110kv全数字化变电站技术应用与推广

110kv全数字化变电站技术应用与推广

【摘要】随着数字化变电站的发展，以及IEC61850协议的不断推广，数字化变电站的建设已由理论研究阶段走向工程实践阶段。我国目前已经在全国多数省市相继建立了不同规模的110kv数字化变电站。其凭借日新月异的科学技术、传统变电站所无法匹及的数字化自动化优势，必将称为国家变电站的未来发展之核心。

【关键词】110kv 数字化变电站技术应用与推广

自2006年全国首座全数字化变电站在云南投入运行以来，数字化变电站技术发展十分迅速，江苏、江西、宁夏、黑龙江、内蒙古等省市相继有数字化变电站建成投运。当前全国各地已掀起一股数字化变电站技术应用的热潮，多个供电企业纷纷计划开展数字化变电站的试点建设工作。随着科学技术的发展，网络技术的普及，数字化技术成为当今科学技术发展的前沿，变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用，是未来变电站建设的发展方向，在工业生产中起到了不可估量的作用。

1 数字化变电站概述

数字化变电站是变电站自动化技术的发展方向，其核心技术是智能化的一次设备和网络化的二次设备，在过程层、间隔层及站控层上，按照国际标准IEC61850通信规范，实现变电站内部及变电站与集控站间的信息共享和互操作。数字化技术的使用使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等。

2 数字化变电站研究的目的

近年来，随着变电站智能化开关、光电式互感器、一次设备在线检测、计算机网络技术在实时系统中的开发应用日趋成熟，为变电站的信息采集、传输以及测量、计量、保护等方面实现数字化处理提供了理论和技术支撑。110kV数字化变电站运行已呈现以下趋势：

（1）国际上数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段。我国已建成了互感器数字化的变电站，各电力公司均开展数字化变电站的相关应用研究工作，数字化变电站将是我国变电站技术的发展方向。国内厂家已能提供数字化变电站所需的大部分设备，可实现设备国产化。（2）全国各主要变电站数字化研究采用数字输出和光纤传输的光电式电流互感器、电子式电压互感器，并通过在原有一次设备上加装智能单元，按IEC61850协议建模，使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化。（3）数字化变电站由于采用数字化网络、智能设备，对现有的运行、维护和管理方法提出了新的要求。所以数字式变电站研究时应充分考虑运行、维护和管理的因素，调整运行、维护和管理模式，编制新的规程、作业指导书，以适应数字化变电站的特点。

3 数字化变电站的技术特点

数字化变电站有别于传统综合自动化变电站的主要特点表现在：

（1）以目前常用的磁光式、全光纤式和电子式数字式互感器替代传统的电磁式互感器，使用智能型断路器或者用传统的断路器加装智能单元，实现信号的数字化转换，并且能够接受数字化的信息指令改变运行状态。（2）不再使用电缆连接一次设备和二次设备，而是采用百兆光纤以太网，站内除了少量的直流、交流电源电缆，二次电缆全部被光缆替代。（3）IEC61850标准通信协议具有良好的完整性、系统性和开放性，使站内设备的互操作性大大加强，为实现信息资源共享、自动化功能集成创造了良好的条件。（4）数字化变电站从结构上可以分为站控层、网络层、过程层和间隔层四个层次，与常规综合自动化相比增加了过程层。

4 我国目前110kv全数字化变电站的主要技术应用

在我国，变电站综合自动化技术经过多年的发展已经走向成熟。变电站自动化技术的广泛采用提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度能力，降低变电站建设总造价，都已经成为不争的事实。电子式互感器、智能化一次设备及其在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日臻成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，为全数字化变电站技术提供了新契机。

笔者经过一段长时间的调查研究和总结，发现数字化变电站技术在我国很多地区已相继建立了多种完善的应用体系，其中具有典型代表的主要有以下地区：

（1）杜尔伯特220kV数字化变电站架构。杜尔伯特220kV变电站位于内蒙古乌兰察布市四子王旗地区。该站建设初期作为终端站，各电压等级接线形式简单，出线回路少。接带负荷轻且无重要负荷，具有测量精度高、信号传输的可靠性强、电力系统安全可靠性大、二次接线少、没有设备间的互操作问题等优势。（2）广东首座110kV数字化变电站。2007年12月，广东电网公司首座110kV 数字化变电站——三江变电站改造完成并投运。该变电站采用了当今数字化变电站技术中多项前沿技术（如电子式互感器、IEC 61850标准、程序化控制等），对数字化变电站技术进行了实践，为今后数字化变电站技术的发展奠定了基础。

