變電站數(shù)字化改造問題之我見

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)逐漸在各個領(lǐng)域與行業(yè)得到了推廣與應(yīng)用。而在電力行業(yè)中，變電站作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，也逐漸開始進(jìn)行數(shù)字化的研究與改造。本文中，筆者將就變電站數(shù)字化改造的相關(guān)問題進(jìn)行簡要闡述。

【關(guān)鍵詞】變電站；數(shù)字化改造；技術(shù)特點(diǎn)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展與使用，越來越多的行業(yè)選擇進(jìn)行數(shù)字化改造，以此來實(shí)現(xiàn)行業(yè)的進(jìn)步。電力行業(yè)在這個大趨勢下積極進(jìn)行了數(shù)字化的研究與改造，尤其是對傳統(tǒng)的RTU變電站和綜合自動化變電站進(jìn)行數(shù)字化改造，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理與控制，可以更好的進(jìn)行電力配送，在提升經(jīng)濟(jì)效益的同時，實(shí)現(xiàn)了為人民服務(wù)的宗旨。

一、變電站數(shù)字化改造的技術(shù)特點(diǎn)

首先，引用先進(jìn)的光電式互感器和GOOSE報(bào)文機(jī)制，前者可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的傳輸，后者可以保證重要信息能夠按照優(yōu)先級進(jìn)行傳輸，并且很好的提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的相應(yīng)速度，同時會對系統(tǒng)保護(hù)功能的靈敏度與可靠性有一個質(zhì)的提升。其次，使用100-Mbit/s冗余光線以太網(wǎng)和全新的IEC61850的光以太網(wǎng)交換機(jī)，這樣可以對VLAN進(jìn)行有效的劃分，并降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，減少網(wǎng)絡(luò)流量，進(jìn)而保證網(wǎng)絡(luò)得到安全隔離，來提高通信的效率。再次，使用網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備和支持GOOSE事件模型的新型數(shù)字式微機(jī)保護(hù)，這樣可以保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的告訴傳輸，以及快速的執(zhí)行命令。最后，基于全新的IEC通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化變電站的結(jié)構(gòu)分層，即分為過程層，間隔層與站控層。并且使用智能終端與傳統(tǒng)開關(guān)相結(jié)合的模式，可以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化，進(jìn)而節(jié)約了成本，節(jié)省了改造的時間。

二、變電站數(shù)字化改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

進(jìn)行變電站數(shù)字化改造，是為了在保證一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)之上，使用全新的IEC61850通信協(xié)議技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變電站的系統(tǒng)分層，進(jìn)而使設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)信息共享與相互操作。（1）過程層。過程層是作為一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的數(shù)據(jù)層，其包括的數(shù)據(jù)主要有三類：一是設(shè)備實(shí)時的電氣量監(jiān)測數(shù)據(jù)，如電流，電壓幅值與相位等。二是一次設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，如變壓器，隔離開關(guān)，斷路器與母線等進(jìn)行的狀態(tài)監(jiān)測。三是一次設(shè)備的操作控制數(shù)據(jù)，如斷路器，隔離開關(guān)，變壓器與電容器等的操作控制。而在過程層中的主要設(shè)備可以分為兩類：一是光電或電子式互感器，它的功能是可以提供一次設(shè)備實(shí)時的電氣量監(jiān)測數(shù)據(jù)。二是智能終端與GOOSE網(wǎng)絡(luò)，它的功能是可以提供并傳輸一次設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和一次設(shè)備的操作控制數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。GOOSE是指在IEC61850的通用變電站事件模型的基礎(chǔ)之上，發(fā)生的控制事件。GOOSE網(wǎng)絡(luò)可以保證數(shù)據(jù)在系統(tǒng)范圍內(nèi)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的輸入與輸出，它提供的高效方法，可以實(shí)現(xiàn)多路廣播服務(wù)面向不同物理設(shè)備，同一時間傳輸相同的變電站事件信息。而且如果數(shù)據(jù)發(fā)生變化，裝置就會自動刷新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)域，之后按照設(shè)定的重發(fā)時間，再次發(fā)送數(shù)據(jù)，通過配置數(shù)據(jù)“訂閱者”信息可以及時更新緩沖區(qū)域的數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性與可靠性。（2）間隔層。應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)字式微機(jī)保護(hù)與測控裝置，以及數(shù)字式計(jì)量電能表，可以保證數(shù)字化過程層之間的各個設(shè)備間進(jìn)行無縫聯(lián)接。這樣可以使過程層設(shè)備實(shí)現(xiàn)高度的數(shù)字化，進(jìn)而變革了傳統(tǒng)意義上二次設(shè)備的保護(hù)裝置。其中，多模光纖以其細(xì)小簡單和功能強(qiáng)大的特點(diǎn)取代了傳統(tǒng)的粗大繁雜與功能單一的二次電纜，成為了二次信息的傳輸載體。同時，以簡單方便的單根多模光纖輸入，代替了傳統(tǒng)計(jì)量電能表中復(fù)雜的三相四線接法輸入，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化改造。（3）站控層。使用100-Mbit/s冗余光纖以太網(wǎng)，可以借助高速網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時匯總?cè)镜臄?shù)據(jù)信息，并實(shí)時更新數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)既定的規(guī)約，將數(shù)據(jù)信息傳輸給遠(yuǎn)動主站與調(diào)度端，同時接收與調(diào)度端的命令，及時下達(dá)到間隔層與過程層并使其執(zhí)行。并且可以實(shí)現(xiàn)后臺VQC電壓無功調(diào)節(jié)，以及在線能夠編程的全站操作閉鎖控制?？梢詫?shí)現(xiàn)站內(nèi)隨時隨地的監(jiān)控與查詢事件，打印波形報(bào)告等。還可以實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)，在線修改間隔層與過程層設(shè)備的定值參數(shù)等。除此之外，SNTP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)對時方案的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)對時方式的更新，它對二次系統(tǒng)設(shè)置的同一時鐘，能保證全站設(shè)備的時鐘同步，使設(shè)備按照同一個時間基準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)延時進(jìn)行對時，進(jìn)而改變過去的硬接線的對時方式。（4）應(yīng)用IEC61850通信規(guī)約。使用全新的IEC61850通信規(guī)約，能將變電站進(jìn)行分層。其中，變電站層與間隔層的網(wǎng)絡(luò)，使用MMS，TCP/IP以太網(wǎng)或者光纖網(wǎng)；間隔層與過程層間的網(wǎng)絡(luò)，是單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸以太網(wǎng)。而且站內(nèi)智能電子設(shè)備也使用統(tǒng)一協(xié)議，借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。其具有面向?qū)ο蠼?、抽象通信服?wù)接口、面向?qū)崟r服務(wù)等特點(diǎn)。

對變電站進(jìn)行數(shù)字化改造，可以解決因?yàn)閭鹘y(tǒng)變電站自身局限性而出現(xiàn)的諸多問題，還可以提高站內(nèi)管理效率與信息傳遞效率，進(jìn)而使電力行業(yè)更好的與國際接軌，增強(qiáng)其競爭力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李逸榮，夏紅軍，唐建民．?dāng)?shù)字化變電站技術(shù)淺析[J]．農(nóng)村電氣化．2008（1）

[2]李強(qiáng)，黎洋，劉秋英．?dāng)?shù)字化變電站給繼電保護(hù)專業(yè)帶來的革新與挑戰(zhàn)[J]．電工電氣．2011（5）