楊敏

(內(nèi)蒙古包頭市供電局,內(nèi)蒙古 包頭 014030)

國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和智能電網(wǎng)工程建設(shè)步伐的不斷加快，加上區(qū)域電能資源和電力負(fù)荷分配不均勻等因素的共同影響，發(fā)展結(jié)構(gòu)清晰可靠、運(yùn)行高效經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保、以及調(diào)度運(yùn)行靈活性較強(qiáng)的智能電網(wǎng)是我國解決供配電網(wǎng)自身問題的重要研究內(nèi)容，同時(shí)也是我國電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效建設(shè)發(fā)展的主要方向。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是智能電網(wǎng)遠(yuǎn)程調(diào)度操控自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，進(jìn)行變電站自動(dòng)化系統(tǒng)智能數(shù)字化升級(jí)改造是將常規(guī)變電站內(nèi)部的測控、保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、以及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等利用以光纖為主的通信網(wǎng)絡(luò)有機(jī)互聯(lián)起來，集變電站保護(hù)、測控、監(jiān)視、以及遠(yuǎn)程調(diào)度管理等功能為一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站內(nèi)部所有電氣一、二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)視、特征數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸分析、以及微機(jī)保護(hù)調(diào)度通信等智能自動(dòng)化功能。數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要技術(shù)支撐，是智能電網(wǎng)中重要的變電、配電單元，其自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)改造具有非常大的研究意義。

1數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造建設(shè)要求。為了配合我國大參數(shù)、高電壓等級(jí)復(fù)雜大智能電網(wǎng)工程的建設(shè)發(fā)展，充分挖掘出電網(wǎng)系統(tǒng)中的節(jié)能潛力，創(chuàng)造出更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，有必要結(jié)合先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、電力電子技術(shù)、電力通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，促進(jìn)智能電網(wǎng)工程的快速穩(wěn)定建設(shè)發(fā)展。

數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是指按照變電站IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)，將整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分由間隔層、過程層、變電站層三大部分組成。其中變電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造中主要采用電子式電壓（電流）互感器、智能控制終端等具有數(shù)字化功能接口的智能電氣一次設(shè)備，利用智能化IED電子裝置實(shí)現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸，然后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，利用IEC61850中的相關(guān)通信服務(wù)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)特征電參量數(shù)據(jù)、控制信號(hào)、保護(hù)跳閘命令等數(shù)據(jù)信息的采集、遠(yuǎn)程傳輸、動(dòng)態(tài)運(yùn)算分析、和數(shù)據(jù)資源的實(shí)時(shí)共享互操作。同時(shí)利用光纖等通信傳輸媒介代替常規(guī)的控制（信號(hào)）電纜，實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的集成化、網(wǎng)絡(luò)化、操作程序化、智能化等二次功能。由計(jì)算機(jī)、智能IED電子設(shè)備等按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)劃操作條件和操作順序，利用智能自動(dòng)模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工操作模式完成對(duì)電氣設(shè)備倒閘等操作任務(wù)。

2數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)改造方案。變電站電氣一次設(shè)備操作控制智能自動(dòng)化、二次設(shè)備測控保護(hù)集成網(wǎng)絡(luò)化、以及變電站綜合調(diào)度運(yùn)行管理節(jié)能經(jīng)濟(jì)化是常規(guī)變電站進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)字智能化技術(shù)升級(jí)改造的重要要求?；贗EC61850國際標(biāo)準(zhǔn)的智能數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與常規(guī)基于IEC60870標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)其雖然都是將變電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為過程層、間隔層和變電站層三層，但是基于IEC61850的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用智能一次設(shè)備代替了常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的感應(yīng)式互感器，實(shí)現(xiàn)了就地將模擬電參量的采集并向數(shù)字量的轉(zhuǎn)變，并利用GOOSE通信總線等實(shí)現(xiàn)了不同智能IED電子設(shè)備間數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)共享?；贗EC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯架構(gòu)比較如圖1所示：

a)IEC60870常規(guī)通信規(guī)約的常規(guī)變電站b)IEC61850國際通信規(guī)約數(shù)字化變電站

圖1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)邏輯網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

