許 奎 董士珍 李錄兵

（中國煤炭科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院 湖北 武漢 430064）

1 數(shù)字化變電站的特點(diǎn)

數(shù)字化變電站是指采用電子式互感器、智能化開關(guān)等智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在先進(jìn)通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。在邏輯結(jié)構(gòu)上分為三個層次：“過程層”、“間隔層”、“站控層”。各層次內(nèi)部和層次之問采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。過程層設(shè)備主要包括電子式互感器、智能一次設(shè)備等，主要完成開關(guān)量和模擬量的采集以及控制命令的發(fā)送等與一次設(shè)備相關(guān)的功能。間隔層設(shè)備由按間隔對象配置的測控裝置、保護(hù)裝置、計(jì)量裝置以及與接人其他智能設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備等構(gòu)成。實(shí)施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能，實(shí)施本間隔操作閉鎖功能。站控層由傳統(tǒng)意義上的后臺監(jiān)控系統(tǒng)、工程師站、遠(yuǎn)動服務(wù)器等構(gòu)成，通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時數(shù)據(jù)信息、不斷刷新實(shí)時數(shù)據(jù)庫、按時登錄歷史數(shù)據(jù)庫、按既定協(xié)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或控制中心、接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行。

2 數(shù)字化變電站運(yùn)行時的問題及解決方案

1）數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)不準(zhǔn)確的問題。在數(shù)字化變電站中進(jìn)行傳輸?shù)亩际菙?shù)字信號。通過電子互感器采集模擬信號，然后轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，然而，數(shù)字信號需要有同步時鐘，模擬信號不需要。如果有一個間隔的信號丟失，那么將會造成整個間隔層的保護(hù)都無法動作。由于設(shè)備的缺陷，信號丟失也很容易發(fā)生，除此之外，如果同種設(shè)備之間的數(shù)值轉(zhuǎn)換的計(jì)算方法不同，采用的精度不同，也將造成數(shù)據(jù)傳輸錯誤的發(fā)生。解決的辦法是采用精度比較高的設(shè)備或者采用放大系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，減少誤差備用電源的不穩(wěn)定性。所以說要想順利的建設(shè)數(shù)字化變電站，應(yīng)該全面的對能影響到數(shù)字化變電站建設(shè)的各個因素進(jìn)行詳細(xì)的考察和分析，盡量減小誤差，以提高電氣測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。我們應(yīng)該改變思路，綜合全面的去考慮問題。首先在采用設(shè)備層面上要有一定的改進(jìn)。在過程層中應(yīng)該采用電子式PT／CT，以及智能化的開關(guān)設(shè)備。數(shù)字化變電站中的交流采樣這一部分，應(yīng)該取消所有測試和保護(hù)裝置，讓所有設(shè)備的信息和數(shù)據(jù)得到無暢通的交流和共享。并且嚴(yán)格按照IEC61850通信協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的交流和互相傳輸。

2）變電站內(nèi)部的備用電源不可靠。以前，采用的是站內(nèi)直流和逆變的方式作為變電站的備用電源，用于故障或者事故情況下對站內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行供電。但是站內(nèi)直流不穩(wěn)定，因此故障時通信設(shè)備工作不正常，甚至有時候會造成事故相關(guān)狀態(tài)信息的丟失。UPS是一種含有儲能裝置，并且以逆變器作為主要組成部分的恒壓恒頻不間斷電源，主要用于計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)或者其他電力電子設(shè)備的電力供應(yīng)，其電壓波形精度高，頻率穩(wěn)定，能夠承受電網(wǎng)的電能波形波動，電能間斷甚至短時的停電，具有低輸出阻抗的特點(diǎn)，因此作為變電站的備用電源，能夠提高變電站在事故之后的通信傳輸效率。

3）由于保護(hù)裝置本身的缺陷誤發(fā)報文，造成斷路器誤動作。由于電力系統(tǒng)或變電站本身的信號抖動，變電站中的保護(hù)裝置可能發(fā)出動作信號，斷路器動作，造成供電可靠性降低?？梢酝ㄟ^升級全站的保護(hù)程序，增加消除抖動的延時，增強(qiáng)抗干擾的能力。

