浅析数字化变电站建设中的新技术应用 李蜀鹏

浅析数字化变电站建设中的新技术应用李蜀鹏

摘要：本文首先说明了数字化变电站的特征，然后详细阐述了网络通信技术、

自动化的运行管理技术、数字化三维技术平台和继电保护技术在数字化变电站的

应用。

关键词：数字化；变电站；新技术；网络通信；自动化

一、数字化变电站特征

（一）数字化数据采集

数字化变电站主要是利用数字化电气测量系统，进行各种数据的数字化采集，能够有效地实现网络通信、信息集成和数据共享。在数字化变电站工作中，在进

行监视、保护、控制、量测和故障录波工作时，很大程度上能够相互连接，实现

了信息共享目的，并且可以在很大程度上降低投资成本，减少硬件的重复配置。

（二）系统分层分布化

数字化变电站发展的过程中，逐渐在变电站系统中具备了分布式特征，在很

大程度上提高了变电站自动化水平。在数字化变电站自动化系统中选用开放式的

互连规约和网络通信技术，能够全面有效地记录变电站的数据信息，并可以在很

大程度上提高变电站系统的工作效率。在数字化变电站建设过程中，将一次设备

和二次设备有效地联系在一起，能够进行广泛的信息交互。

数字化变电站系统结构更加完整。在数字化变电站系统结构中，通常重量非

常轻，并且体积较小，可以进一步优化和组合变电站的设备。在数字化变电站建

设中，智能设备主要包括故障录波、测控装置和保护装置。智能设备可以有效完

善变电站系统结构，并优化了变电站系统的配置、维护和实施工作。

二、数字化变电站建设中的新技术应用

（一）数字化变电站网络通信技术

数字化变电站网络通信技术的应用广泛，正是因为其技术优势比较突出，体

现在对信号传送的抗干扰能力比较强，信号传输需要多个环节，这就受到电缆损

耗以及电磁兼容等工艺因素的影响。数字化变电站网络通信技术的应用，就使得

信号在光缆的使用下进行以数字形式传输，这样就大大提高了信号传输的抗干扰

能力。数字化的网络通信技术的应用对信号量测进度和互感器动态性能能有效提高，这样就避免了传统电磁式互感器采用铁芯造成的饱和，以及铁磁谐振因素带

来的影响，能有效保护自动装置，为电气暂态的特性准确性起到了保证作用。

数字化变电站网络通信结构主要是组网和网络拓扑的形式存在的，从网络拓

扑的形式来说，主要由几种重要类型，有环形，星型和总线型。其中的环形网络

结构有着冗余能力，这样早一台交换机出现了故障也会对其他的交换机通信造成

影响。总线结构形式则会其中一台交换机出现问题会影响通信的正常进行。而对

于星型结构就是任意两点间通信的路径最短，但是在布线上是比较多的，交换机

出现故障影响全网的工作。根据对网络拓扑类型进行比较就能够看到，总线型的

可靠性是最低的，网络的延时比较大，造价上最低。对于环型的可靠性是最高的，网络的延时较大，造价也最高。星型的结构可靠性较低，网络的延时最小，造价

处在中间位置。

而在组网的方式结构方面就有着独立组网和统一组网之分。从独立组网方面

来看，站级网络和过程网络是分别独立的组网，物理隔离。站级网络是通过双网

冗余配置，数据的流量比较大，为能提高报文可靠安全两者单独组网比较适合。

对于独立组网来说就有着其应用优势，主要体现在网络的性能能有效保障。对于

统一组网的方式主要在数字变电站信息技术的水平提高下，能有效实现过程网络

以及站级网络的统一组网目标，这样就能将信息得以共享，通信的规模也比较大，接点的书目比较多，结构相对比较复杂，网络的负荷变大，但是当前对统一组网

的目标实现有着很大的难度，这是需要进一步努力的。

（二）自动化的运行管理系统

数字化变电站自动化系统的整个运行过程都是有电脑控制的，所有的操作都

不需要人工操作，只需要对其进监控，在变电站工作过程中发生故障的时候，系

统会自动检测到哪里有问题，而且会导出相应的故障报告，工作人员看到之后就

会进行相应的检测维修，这样不仅可以有效的提高变电站的工作效率，还能对工

作人员的生命安全做出一定的保障，因此，对变电站进行自动化系统管理很有必要，而且能有效的改变传统变电站的工作管理模式。

在数字化变电站中的倒闸操作，其本身具备着非常高的自动化程度，尤其是

在进行程序化操作后，在很大程度上提高了工作效率以及操作准确性。在进行倒

闸操作时，通常是需要保证电力设备的稳定，有着正确的五防，并可以进行正确

的操作。

（三）变电站数字化三维技术平台应用

数字化变电站三维设计平台是按照实际的建设需求，基于专家设计库、电网

建设标准化设备等，通过高性能的计算机三维建模软件实现变电站的设计与规划。初步完成设计后，再经由高端数学仿真计算软件进行校核，并对设计方案提出优

化建议，然后以三维模型、二维图纸、智能电网标准采购和管理接口文件等形式

输出结果，与变电站的建设和管理对接。该平台所依靠的核心技术主要有智能标

准化知识管理、高性能三维调控技术、计算机仿真技术等。

1、全站三维模型

平台设计软件提供设备参数化功能，可以实现从设备到土建全部内容的数字

化标准建模，并且仅需要输入相关参数就可以生成对应模型，且数字模型与实体

基本无差异，灵活方便。在设计过程中，可直接选配对应设备模型，利用三维导

线连接功能，可将不同设备连接在一起，绘图符合规范要求。另外，所生产的三

维模型中每一个设备、线路和构架等均可提供详尽的参数，使得模型所包含的信

息更加全面完整，同时利用这一功能与设计规范提供的参数相结合，可实现对变

电站不同设计模块的校核，并在图中直观的显示出不符合规范的地方，以便于优

化设计。

2、防雷保护设计

变电站设计软件可以基于全站三维模型，依靠内置设计参数等，自动识别生

成场地避雷针的设计，并通过三维模型的形式展示出避雷针的保护范围，使得变

电站避雷保护设计更加安全可靠。

3、精细化模型设计

数字化三维设计软件可生成包含完整参数信息的三维模型，设计人员可根据

需要灵活的对该三维模型进行切剖，生成所需要的间隔断面，软件可自动对断面

上的设备、间隔、设备与土建间距等信息进行详细的标注，保证了每一个断面信

息的准确性以及与全站三维模型参数的一致性。

（四）继电保护技术

数字化变电站继电系统中，元件仪器众多，为继电保护系统运用，提供了基

本支持，但是因为元件众多，使得继电保护系统的可靠性受到极大的影响。电子

式互感器运行原理与结构等各不相同，极大程度上影响着系统可靠性，而优先级