從圖1可知，數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)通信媒介的基礎(chǔ)上，通過變電站電氣設(shè)備現(xiàn)地智能終端等實(shí)現(xiàn)變電站信息數(shù)字化、信息資源的集成共享互操作等智能自動(dòng)化功能。

3數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)改造技術(shù)要點(diǎn)

3.1 過程層設(shè)備技術(shù)要點(diǎn)。對(duì)110kV及以上電壓等級(jí)變電站在進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造過程中，要用帶有數(shù)字信號(hào)輸出的獨(dú)立的智能電子式互感器設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的感應(yīng)式互感器；對(duì)于10/35kV電壓等級(jí)互感器而言宜采用低功耗的智能數(shù)字一體化互感器。并采用雙重化保護(hù)裝置使用電子式互感器內(nèi)部傳感模塊與智能合并單元進(jìn)行冗余搭配，采用多回路供電電源提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)過程層智能終端運(yùn)行可靠性。變電站中特征電參量等數(shù)據(jù)信息的采樣是實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)字智能化功能的重要基礎(chǔ)保障。常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行模擬量采樣時(shí)，由于受到當(dāng)時(shí)技術(shù)水平等因素的制約，只能根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的不同功能和業(yè)務(wù)需求利用對(duì)應(yīng)獨(dú)立的設(shè)備完成。而在數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于要系統(tǒng)變電站數(shù)據(jù)信息的集成共享智能網(wǎng)絡(luò)化功能，就需要考慮適用不同業(yè)務(wù)功能的智能自動(dòng)化設(shè)備。智能終端設(shè)備利用其內(nèi)部相關(guān)功能單元，實(shí)現(xiàn)就地將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)特征電參量采樣值的一致化和歸一化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采樣轉(zhuǎn)換，為數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造提供了重要的基礎(chǔ)保障。

3.2 間隔層設(shè)備技術(shù)要求

數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中間隔層設(shè)備應(yīng)選用模塊化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化的保護(hù)、測控、以及其它智能IED電子設(shè)備，不僅便于操作維護(hù)，同時(shí)可以是實(shí)現(xiàn)不同智能IED電子設(shè)備間互操作和服務(wù)節(jié)點(diǎn)資源的實(shí)時(shí)共享。數(shù)字化自動(dòng)化系統(tǒng)中間隔層測控保護(hù)等智能自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)均按照變電站IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)建模，并能與站控層相關(guān)通信管理主機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)通信。所有間隔層中的智能IED設(shè)備均具有同一的語言描述，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)節(jié)點(diǎn)間動(dòng)態(tài)連接數(shù)據(jù)資源共享服務(wù)等功能，即所有間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約均需按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)象抽象化描述和數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換。間隔層應(yīng)具有非常穩(wěn)定的運(yùn)行特性，任何網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行工況條件下得流量沖擊等，間隔層單元的裝置均不能出現(xiàn)死機(jī)或重啟現(xiàn)象，確保整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行高效穩(wěn)定性。

3.3 變電站層設(shè)備技術(shù)要求。站控層是整個(gè)數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，其設(shè)備應(yīng)包括主機(jī)、操作員工作站、工程師工作站、遠(yuǎn)動(dòng)GPS通信裝置、遠(yuǎn)動(dòng)操作站、保信子站、五防子系統(tǒng)、以及其它服務(wù)功能的智能IED接口設(shè)備等。變電站層通過2級(jí)高速通信網(wǎng)絡(luò)匯總整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并通過內(nèi)部相關(guān)程序不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

結(jié)束語。數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)改造是一個(gè)涉及專業(yè)多、技術(shù)強(qiáng)的復(fù)雜大系統(tǒng)。建設(shè)以光電式互感器、智能終端設(shè)備、集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)層與層以及層間的數(shù)據(jù)信息無縫通信智能服務(wù)操作，最大限度地滿足變電站自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息資源的時(shí)尚共享和系統(tǒng)集成智能化要求。

[1]廖斌,仇宏祥.標(biāo)準(zhǔn)化的智能電網(wǎng)提升電網(wǎng)安全[J］.上海電力，2006 （06）:584-587.

[2]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用展望[J].華東電力,2006,34(8)47-53.

[3]張沛超,胡炎,侯偉宏.IEC61850全數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的分層馬爾科夫模型 [J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2010，30（2）：28-32.