周立德
广东电网有限责任公司东莞供电局 523000
摘要：电力的需求随着社会经济发展而增加，不断地完善和发展新型技术的光电互感技术和数字化技术，提供了坚实的技术基础给数字化变电站的应用。本文主要探讨了数字化变电站的定义、数字变电站与传统变电站的区别、数字化变电站的基本构成、应用中存在的问题以及改造后面临的问题。希望对日后的相关工作提供一定的借鉴作用，本文旨在与同行相互学校，共同进步。
关键词：数字化；变电站
一、数字化变电站的定义
数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建在IEC61850通信规范基础上，就可以实现现代化的变电站，所谓的现代化变电站就是变电站内智能电气设备间信息共享和相互操作的。智能化一次设备包括有电子式感器和智能化开关等，网络化二次设备分层包括有过程层、间隔层和站控层。数字化变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，数字化变 电站体现在过程层设备的数字化，整个站内信息的网络化，以及开关 设备实现智能化。数字化变电站具有数据共享、信息全面、安装、运行、维护、升级方便、底层数据格式相同，设备成本低，便于提供先进的应用功能等优点。
二、数字变电站与传统变电站的区别
（一）数字化变电站以三层模型结构构建，保证了各子模块能够独立存在，并具备扩展功能。同时，也为子模块之间的数据交互提供了良好基础，为变电站扩展提供了良好条件。
（二）数字化变电站一次系统与二次系统保持了分离态，这使得站内信息数据收集具备了更好的精确度与集成度。
（三）设备占据空间小，操作较为便捷，为变电站一体化设计提供了有力保障。与此同时，各种硬件结构具有相互匹配性，无论是前期安装还是后期维护，均较为便捷。
（四）站内相关数据信息可进行统一收发，通过信息整合后，可利用共享平台对数据信息进行针对性利用，并借助平台实现数据共享。
（五）数字化变电站主要采取了 IEC 61850 标准进行建模，为数据交互、设备兼容提供了良好的条件。
三、数字化变电站的基本构成
数字化变电站的主要硬件构成包括以下三方面内容。
（一）光电互感器技术
光电互感器是数字化变电站的重要硬件设备。光电互感器基于光纤传感原理工作，具备较好的线性度，且频率范围较宽。光电互感器输出信号多为数字信号或弱电模拟信号，适用性较好。光电互感器主要分为两个大类，即有源光电互感器及无源光电互感器。有源光电互感器工作时，需要电源支持，通常采取激光供电。有源光电互感器克服了温度变化所带来的影响，并且具备较高的精度，但检修难度较大，激光供电的激光头易损坏。无源光电互感器通过电流互感器与电压互感器来感应测定信号，并采用光纤对信号进行传输。传感头无需电源支持便可使用。无源光电互感器在三相电流采集与电压采集过
程中可共用一个采集模块，一定程度上简化了互感器结构。但相关光学器件不易制造，测量精度不如有源光电互感器，这使得有源光电互感器占据了应用主导地位。相较于传统的电磁式互感器，光电互感器具有以下特点：
（1）可将高压侧与低压侧有效隔离，具备了良好的绝缘性能，安全性能较优。信号经由光纤向二次侧传导，结构较为简单，经济性良好。
（2）光电互感器频率响应范围较宽。光电互感器可对测量范围进行动态性调整，不会因为网络短路容量变化而受到限制，避免了电磁互感器出现饱和。
（3）光电互感器绝缘结构简单，不需要油作为绝缘介质，也就不会出现油介质泄露，降低了安全风险。
（4）不存在噪声污染，具有较高的环保价值。
（5）物理结构中并无铁芯存在，也就避免了磁饱和及谐振问题。
（二）智能化的一次设备
电网系统中最基本的单元结构是一次设备，一次设备智能化程度的高低直接影响整个电网智能化水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在数字化变电站中的智能化一次设备会使设备更加的稳定和安全，然后收集到的数据信息都是数字信号都具备自我诊断和自我恢复的功能。智能化的一次设备，研究设备的可靠性运行等方向，可以利用智能化特点可以收集到更加精确的数据信息；如果要为了更好地推进将系统的状态检修机制的进行，所以要做好设备的运行评估工作和系统故障的在线分析，并提供了依据给电站系统的检修日期的确定，同时发挥了状态检修工作优势。
四、应用中存在的问题
（一）继电保护装置的相关问题
传统保护装置直接进行收集实时模拟量 如果要传输数字化保护装置的采样数据，那么就需要通过数据采集单元转换、网络传输等环节进行，通常情况下动作延迟时间最少有 1 ～ 2ms。要对故障进行正确的判断，从而缩小故障影响的范围，这就对继电保护装置提出了新的提供可以借鉴的经验。
（二）运行管理模式的改变
数字化变电站对二次设备要进行整合功能，不能特别针对设备功能进行职责划分的模式，还需要针对数字化变电站的特点，对运行、管理方法和相关的规程进行新的探索。
（三）缺乏必要的手段和设备进行测试
广泛地使用智能化设备，原来许多模拟量输入输出接口改成了数字通信接口，装置原理也发生了很大的变化，而现阶段进行全站设备的调试和统一性测试还缺乏有效的手段和必要的工具。
五、改造后面临的问题
（一）缺乏标准化的资料
当前对于还没有形成体系化数字化变电站的资料，到目前为止还没有由权威的机构制定出来对于数字化变电站相关的运行和检修维护标准，现在设备的检测只能够按照当前的标准执行，可以按照当前的规范中内容对二次设备的保护测控功能多数的项目进行执行，目前还没有统一关系到通信接口、通信协议等信号传输方面的测试项目参考的标准。
（二）改造周期短，难以快速学习
数字化变电站10 kV建立从规划、设计到整个施工周期短，虽然保护维修人员调试经验相当丰富，传统的保护设备和二次回路相当熟悉。但缺乏通信协议、数据包分析、信号检测和检验技能，满足新设备测试、信号调试、设备缺陷或故障排除，仍然缺乏有效的方法来解决这个问题的分析。新设备及工厂自动化设备和配套的特殊工具，软件维护人员在施工期间来不及熟悉和擅长使用，一旦设备调试、测试和操作，通常不允许不能给维修人员提供足够的学习和练习的机会。
（三）现场人员检修技能需提高
虽然数字变电站投入运行，降低整体操作维护任务，以提高工作效率，但对许多新技术的采用，导致改革的方式和任务面临改变，维修人员技能也有所改善。对于原先的维修人员来说，他们工作是保护和二次回路和处理缺陷，因为智能电子设备的技术水平较高，会有很少的一部分缺陷，更多更复杂的问题是网络通信和信号传输，因此，需要培养技术和广泛的知识的专业技术人员做维修工作。
六、结束语
目前，随着我国数字化变电站技术的日趋完善，越来越多的数字化变电站将会被陆续投入运行过程中来，给变数字化电站的前期运行积累了大量的经验。数字化变电站技术的成熟、完善，需要科研、制造、设计、运行各方人士共同努力。数字化变电站是变电站未来发展的重要趋势，也是智能电网普及的重要基础。随着相关技术如光电互感技术、网络通信技术及智能断路器技术等不断发展，数字化变电站将会达到新的高度，为电力系统稳定运作提供保障。
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论文作者:周立德
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
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