周新潔

摘 要 目前，數(shù)字化變電站自動化技術在我國的發(fā)展相對歐美國家和日本來說還未發(fā)展成熟，有關這方面的理論、實際經(jīng)驗和技術尚且不甚完備。因此，本文致力于數(shù)字化變電站的科學設計。先說明論述數(shù)字化變電站的概念，然后根據(jù)利用這些理念，設計一個35kV數(shù)字化變電站。

【關鍵詞】數(shù)字化變電站 IEC61850 自動化技術

數(shù)字化變電站自動化技術被大范圍地使用，有利于我過相關技術的進一步發(fā)展和創(chuàng)新，這種技術能夠改善實際的操作環(huán)境，不拋棄原有的基礎而在此之上進一步發(fā)展。這樣一來，原有的相關設備不至于全全拋棄，導致極大的浪費。它與電網(wǎng)的發(fā)展息息相關，因此對于它的研究方向也不應偏離電網(wǎng)，在未來，我們將探討出成熟的相關理論和發(fā)展新的技術，推動我國電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

1 數(shù)字化變電站及其自動化技術

數(shù)字化變電站系統(tǒng)是一種極具綜合性和只能性的數(shù)字化系統(tǒng)。它由三個層次構成。首先來說變電站層，這個層的關鍵設備主要的作用是統(tǒng)計即時的數(shù)據(jù)信息，充分地利用歷史數(shù)據(jù)庫，改善原有的數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)傳輸進總控室，同時還能在間隔層和過程層中執(zhí)行。其次來說一說第二層間隔層，它主要設備的設定主要用于統(tǒng)計及時信息，執(zhí)行關閉功能。最后介紹過程層，它的主要功能有對設備的運行參數(shù)進行統(tǒng)計與在線監(jiān)測，控制驅動，實施執(zhí)行命令。隨著技術的改進，信息處理、網(wǎng)絡技術等技術在在變電站的二次設備中應用成熟。數(shù)字化變電站的二次設備比起常規(guī)變電站來說，它能簡化變電站的二次接線，進一步提高安全度和運行的平穩(wěn)度，同時又能夠節(jié)省運行維護成本。

數(shù)字化變電站自動化技術重點在于自動化，它在信息處理方面的全過程都能實現(xiàn)自動化，將信息轉化成數(shù)據(jù)，計算機再自動處理，用不著人為操作。這樣一來，大大便利了對電力仿真實驗室的建立以及自動化技術的深度研究。

2 實例設計

設計是人們開展實踐的實驗田，在任何方面，設計都是自己同競爭對手拉開差距的關鍵策略，設計作為實踐的參考和對照表，作為活動的方向標，對于實際具有重大的指導作用，當設計完成之后，通過模擬實踐，得出結果，不僅可以節(jié)約成本和時間，對于一些比較危險的實驗來說，也避免了風險。在此以一個典型接線的35kV變電站為例，對其進自動化變電站設計。

2.1 配置方案

本設計按照常規(guī)的35kV變電站設計，兩臺載調壓變壓器，兩段35kV母聯(lián)，兩路進線。其中一條進線帶一臺35kV站變，旨在給所用變作備用電源以防意外，兩段母線有五路出線的10kV母聯(lián)，然后再往這兩條10kV的母線上接入兩組電容器。

綜合自動化變電站用組屏安裝，在兩母線上，依次配置一臺多饋線保護裝置，兩段母線利用這種保護裝置即可為各饋線，10kV進線。兩套保護裝置各組一個屏。多饋線保護置于主控室或10kV高壓室，這種保護裝置能夠兼顧5條10kV饋線的監(jiān)控與保護作用和母聯(lián)的保護作用。

2.2 三層結構網(wǎng)絡設計

過程層的主要設備主要是一次設備電子式互感器和智能斷路器。需要這些設備加上智能終端后，能夠新增兩個功能，一是獲得狀態(tài)監(jiān)測功能，第二給是可以進行信號的數(shù)字式轉換。智能斷路器的安裝可以實現(xiàn)數(shù)字通訊。間隔的劃分，按照斷路器間隔來說主要有設備有數(shù)字式測控裝置、計量裝置以及數(shù)字式保護裝置。變電站層的主要設備有兩個，一是監(jiān)控主機，第二個是遠動通信機。

