摘要：电力系统是经济发展的重要基础和根本所在，变电站自动化的发展情况说明了经济发展的状况。我国对电力系统的发展一直非常重视，并且取得了巨大的成就：西部大开发和东部经济建设服务的"西电东送"，三峡工程建设的初步完成。在变电站自动化领域中，由于智能化开关、一次运行设备在线状态检测，光电式电流，电压互感器、变电站运行等操作的不断使用和日趋成熟，并且计算机高速网络在实时系统中不断地开发和应用，变电站自动化系统的数字化发展已经成为今后发展的主流。
关键词：数字化；智能化开关；光电式电流
一、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。
二、数字化变电站的技术特点和应用
2.1一次设备的智能化
一次设备中被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路都采用微处理器和光电技术的设计，这使常规机电式继电器及控制回路的结构简化了，传统的导线连接被数字程控器及数字公共信号网络所取代。可编程控制器代替了变电站二次回路中常规的继电器和其逻辑回路，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
2.2二次设备的网络化
变电站中常规的二次设备：故障录波装置、继电保护装置、电压无功控制、量控制装置、远动装置、同期操作装置、在线状态检测装置等，都是基于标准化、模块化的微处理机技术而设计制造，设备之间的通信连接全部采用高速的网络，二次设备通过网络真正地实现了数据、资源的共享。
2.3自动运行的管理系统
变电站运行管理系统的自动化包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化；变电站运行发生故障时，并且能够及时地提供故障分析报告，指出故障原因及相应的处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告。要想在变电站内一次电气设备与二次电子装置均实现数字化通信，并具有全站统一的数据建模及数据通信平台，在此平台的基础上实现智能装置之间的互操作性。在一、二次设备之间同样实现全数字化通信，如果变电站内智能装置的数量急剧增加，全站智能装置必须采用统一的数据建模及数据通信平台，才能实现互操作性。
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三、数字化变电站技术中存在的问题
数字化变电站自动化系统的研究目前尚处于起步阶段，大部分精力集中在过程层方面，例如智能化开关设备，光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。目前存在着许多问题：首先，研究开发过程中专业协作需要加强，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。其次，材料器件方面的缺陷及改进。并且试验设备、测试方法、检验标准，特别是电磁干扰与兼容控制与试验还是薄弱环节。
四、变电站自动化系统控制技术
在当前网络通信技术普及性运用的背景下，变电站也实施了分散分布式的管理模式，在分散分布式的模式下，可以实现对继电的保护和监管，在串行口的通信方式下，确保变电站各个部件的通畅和独立性运行。变电站自动化系统控制功能的实现主要体现在遥测和遥信两个方面，控制内容是实现对变电站部件的独立遥控，实施继电保护功能，并将网络采集信息与计算机系统进行连接通信，综合实现各项功能。在变电站自动化系统中的控制技术应用中，主要表现为以下控制技术的应用：
（1）数字信号处理技术的创新应用。数字信号处理技术也即DSP技术，它是实施计算机保护和远动装置的先进、智能技术，在对直接交流电进行采样的基础上，这一技术可以实施各个装置的自动测量，如：重合闸、故障测距、故障录波等，同时，它不仅可以对这些装置进行自动化的测量，还可以对它们实施有效的、远动的控制，在这个自动化控制的技术运用下，对变电器中电流的方向、电压数值以及故障电流等情况，都能够得到精准的测量和计量，在强大的自动化分析功能下，得出精准值，从而实施对变电站的保护。
（2）PLC自动化控制技术的应用。PLC是一种软件式的模块化设计程序，它可以极大地增强数据的可读性和可移植性，在自动化无人看守的状态下，通过对PLC以及上位机的监控，对生产运行状态下的设备实施远程的实时监测和控制，通过对运行状态下的电气设备故障情况、事故记录、故障趋势分析图、故障分析报表等内容，使变电站处于PLC自动化控制技术的监控之下，从而极大地提高变电站运行的安全性和稳定性，不仅减少了变电系统的维护工作量，而且也最大化地提升了变电站的管理自动化水平。
（3）综合自动化控制技术的应用。这是在变电站调度中心实施的遥控技术，它主要针对无人看守的工况状态下的自动化综合控制，综合自动化控制技术可以完全实现在无人状态下的保护投切和定值选择，调度中心的综合控制人员只需要对故障采集的测距数据、故障录波等进行保护和修改，再在计算机平台上将这些测距数据信息进行综合处理和分析，就可以实现面向现场的自动化控制，在这个大系统内，综合自动化控制技术要与其他工程设计技术相配合，在单元保护性控制和信息采集系统控制的条件下，全面实现自动化控制功能。
值得一提的是，变电站自动化控制技术要使用计算机局域网，普及计算机局域网技术培训是变电站自动化控制的未来发展趋势，尤其是在总线型的网络之中，计算机局域网可以完全通畅地接受信息，其通路时刻处于通畅状态，具有良好的安全性和稳定性。
结束语
数字化变电站技术发展过程中可以实现对常规变电站技术的兼容，这意味着数字化变电站应用技术的发展可以建立在现有变电站自动化技术的基础上实现应用上的平稳发展和逐步突破，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代数字化电网的实现。
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论文作者:陈超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/8
标签：变电站论文; 技术论文; 设备论文; 装置论文; 故障论文; 间隔论文; 功能论文; 《基层建设》2018年第17期论文;