摘要：采用先进智能电子设备和现代通信技术的数字化变电站是智能电网发展的必然趋势。本文总结了数字化变电站的关键技术和主要特征，分析了数字化变电站与传统变电站的主要区别，在此基础上，文章分析了数字化给变电站运行维护带来的影响。
关键词：数字化变电站；运行维护
0引言
数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备在IEC 61850通信协议基础上分层（过程层间隔层、站控层）构建，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站[1]。本文从数字化变电站的特征出发，从系统结构、通信模式对比分析数字化变电站与常规变电站的主要区别，试图总结数字化对变电站运行维护带来的影响，给工程技术和现场运行维护提供一定参考。
1数字化变电站的主要特征
1.1数字化的数据采集系统
采用如光电式或电子式互感器的数字化电气量测系统采集变电站电流、电压等电气量，不仅实现了一、二次系统的电气隔离，而且增大了电气量的动态测量范围和测量精度，为信息集成化应用提供了保障。
1.2智能化的一次设备
一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。使用智能的一次设备，应使传统的设备均应具备智能接口，变电站内各个设备采用统一的IEC61850标准，实现设备的互操作性[2-4]。
1.3分层分布的系统结构
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和网络化的二次设备[5]；系统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。依据电力系统IEC61850标准体系的建模标准，在逻辑结构上可分为过程层、间隔层、站控层的三层结构模型，各层次内部及层次之间采用高速网络通信[6]，满足电力系统对实时性、可靠性的要求。
1.4网络化的信息通信技术
变电站内的二次设备，如继电保护装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置以及在线状态检测装置设备等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，而不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。利用网络通信技术，实现跨变电站，区域电网的保护和自动协调控制。
1.5设备实现状态检修
在数字化变电站中，可以有效地获取电网运行状态数据以及各种IED装置的故障和动作信息，实现对操作及信号回路状态的有效监视[7]。数字化变电站中几乎不再存在未被监视的功能单元，设备状态特征量的采集没有盲区。设备检修策略可以从常规变电站设备的“定期检修”变成“状态检修”，从而大大提高系统的可用性。
1.6自动化的运行管理技术
变电站运行管理自动化技术包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能及时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；智能化一次设备可直接处理设备信息并独立执行本地功能，而不依赖于变电站级的控制系统，同时具有自检功能，发现缺陷时能及时报警；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
2数字化变电站与传统变电站的主要区别
数字化变电站引进了先进的智能电子设备和通信技术，在系统结构、通信模式上与常规综合自动化变电站有许多不同之处。
1）电缆被光纤取代，减少了二次电缆使用量，通信模式和效率也发生了改变。数字化变电站采用输出数字信号的电子式互感器，数字化的电流、电压信号在传输到二次设备和二次设备处理的过程中均不会产生附加误差，无TA饱和问题，提升了保护、测量和计量等系统的系统精度。
2）二次设备网络化，安全措施发生变化。数字化变电站的信号传输采用计算机通信技术实现，通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息，杜绝误传信号和监视通信系统的完好性，光电互感器有完备的自检功能，出现通信故障或互感器故障时，二次装置会因收不到校样码正确的数据而直接判断出互感器异常。
3）实现程序化操作。数字化变电站应用数字化智能设备和基于IEC 61850通信技术，实现了数据充分共享，采用GOOSE技术实现间隔层与一次设备之间的直接对话[8]，使保护等二次设备具备远方操作的技术条件。
4）跳闸方式发生了变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆数字化变电站保护装置出口采用软压板方式来实现某个保护功能的投退。保护逻辑节点用Mod 数据来表示软压板的状态，可以从ON、BLOCKED、 TEST、 TEST/BLOCKED和OFF等5 种状态中取值[9]。
5）自动化、保护专业逐渐向大二次系统专业融合，运行、检修规范发生变化。
6）调试方法发生变化，需要网络联调，使用的试验仪器设备发生变化。常规变电站的设备经过出厂检测后多半在现场进行安装调试，数字化变电站的设备集成度较高，大量的调试工作在工厂完成，大大缩短现场调试时间。与此同时，检验要点、使用的仪器和方法也发生改变。
7）GPS 对时系统的作用发生改变。数字化变电站GPS 系统的时间同步关系到数字保护功能的可靠性、动作正确性，以及正确分析处理事故的能力，它是实现站域、区域实时控制的安全策略基础[8]。
3数字化给变电站运行维护带来的转变
数字化变电站中一次设备智能化，二次设备网络化，设备之间连接介质由光缆或双绞线替代了传统的电缆，电磁信号被转换成了数字信号，二次回路成为了“虚回路”。相比较传统变电站而言，其运行维护必然带来一些改变。
3.1保护功能压板投退发生改变
保护屏传统意义上的保护功能“硬压板”被后台监控系统界面上的“软压板”所取代。软压板是指软件系统的摸个功能投退，比如投入和退出某个保护和控制功能，通常以修改微机保护的软件控制字来实现。以往投退保护装置时，运行人员需要在保护屏上进行操作，现在只需在后台监控系统上用鼠标完成全部操作。这样实现了远方维修和远方运行控制，实现变电站无人值班，减少系统的运行维护成本。
3.2开关跳、合闸压板投退发生改变
为了便于监控后台机、调度后台机远方投、退保护，除了与二次回路直接连接的保护硬压板之外，某些厂家还设置了保护软压板。软压板与硬压板组成“与”的关系来决定保护功能的投、退，只有两种压板都投入且控制值整定为投入时，保护功能才起作用，任一项退出，保护功能将退出。
3.3二次设备巡视重点发生改变
二次设备的网络化，站内装置的状态、动作信息等数据实现共享，一个MU 采集的电流、电压信息可以同时给线路保护（主变保护）、母线保护、测控装置所使用。智能终端采集的开关、刀闸信息在GOOSE网络中共享给测控装置、保护装置、合并单元。这些装置一旦发生故障，影响范围比较大，在数字化变电站中，一次设备、二次设备的划分不再那么清晰，许多装置的巡视、检修必须等同于一次设备处理。
3.4检修状态压板的作用发生改变
原来装置检修状态压板作用是屏蔽装置的故障、动作信息，不上传给站控层。数字化变电站为了方便设备检修，在检修过程中不发生误跳合闸，在保护装置、测控装置、智能操作箱、合并单元都配置了相应“检修状态”硬压板。在装置的“检修状态压板”加用后，其网络数据打上了“检修”的标记，装置间的逻辑关系取决于此标记。
参考文献
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[7] 刘阳, 刘俊勇, 张建明. 传统变电站检修向数字化变电站状态检修转变[J]. 四川电力技术, 2009,(S1): 38-42. 2009,S1): 38-42.
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[9] 王丽华, 江涛, 盛晓红, et al. 基于IEC 61850标准的保护功能建模分析[J]. 电力系统自动化, 2007,(2): 55-59. 2007,2): 55-59.
论文作者:袁鹏,陈学有
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：变电站论文; 设备论文; 压板论文; 装置论文; 状态论文; 回路论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第27期论文;