数字化变电站设计应用与研究 卫波

数字化变电站设计应用与研究卫波
发表时间：2018-06-06T11:45:48.867Z 来源：《知识-力量》2018年4月下作者：卫波[导读] 随着社会经济的快速发展，人们的生活与社会生产用电的需求量急剧增加，同时对用电的安全性和稳定性也提出了更高的要求，因此，这就要求电力生产企业在设计变电站（内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局，内蒙古包头市 014030）
摘要：随着社会经济的快速发展，人们的生活与社会生产用电的需求量急剧增加，同时对用电的安全性和稳定性也提出了更高的要求，因此，这就要求电力生产企业在设计变电站、输电网以及相关配套设施的过程中，注重整体科学规划，并引入最先进的输电技术，确保变电站的安全、稳定运行。

而数字化变电站已经成为电力企业的必然发展趋势，它能够实现自动化生产，能够保证电力生产的稳定性。

目前，我国所设计的数字化变电站几乎都是将ICE61850标准作为基础，在变电站的数据信息传输过程中科学运用数字化技术，已经取得了非常显著的成效。

本文简要分析了数字化变电站的优势，并对数字化变电站的设计应用做了简要的分析研究。

关键词：数字化变电站；优势；设计应用；分析研究
一、数字化变电站的IEC61850标准及优势 IEC61850标准作为唯一的变电站网络通信国际标准，于2004年由国际电工委员会IEC正式发布。

IEC61850标准采用了目前计算机、通信、网络等众多相关领域中许多先进、成熟、可靠的技术，包括面向对象的变电站自动化系统通信模型、基于XMLI.0的变电站配置语言SCL、抽象通信服务接口ACSI、特殊通信服务映射SCSM等，保证了电力系统对于实时性、可靠性和稳定性的要求。

与现有其它变电站通信规约比较，IEC61850标准采用面向对象建模思想，明确了一致性测试标准，将变电站自动化系统与通信技术有效分离，主要优势如下：为满足信息实时传输的要求，将电子设备与变电站自动化系统进行分层；为满足网络发展的要求，采用抽象通信服务接口和特定的通信服务映射；为满足功能模块扩展性及开放互操作性的要求，采用了面向对象的建模技术。

二、数字化变电站的设计应用与研究
2.1数字化变电站的设计分析
数字化变电站中电力监测系统是很重要的组成部分。

电力监测跨越多个部门和系统，监测电力设备类别种类繁多，结构组成也各不相同。

但是监测系统的运转方式都分为三个部分：设备运作详情搜集，详情参数数据交换传输，数据分析以及设备处理诊断。

为了解决模拟信号在传输过程中收到受到来自外界的各种干扰以及长距离传输的失真问题，一般采用本地主机现场分析处理方式，就地转换模拟信号。

同时IEC61850针对变电站整体运行的分层设定内容，根据变电站功能、网络通信连接整体系统建模将智能变电站分为三层运转系统，分别为过程层，间隔层和站控层。

这种分层分布系统采用的总线式结构具有稳定的系统组织结构，监测前端的监测电力设备和项目数量可以根据有效需要在通信网络总连接线上增加或者减少不同种类的智能设备元件，实现针对不同电压标准下的电力设备检测，高度开放性能不会影响到系统结构的变化。

同时前端监测设备传感器采集到的数据详情能够本地即时处理，系统中主机设备根据处理结果及时分析诊断实现电力设备故障判断与维护控制功能，大幅度减少了主机工作内容，减轻主机运转负荷量。

此外，系统内部的全部设备元件具有智能化自动检测功能，搜集测量的数据通过光纤高速通讯传输，减少从检测源头到传输过程的数据信号失真情况，保证各个功能模块运转数据检测详情精准度。

2.2数字化变电站的数据库建立
采用数据库设计方式，首先对于数字化变电站的电力设备和基础性设施进行数字化数据库的搭建，对数据库不同实体的“配置”进行反复的使用，从而来帮助完成不同等级的变电站的数字化设计。

