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数字化变电站在电网中的应用 王世旭 景中昭 李法章 张国红 (郑州供电公司，河南郑州 450006) 摘 要：随着数字化变电站技术及相应的设备不断发展，数字化变电站已是变电站未来 发展的必然趋势。本文介绍了几起电网数字化变电站的设计和改造方案，阐述了目前数 字化变电站存在的一些问题，提出改善意见，为将来全面实现数字化积累建设、管理、 运行经验。 关键词：智能电网；数字化变电站；电网；设计方案 1 引言 近年来，针对数字化变电站的研究在世界各国正如火如荼的进行中，数字化已成为 国际电网发展的重要趋势。伴随着网络通信技术，自动控制技术和GPS等数字化技术的 日益成熟，数据采集、电力电子、智能仪表等技术的迅速发展，作为智能电网中不可或 缺的重要组成部分，数字化变电站乃至数字化电网在我国也正在逐步建立，这为构筑未 来的智能电网提供了强有力的技术基础[1] [2]。 数字化变电站是智能电网的数据采集者和最终执行者，它能够有效地通过状态检 测、继电保护和自动化等技术的结合，加强了对设备故障的预测和综合判断能力，其最 终的发展方向将是智能化变电站。 2 数字化变电站介绍 数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础， 通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现继 电保护、数据管理等功能，以保证变电站的安全、稳定运行。其主要特征有数字化的一 次电气设备、基于IEC61850的全站统一数据模型，以及通信服务平台、网络化的二次装 置。 数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即：智能化的一次设备；网 络化的二次设备。在逻辑结构上可分为3个层次，根据IEC61850通信协议草案定义，这3 个层次分别称为过程层、间隔层、站控层。过程层是一次设备与二次设备的结合面，电 力运行的实时电气量检测、运行设备的状态参数检测及操作控制执行与驱动是其主要功 能；间隔层设备的主要功能是汇总本间隔过程层实时数据信息，对一次设备实施保护控 制功能，实现本间隔操作闭锁、操作同期及其他控制功能，同时高速完成与过程层及站 控层的网络通信功能；站控层设备的主要功能是通过两级高速网络汇总全站的实时数据 信息，按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；接收调度或控制中心有关控制 命令并等转间隔层、过程层执行；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。 图1 数字化变电站结构示意图 与常规变电站相比，数字化变电站间隔层和变电站层的设备及网络接口只是接口和 通信模型发生了变化，而过程层却发生了较大的改变，由传统的电流、电压互感器、一 次设备以及一次设备与二次设备之间的电缆连接，逐步改变为电子式互感器、智能化一 次设备、合并单元、光纤连接等内容。在技术上，提高了设备的安全性和可靠性；避免 信号传输和处理带来的附加误差，提高保护、测量和计量系统的精度；减少自动化设备 数量，简化二次接线，提高系统的可靠性；设备具有互操作性，可以实现信息在运行系 统和其他支持系统之间的共享。在经济上，不再敷设大量电缆，二次光纤接线，缩短工 程周期；减少通道重复建设和投资，方便变电站的扩建及自动化系统的扩充；减少投运 时间，减少设备的退出次数和退出时间，提高设备的使用效率，方便了设备的维护和更 [3] [4] 新，减少变电站寿命周期内的总体成本 。 3 电网数字化变电站设计方案 3.1 新建110kV数字化变电站设计方案 110kV新建数字化变电站总体网络布置如图1所示。站控层网络采用星型网,主控室 与开关小室之间采用光纤连接，其组网方式和常规变电站完全相同。站控层采用IEC 61850-8-1通讯规约。过程层每个间隔配置独立的间隔交换机，然后通过一台主干交换 机将各间隔的交换机通过星形连接组成过程层网络，共享网络信息。110kV GIS间隔开 关由开关 + 智能接口单元的方式来实现开关设备智能化。10kV的智能化开关由开关 + 保护测控装置实现，装置集成智能接口单元功能，开入开出信号采