（3）无锡110kV数字化变电站。无锡地区110kV圆石变电站作为国家电网公司示范应用的数字化变电站、江苏省电力公司的科技项目，于2006年12月30日送电。该变电站应用电子式电流电压互感器，实现无人值班、程序化操作，并由计算机监控系统和数字化保护装置组成变电站自动化系统。

以上仅仅是我国目前城市110kv数字化变电站诸多成果中较有代表性的几个。其余各地中小规模的数字化变电站，各自配置、特征及优势各有不同，综合观之，代表我国数字化变电站工程的迅猛发展，预示着我国于该领域的宏大方向。

5 陕西彬长小庄矿业公司110KV变电站

（1）概况。彬长小庄矿业公司变电站是按北京华宇设计院设计建设的数字化变电站，是全国煤炭行业首座全数字化变电站。

（2）特征及优势。该变电站特点主要是：一次设备数字化，二次装置网络化，信息传输可靠性、完整性、实时性高。

其主要优点有六个方面：一是各种功能共用统一的信息平台，避免设备重复投入。二是测量精度高、无饱和、无CT二次开路。三是二次接线简单。四是光纤取代电缆，电磁兼容性能优越，耐老化。五是信息传输通道都可自检，可靠性高。六是管理自动化。变电站采用数字化微机保护装置，使用国内知名度较高的南京南瑞继保电气有限公司产品。110KV统一组屏，10KV保护测控单元安装于本开关内，通过光缆接于后台机，信息可上传至矿区调度中心，数字化微机保护系统可实现变电站运行监视及操作控制；自动巡回检测、事故顺序记录、报表打印、事故报警、音响、语音推出画面、汉字显示等方式；全部常规的远动功能（四遥：遥控、遥调、遥信、遥测）实现远方监视及修改定值。

（3）设备与数量。变电站110KV线路保护屏为和上级变电站配合采用北京四方继保自动化股份有限公司的保护装置，通过架空复合光缆和上级站信号传输，实现线路纵差保护。主变保护屏可实现两台主变的差动保护和后备保护。另外两台主变还配备变压器油色谱分析仪，可在线对变压器油进行色谱分析，确保主变安全运行。进线分段操作测控屏可完成110KV 1、2号进线及母联开关所组成的任意三种状态的运行方式（三选二），并实现备用电源自投功能，缩短停电时间。公共屏完成全变电站的测量及信号管理，资源分配、规约转换，使各种保护、测量功能发挥最优状态。

站用电屏两路电源分别引自I、II段10KV站用变柜，用于站内保护、通讯、直流系统、主变风机、户外检修、室内外照明等电源。逆变电源柜为后台机提供不间断电源，容量2KV A。消弧及选线控制屏控制偏磁式消弧线圈、接地变压器和小电流接地选线装置。控制户外的消弧线圈、接地变压器，对10KV I、II段母线电容电流进行补偿和10KV系统在发生单相接地故障时选出故障回路。

直流系统采用220V/200AH高频开关直流操作电源系统，系统能够提供完善的蓄电池管理，装置应用微机控制直流柜，具有完善的四遥功能，告警功能，供站内保护、信号及事故照明电源。在110KV配电室入口处设置有SF6在线监控报警系统，人员在进入110KV配电室前，应先根据SF6气体监测仪确认气体正常，方可进入，SF6在线监控报警仪在检测到SF6气体泄漏时可发出告警并自动启动风机。

该站电源引自禄长大佛寺110KV变电站I.II段出线间隔，通过两台2F10-126/2000-40型气体绝缘金属封闭开关设备引入，110KV侧配电装置ZF10-126型户内气体绝缘金属封闭组合电器（GIS），选用三相分筒式，共七个间隔，其中二回进线间隔、二回主变间隔、二回PT间隔、一回母联间隔。正常