数据库的建立采用SolidWorks软件，将电力设备以及常用的设施以多配置的方式引入数据库设计，从而实现数字化；另外，对特殊设施和环境（如地基等）的设计，最好采用分别设计的方法来实现数据库。

数据库的建立主要包括主变压器的实体数据库，电容组的实体数据库，常用基础设施实体数据库三大类。

在设计过程中，小型的电力设备最好采用零件方式来建立数据库，并将材质、重量等真实属性设计进去，然后再根据不同等级变电站的实际需求情况进行针对性的设计；大型的电力设备，则需要分散设计，即将设备分解成3-5个零部件来进行相应的设计操作，但要注意的是分解的零件不要过多，否则可能影响整体性的设计，每一个零部件的设计与前述小型电力设备相同，等将各零部件总装后，同样需要根据不同情况进行针对性的再设计。

2.3变电站的数字化设计
整个数字变电站的使用周期及工作性能与其内部设备的设计有着直接的关系，因为现在生产智能化电气设备的企业非常多，很多设备的技术达不到要求，设计存在一定的不兼容及不合理的问题。

(1)接口不兼容。

实际运行过程中，数字化变电站内部设备往往由于多个厂家的多种设备组合而成，接口类型复杂多样，经常会出现不兼容的问题，造成设备在连接中数据传输及信号传输的性能受到影响。

例如GPS接口与设备不兼容，经常要由厂家进行插件的更换才能解决，造成了时间的拖延和成本的增加。

(2)测控装置。

在数字化变电站中，需要用到的测量装置比较多，而相互之间的重叠测量项也比较多，这就使得在设备的利用率上出现浪费现象，其次也增加了设备的运行及维护成本，出现错误的概率也不同程度的增加。

所以在变电站设计和建设的初期，要尽可能的降低微机的使用数量，对能进行合并的接口尽可能的进行合并，防止过度的控制和测量单元出现，造成不必要的工作量增加和资源的浪费。

(3)遥视系统。

在无人值班变电站及远程控制变电站中，对遥视系统的使用较广泛，可以理解为工作人员的眼睛，通过图像的实时传输对现场的请鲁昂进行了解。

工作人眼只需要打开遥视系统就可以对现场设备的运行状态进行了解，从而使工作的效率得到大幅的提高，这也是数字化变电站智能化的体现。

在实际应用中，也会出现一些问题，如摄像头安装不到位或者安装数量不足等，导致不能获取取走的信息，使得系统的这部分功能不能得到充分的发挥。

2.4通信
数字化变电站采用信号通信构成网络基础，是信号传输工作安全稳定的基础。

但是，由于网络组成规模小，因此也经常被忽视掉，但是一旦通信网络出现问题，其后果是非常严重的。

现阶段，由于很多的通信光缆都是埋设与地下，其防护措施不到位，很容易被人为的破坏或者受外力影响破坏。

2.5人性化设计
目前，在数字化变电站设计和建设中，最缺乏的就是人性化。

例如，在变电站的设计及施工完成以后，变电站的基本功能都得到了实现，但是给操作人员的工作及设备的运行带来较大的不便。

由于变电站多数设备都是在室内安装的，往往在设计时，将很多的电缆出于美观考虑，直接买入地下，这就为变电站进行二次光缆敷设的时候带来非常大的麻烦，所以在施工的时候，施工人员要与设备操作人员进行协调和沟通，根据二者的意见采取最佳的线路敷设方式。

2.6监控系统设计
一般情况下，变电站监控系统主要采用单网、单机的设计形式，该种形式的监控各系统可靠性不高，且对变电站的安全运行会产生一定的影响。

但是，在数字化变电站中，主要通过微机及软件对系统的数据进行控制和处理，由于智能电器设备的更新速度非常快，软件进行检测的时候对设备的一些缺陷也很难发现，使得监控工作也很难进行。

总结
数字化变电站是智能电网运行数据的采集源头和命令执行单元，目前数字化变电站建设已经在全国广泛开展，这将给全国变电站的自动化运行和管理带来深远影响。

参考文献
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