变电站中数字化技术研究

变电站中的数字化技术研究

摘要：变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，然而，技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，数字化变电站技术将成为变电站自动化技术发展的主流和方向。

关键词：变电站；数字化

变电站信息的采集、传输、处理全过程实现数字化，每个环节都具备完善的自诊断功能。实现变电站过程层的所有设备都智能化，二次接线大大简化。整个变电站的信息模型，包括数据模型和功能模型，都采用统一模式各类设备的数据通信都采用开放的统一的通信协议，所有数据无缝交换，所有信息的可靠性、完整性、实时性都能得到保证，数据测量精度高，整个变电站的管理实现全面的自动化和信息化。

一，发展现状

在当今的信息化时代中，数字化也越来越为人们所重视。数字化变电站的基本特征体现在设备智能化，通信网络化模型和通信协议统一化，运行管理自动化等。变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、

一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统即将出现，变电站的数字化为变电站的运行管理带来了新的机遇和挑战。

二，技术特征

数字化变电站是由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备分层构建，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。

1．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。

2.网络化的二次设备。变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置等全部基于标准化、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，二次设备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、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

3.自动化的运行管理系统。变电站运行管理自动化系统应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即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；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”。

三，数字化变电站自动化系统中的网络选型

网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个cpu控制下进行的，使得同步采样、a/d转换，运算、输出控制命令整个流程快速，简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个cpu协同完成的，如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。

如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网（ethernet）异军突起，已经进入工业自动化过程控制领域，固化osi七层协议，速率达到100mhz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现，数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100mhz以太网技术是可行的。

四，数字化变电站中存在的问题及解决途径

数字化变电站自动化系统的研究目前尚处于起步阶段，大部分精力集中在过程层方面，例如智能化开关设备，光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。目前存在着许多问题：（1）研究开发过程中专业协作需要加强，比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关。单一专业取得全面突

破仍有相当大的困难。

（2）材料器件方面的缺陷及改进。如电子式互感器的材料并且试验设备、测试方法、检验标准，特别是电磁干扰与兼容控制与试验还是薄弱环节。

（3）数字化变电站的管理模式与传统变电站有很大区别，需要根据其自身特点制订相应的管理操作规程，不能完全套用传统结构的变电站。

（4）数字化变电站的系统安全问题尤其突出，由于数字化变电站采用的软硬件平台易于受到黑客等外部攻击，因此从设计到实施系统的安全措施都十分重要。目前可采用的技术措施分为物理隔离、加密技术与防火墙。关于变电站网络的物理隔离、物理分段和系统分区国家电力调度通信中心已经有明确的规定，一定不能忽略。加密技术可以对网络中传输的数据进行加密处理，到达目的地址后再解密还原为原始数据，从而防止非法用户对信息的截取和盗用。防火墙技术通过对网络的隔离和限制访问等方法，来控制网络的访问权限，从而保证数字化变电站系统的网络安全。

本文论述了数字化变电站综合自动化系统的特征、结构及其发展。数字化变电站自动化是一个系统工程，要实现全部数字化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决，作者相信在不太运的将来数字化的变电站自动化系统，将有一个蓬勃的发展期。

参考文献

【1】杨小铭，数字化变电站间隔层保护装置的研究与设计[j]

电力系统自动化，2007.

【2】朱大新，数字化变电站综合自动化系统的发展[j]电工技术杂志，2001.

【3】高翔，数字化变电站的主要特征和关键技术[j]电网技术，2006.