数字化变电站的构成及发展趋势

数字化变电站的构成及发展趋势

随着61850规约的广泛使用，数字化变电站在我国逐步得到推广、使用，首先，什么是数字化变电站，数字化变电站由哪些设备构成，数字化变电站的优势在哪里，只有了解了这些才能有助于我们新产品的研发，现在我将数字化变电站的整体构成和几个保护装置生产厂家在数字化变电站上所做的工作做简单介绍，希望通过这个介绍让大家了解数字化变电站的一些基本情况，更有助于我们新产品（PWF）的推广。

一、数字化变电站的构成：

1、数字化变电站的定义：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）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，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。

2、各层所包含的主要设备：

1)站控层：包括监控系统中的监控工作站、打印机、维护工程师站等，就地信息上传

到调度的远动系统（通讯服务器、路由器等），微机五防闭锁系统，变电站直流系统，全站的GPS等。

2)间隔层：保护装置、测控装置、保护测控一体化装置、智能仪表等。

3)过程层：光电互感器（ECT/EPT）、MU、智能开关设备（如果是与传统开关配

合就是智能单元）

MU(合并单元)的作用:一是解决同步采样问题（常规互感器与电子式互感器会并存，如电压、电流之间，变压器不同的电压等级之间

—三相电流、电压采样必须同步，

—变压器差动保护从不同电压等级的多个间隔获取数据存在同步问题

—母线差动保护从多个间隔获取数据也存在同步问题

—线路纵差保护线路两端数据采样也存在同步问题）

二是解决数据传送标准问题。

3、间隔层与过程层之间的连接方式及比较：

我们测试仪注重的是间隔层设备与过程层设备之间的联系，所以这里只介绍这部分的连接方式。

1)110kV及以上电压等级新建变电站标准连接方式

这两种方案看着比较相近，但是点到点的拓扑连接只是将原来的电缆用光纤代替，二次回路上并没有简化多少，数据、信息没有真正意义上实现共享。由交换机组成的星型拓扑连接方式简化了二次回路，数据、信息真正做到共享。点到点的连接方式二次回路虽然比较复杂，但是由于从MU到保护装置的时延相同，所以保护装置算法上不存在由于时延造成的误动或拒动。星型拓扑连接方式会有时延时间不同的现象，对交换机的要求比较高，需要在硬件和软件做的工作较多。

2)110kV及以上电压等级改造变电站标准连接方式

改造变电站由于一次设备的投资比较大，所以传统的CT/PT及高压开关等一次设备都没有更换，所以要增加相应的模拟量转换为数字量的MU装置，同时增加智能单元将数字跳闸等信号转换成节点输出，同时通过智能单元接受传统开关的节点输入，转换成相应的数字信号传送给保护装置等。

3)110kV以下电压等级新建变电站标准连接方式

35kV、10kV电压等级保护装置一般是在开关柜上就地安装，考虑到一次设备的成本问题，这种安装方式的CT/PT采用模拟输出的光电式互感器，其输出的是小电压模拟信号，直接接入保护装置。不再需要经过MU合并装置，但是这样的传送距离比较短，只适用于互感器和二次设备安装在同一开关柜的情况。不是这种开关柜形式的变电站其连接方式与110kV及以上变电站的连接方式相同。

二、数字化保护的接口方式：

1、点到点方式保护装置的接口方式：因为是点到点的接口方式，所以保护装置的

光纤接口比较多，一般保护装置控制几个开关就需要几个光纤接口，同时考虑还有线路或母线PT的采集量的光纤接口以及连接站控层的光纤接口。母线保护、变压器保护和备自投等设备需要与多个间隔的一次设备交换信息，需要扩展光纤接口数量与所有相关一次设备直接连接。

2、交换机方式保护装置的接口方式：因为采用了交换机，所以很多信息量都可以

共享，保护装置的光纤接口数量也大大减少，一般3-4个光纤接口就能满足所有功能的需要。

3、南自新宁公司还生产一种过渡产品，由光电式互感器或MU到保护装置是采用

点到点的方式，保护装置到开关设备还是传统的接点输出方式。

点到点方式的保护装置已经有近百个不同电压等级的变电站投入运行，交换机方式的还没有正式的运行业绩，这部分保护各个保护装置生产厂家都在摸索之中，相对来说四方做的工作比较多一些，但是四方不生产点到点方式的保护装置。

三、数字化变电站的优势：

1、安全问题得到很大程度的解决：ECT/EPT不存在CT开路、PT短路的安全问

题，解决了CT开路、PT短路对人员和设备造成的危害。ECT不存在传统CT 的饱和问题，简化了利用差动原理做保护原理的计算。

2、简化了二次回路：在GOOSE研制完成投入运行后，二次回路要大大减少。各

个电压等级的回路基本相同，就是输入量一根光纤电缆、跳闸到GOOSE网的一根光纤电缆、到监控信息网的一根光纤电缆，到保护信息主、子站的一根光纤电缆（保护信息主、子站有可能取消）。

3、最大程度上实现信息资源的共享。

4、实现了信息资源共享，可以实现多间隔之间的关联和闭锁，从而为顺序控制的

实现打好基础，实现就地和远方的顺序控制。减少人为误操作事故的发生。

5、ECT/EPT的价格不是传统随电压等级正比增加，而是基本维持在一个价格线

上，电压等级越高价格优势越明显，500kV的价格是传统同类设备价格的1/3左右。

6、ECT/EPT使用的是绝缘材料，没有传统CT/PT充油、充气造成的泄露问题。

以及运行当中补油、充油问题。减少了一次设备的停电时间爱你，减少了设备的运行维护费用。