的变电站的数字化设计，数据库的建立采用SolidWorks软件，将电力设备以及常用的设施以多配置的方式引入数据库设计，从而实现数字化；另外，对特殊设施和环境（如地基等）的设计，最好采用分别设计的方法来实现数据库，数据库的建立主要包括主变压器的实体数据库，电容组的实体数据库，常用基础设施实体数据库三大类，在设计过程中，一是对于小型的电力设备最好采用零件方式来建立数据库，并将材质、重量等真实属性设计进去，然后再根据不同等级变电站的实际需求情况进行针对性的设计；二是对于大型的电力设备，则需要分散设计，即将设备分解成3-5个零部件来进行相应的设计操作，但要注意的是分解的零件不要过多，否则可能影响整体性的设计，每一个零部件的设计与前述小型电力设备相同，等将各零部件总装后，同样需要根据不同情况进行针对性的再设计。
3、数字化设计技术。数字化设计技术是建模技术、信息技术、网络技术在设计领域的集成创新；是以变电站设计对象数字化表达为基础，实现变电站基础信息集成化，设计过程智能化，设计平台一体化，专业设计协同化，设计成果数字化、可视化，应用成果全程化，形成包含设计对象数据、工程过程信息等内容的数字化设计成果。数字化设计是工程全生命周期的要求，设计过程生产的所有数据，在工程全生命周期的后半程更具价值。设计阶段是数据产生的源头，数据产生机制会直接影响整个全生命周期数字化应用的水平。
综上所述，数字化变电站建设是一项复杂而艰巨的系统工程，涉及多领域、多学科、多专业知识和技术的融合，需要设计单位、产品研发／制造厂家、检测单位、电力用户的共同长期努力和协作，不断的探索和实践；更需要权威部门牵头组织试验和规范标准，使得各项工作谐调、有序、沿着正确的方向进行，近几年来，数字化变电站在一次设备、二次设备和通信技术方面蓬勃发展，取得了一些实质性的进展，而数字化变电站的发展也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，相信在未来几年内，数字化变电站必将成为变电站自动化技术发展的主流，同时也将为未来“数字化电网”的建设奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]刁旭.数字化变电站设计研究[D].华北电力大学，2012.
[2]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(23).
论文作者:周俏
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/14
标签：变电站论文; 系统论文; 设备论文; 数据库论文; 互感器论文; 电力设备论文; 技术论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;