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摘要：本文首先分析了数字化变电站中的关键技术的应用，然后分析了35kV数字化变电站构架体系：变电站层；间隔层；过程层，然后分析了35kV数字化变电站的关键设备：电子式互感器；智能断路器；电子式互感器接口设备，最后分析了在应用之中的可行性。
关键词：数字化；农网；变电站；应用
一、数字化变电站中的关键技术的应用
（一）要求的不断提升。随着时代的发展,用户对于供电质 量、可靠性、电压等级等要求不断的提 升,在这一过程中,电子电力技术、传感 器技术、网络通信技术等不断优化,实现 了信息处理体系的健全,通过对变电站的 智能化、自动化等的协调,更加符合社会 的发展。该技术的应用需要进行智能断路 器、智能开关、电子式电流电压互感器等 的应用,满足社会的发展要求。随着时代的发展,计算机技术及其 光电技术不断得到更新,这里标志着非常 规互感器的应用,其具备良好的抗电磁干 扰能力,具备良好的绝缘性,通过对电子 互感器的应用,有利于提升其光电技术效 益,这表现在其电光晶体具备良好的特 性,因此实现电力行业的广泛应用,通过 对光电技术、数字信号处理技术等的协 调,更有利于提升变电站的应用效益。 通过对数字化保护及其测控设备的 应用,可以避免不必要的工作环节。该应 用环节的优势是能够进行高低压的隔离, 其具备良好的绝缘性。其内部是不含铁芯 的,这样就可以保证磁炮、铁磁谐振等的 消除,其具备良好的抗电磁干扰性能,其 具备良好的测量精度,其动态范围是比较 大的,并且其频率响应范围比较大,不具 备易燃等的特点。
（二）为了满足现阶段变电站的工作要 求,进行现有断路器的单一空载分闸特性 改变是必要的,从而保证开断电气及其机 械性能的控制,使其具备良好的应用结 果,在电网运作过程中,我们需要分析各 种开断指令情况,针对这些情况,断路器 可以进行的智能操作,进行执行机构的调 整,从而满足实际工作的要求,这里涉及 到输入及其输出通信数据的应用,这些数 据的应用必须满足日常工作的标准。
二、 35kV 数字化变电站构架体系
与高电压等级数字化变电站相似,35kV数字化变电站要求以数字方式的传递和共享实现电气设备之间的通信,各种智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通信规范基础上实现信息共享和互操作。35kV数字化变电站在逻辑上采用IEC61850规定变电站层、间隔层、过程层的三层结构,各层次内部及层次之间采用高速网络通信。
（一）变电站层
变电站层通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息,将有关数据信息送往电网调度控制中心与远方运行中心,并且接收调度控制中心与远方运行中心有关控制命令,并将其转向间隔层、过程层执行,另外,变电站层还具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态、在线修改参数等功能。
（二）间隔层
间隔层主要进行信息的汇总与分流,实现对一次设备的保护与控制,可实施本间隔操作闭锁功能,也可实施操作同期及其他控制功能;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,具有承上启下的通信功能,上下网络接口具备双口全双工方式以提高信息通道的冗余度,保证网络通信的可靠性。
（三）过程层
过程层是数字化变电站中的一次设备与二次设备相结合的部分,也是智能化电气设备的智能化部分,过程层可进行实时的电气检测、设备的参数检测以及对设备进行控制执行与驱动。
三、35kV数字化变电站的关键设备
数字化变电站在电气量采集环节采用了非常规的互感器技术,一次系统的电流、电压、功率、频率等电气量信息通过合并单元变为低电平的数字信号,经光缆直接传递给变电站二次系统。在数字化变电站中,一次系统和二次系统可以实现有效的电气隔离。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆智能的数字化设备是实现数字化变电站的前提,本小节主要研究电子式互感器、智能断路器与电子式互感器接口设备的特点。
（一）电子式互感器
在常规变电站中广泛采用电磁式电流、电压互感器,但是电磁式互感器具有磁饱和、铁磁谐振、动态范围小等缺点,而且随时电网电压等级的升高,电磁式互感器的绝缘结构更加复杂、体积增加,造价也随之大大提高,可见电磁式互感器很难适应智能电网发展的需求。
数字信号处理、光纤通信以及光电子技术的迅速发展有力的推动了电子式电压、电流互感器(EVT/ECT)推广应用。目前,在数字化变电站中电子式互感器已经逐步进入了实用化阶段。在实际工程应用中的电子式互感器分为有源和无源两大系列,由于其实现原理、构成、关键技术有较大的差异,因此在一些应用特征上也体现了一定的差别。
（二）智能断路器
智能断路器与传统断路器不同,是一种具有较高性能的断路器和控制设备,需要额外配备电子设备、传感器与执行器,除了具有传统断路器的功能还具有包括监测与诊断方面的附加功能。一般由数据采集、智能识别和执行装置3个基本模块构成。
（三）电子式互感器接口设备
合并单元是电子式电流、电压互感器接口的重要组成部分,其主要功能是同步采集多路输出的数字信号后按照标准规定的格式发给保护、测控设备。
四、全数字化保护系统的可靠性
在数字化变电站中,保护系统属于全数字化保护系统,传统的电磁式电流、电压互感器以及断路器的连接被光纤代替,信息的传递由模拟量转变为数字量,通过合并单元汇总到总线。
与传统的模拟量保护系统相比,全数字化保护系统具有较多的电子装置,而且保护装置内部的通信网络直接参与保护与测控,通信网络的可靠性直接确定着数字化变电站的可靠性,因此有必要研究全数字化保护系统的可靠性。
利用可靠性框图可以分析系统中每一个元件失效对系统整体可靠性的影响,系统之间的基本连接关系可分为串联、并联。由N个元件组成的串联系统,在串联系统中任何一个元件失效均构成系统失效,即必须系统中所有元件均正常运行才能保证系统正常运行。
结束语
以数字信号处理技术、光电子为应用基础的非常规互感器技术的发展,IEC61850标准的颁布实施,以太网通信技术的逐渐成熟,智能断路器技术的发展使变电站自动化领域进入了新的发展阶段,变电站自动化系统从信息采集、传输、处理具备了实现全数字化的可能,数字化变电站已成为未来变电站自动化技术发展的趋势。研究35kV数字化变电站的关键技术,对于未来构建数字化配电网具有非常重要的意义。
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论文作者:罗富宝,邱昌龙,丁金多,雷毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：变电站论文; 互感器论文; 断路器论文; 系统论文; 设备论文; 电子论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第15期论文;