組網(wǎng)原則需要充分考慮到過程層的數(shù)據(jù)交換問題，應該按照電氣間隔以及面向功能組網(wǎng)。同時在數(shù)據(jù)傳輸實時性和可靠性得到保障的基礎下使網(wǎng)絡結構達到最簡。實際操作中，根據(jù)母線所處的位置，對10kV電壓等級的各間隔設置兩段網(wǎng)絡，分布在相應網(wǎng)絡上的電子式互感器就能夠直接地通過交換機，使用相應片段的母線電壓采樣值，這樣一來，兩段網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)流量就可以縮減一部分。

35kV母聯(lián)及10kV母聯(lián)部分網(wǎng)組上各為一間隔，這兩部分的電子式電壓或電流互感器從一次側采集到信號后，合并單元按照標準準確規(guī)范地處理采樣值，然后采樣信息通過間隔內的以太網(wǎng)交換機，最后傳輸?shù)竭^程層環(huán)網(wǎng)中。實現(xiàn)有用信息在過程層網(wǎng)絡上的共享，并且還能夠被監(jiān)控和保護。

2.3 一次設備的選取

同傳統(tǒng)變電站相比，采用的通信標準能夠對數(shù)據(jù)信息進行轉換和傳遞共享，數(shù)據(jù)的可靠性、及時性能優(yōu)良。

電子式互感器是變電站的一個十分重要的組成設備。在電子式互感器的選擇上，35kv進線、母聯(lián)合饋線上，統(tǒng)統(tǒng)選取有一個保護級、一個測量級輸出的電流互感器。而對于35kV母線，則有稍許不同，是選取有一個保護級或者一個測量級輸出的、帶有零序開口電壓輸出的電子式電壓互感器而不是電流互感器。

2.4 數(shù)字化變電站二次設備的選擇

網(wǎng)絡化二次設備的組成中，主要有變壓器、線路測控保護單元以及備用電源自投裝置等。

在保護單元的選取上，各單元都是通過電子式互感器得以收集并且通過以太網(wǎng)進行信息傳遞。我國有很多的保護裝置都通過了現(xiàn)場運行實驗，保護單元的類似產品比如說PST1200變壓器等。另外還有PWF光數(shù)字式保護測試儀，這個保護裝置按照IEC61850標準直接輸出光電信號，能夠滿足新型數(shù)字式保護裝置調試要求。

2.5 基于Opnet網(wǎng)絡仿真軟件的仿真實驗

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)并加以補充，對35kV變電站的設計進行仿真實驗，所用的仿真軟件Opnet為網(wǎng)絡仿真軟件。在Opnet系統(tǒng)中有Ethernet-kstn-dv節(jié)點模型，它帶有節(jié)點本身的網(wǎng)絡控制信息。這個軟件的功能十分強大，能夠對間隔層內的各種通信節(jié)點進行仿真，并傳遞信息。其他方面，比如說對定時數(shù)據(jù)通信行為進行仿真模擬實驗時，可以采用Video onforence服務，需要對突發(fā)性的數(shù)據(jù)下傳行為進行仿真模擬實驗時，可以采用FTP服務。

3 結束語

本文通過實例設計，給相應的應用建設從網(wǎng)絡的組建到仿真實驗軟件的選取都提供了一個非常具體方案，因此具有很強的操作性。數(shù)字化變電站能夠提供一個更優(yōu)質的電網(wǎng)運行環(huán)境。目前，我國對于這方面的研究已經(jīng)有了重大成果，在國際上，我國相關方面的研究也占據(jù)了一定的席位，但這還遠遠不夠，它的發(fā)展是一個長期的過程，我們還需要做更多的努力，在探索中總結數(shù)字化變電站自動化技術應用上最優(yōu)設計方案。在實踐中不斷總結經(jīng)驗和磨礪技術，為今后建設提供一個更加經(jīng)濟和優(yōu)質的方案。

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作者單位

曲阜師范大學日照校區(qū) 山東省日照市 276826