4）數(shù)字化變電站中所有電氣設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)信息互相操作和共享，在各個系統(tǒng)之間信息的采集，數(shù)據(jù)的計(jì)算以及控制命令的形成都是由多部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中央處理器控制的。如何更好的控制信息的傳輸，保證其穩(wěn)定性，做到信息采集同步而又使得保護(hù)命令得到快速的輸出，這是一個很難解決的問題。數(shù)字化變電站要適應(yīng)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)，在適應(yīng)的基礎(chǔ)上更要提高網(wǎng)絡(luò)的通信速度，并且應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)的符合數(shù)字化變電站需求的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的通信協(xié)議。如何將當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)更好的在數(shù)字化變電站中加以利用，同時又該如何更好的把數(shù)字化變電站融人當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)當(dāng)中去，這是值得我們思考的一個問題。在不阻礙所有通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息互通共享的同時，也應(yīng)對信息進(jìn)行有效的監(jiān)控，監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)我們應(yīng)該使用星型獨(dú)立雙網(wǎng)，這種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模式比環(huán)形網(wǎng)絡(luò)形式相對來講結(jié)構(gòu)更簡單，配置更簡潔，而且更能有效的降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴形成的可能性。而監(jiān)控層和信息數(shù)據(jù)層所工作的內(nèi)容和性質(zhì)是不同的，同時也為了更好的保護(hù)信息數(shù)據(jù)的安全性，解決方案是過程層和監(jiān)控層的通信網(wǎng)絡(luò)從物理設(shè)備上分開，進(jìn)行各自管理。而對于超高壓的變電站，過程層應(yīng)該推薦按電壓的不同等級分開組網(wǎng)，這樣有效的提高了資源共享的效率，充分保證資源的流通速度。

5）通信協(xié)議的不完善

IEC61850通信協(xié)議是由IEC制定的，它是關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它制定的目的是為了使不同廠商的產(chǎn)品具有互操作性。然而IEC61850通信協(xié)議卻存在很多問題，并不完善。比如說針對數(shù)字化變電站的安全性上，它并沒有做任何明確的規(guī)定。同時協(xié)議本身所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)性和開放性就會對數(shù)字化變電站的安全建設(shè)帶來潛在的隱患。我們在建設(shè)數(shù)字化變電站的過程中，就如何完善IEC61850通信協(xié)議，如何保證二次系統(tǒng)信息的確定性，可用性，保密性和完整性，這些都是我們所要考慮和解決的問題。因此，在建設(shè)數(shù)字化變電站的初期應(yīng)該制定嚴(yán)格的工作規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該嚴(yán)格按照IEC61850通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行建設(shè)，在應(yīng)用技術(shù)框架的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字化變電站的特征，在制定標(biāo)準(zhǔn)不夠完善的情況下及時進(jìn)行補(bǔ)充。在建設(shè)變電站的過程中，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)水平和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究全新的檢驗(yàn)方式和手段，綜合運(yùn)用新的科學(xué)技術(shù)，建立扎實(shí)，完善并且可靠的保障機(jī)制，使得數(shù)字化變電站的建設(shè)更加順利。比如說我們在建設(shè)數(shù)字化變電站之前，要充分的考慮到電子式互感器對線路差動的影響，電壓并列和電壓切換等種種情況的出現(xiàn)并想到用什么樣方法解決各自的問題。只有這樣，才能使數(shù)字化變電站在建設(shè)的過程中做到有備無患。

3 結(jié)束語

數(shù)字化變電站采用的是高智能化的設(shè)備，在它的設(shè)計(jì)、運(yùn)行階段都會出現(xiàn)各種各樣的問題。本文通過分析數(shù)字化變電站的技術(shù)特點(diǎn)，針對數(shù)字化變電站在實(shí)際運(yùn)行中的安裝調(diào)試和日常維護(hù)問題，提出了可行的解決方案。

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