數(shù)字化變電站建設(shè)的可行性分析

郭　偉

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)天煜公司，山西　晉城　048006）

數(shù)字化變電站建設(shè)的可行性分析

郭偉

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)天煜公司，山西晉城048006）

摘要：在對(duì)數(shù)字化變電站概念特征及主要組成介紹的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站的比較，對(duì)數(shù)字化變電站建設(shè)的可行性進(jìn)行探討，推動(dòng)集團(tuán)公司電網(wǎng)向數(shù)字化發(fā)展提供重要參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；一體化通信平臺(tái)；數(shù)字化設(shè)備

1　數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施

（1）一次設(shè)備：電子式互感器，智能開(kāi)關(guān)。

（2）二次設(shè)備：通信網(wǎng)絡(luò)、模擬信號(hào)、邏輯信號(hào)、光纖、網(wǎng)絡(luò)。

2　數(shù)字化變電站的主要組成

2.1統(tǒng)一的信息平臺(tái)

數(shù)字化變電站利用高速以太網(wǎng)構(gòu)成變電站數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建立在IEC61850通信技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上，按分層分布式來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作性。IEC61850依據(jù)功能分解、數(shù)據(jù)流和信息建模三方面完成監(jiān)視、控制和繼電保護(hù)三大功能。從邏輯上，將變電站的通信體系分為變電站層、間隔層、過(guò)程層。變電站層負(fù)責(zé)人機(jī)接口、報(bào)警和事件處理等功能，間隔層負(fù)責(zé)控制、自動(dòng)保護(hù)、計(jì)量、記錄等功能，過(guò)程層主要完成與一次設(shè)備相關(guān)的功能，如開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集以及控制命令的執(zhí)行等。

2.2數(shù)字設(shè)備

2.2.1非常規(guī)互感器

國(guó)際上將有別于傳統(tǒng)的電磁型電流、電壓互感器的新型互感器統(tǒng)稱(chēng)為非常規(guī)互感器。其中，基于光電效應(yīng)的互感器稱(chēng)為光電式電流、電壓互感器；其余的泛稱(chēng)為電子式電流、電壓互感器。前者又稱(chēng)為無(wú)源式互感器，后者又稱(chēng)為有源式互感器。

2.2.2分布式數(shù)字化的繼電保護(hù)

分布式數(shù)字化繼電保護(hù)裝置是數(shù)字化變電站系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，當(dāng)前隨著國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)要求站內(nèi)空間分布的兩個(gè)或多個(gè)裝置共同協(xié)作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能的場(chǎng)合越來(lái)越多，例如，間隔層設(shè)備之間的防誤閉鎖、智能順序化控制等。在傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，這種功能的實(shí)現(xiàn)一般要求屏間錯(cuò)綜復(fù)雜的硬連線(xiàn)，而且控制功能基本固定，現(xiàn)場(chǎng)狀況的微小變化都可能使得相應(yīng)程序與接線(xiàn)隨之更改，不利于變電站長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行與維護(hù)，缺乏開(kāi)放性。IEC61850平臺(tái)恰好能有效地解決上述問(wèn)題，這首先得益于它面向?qū)ο?、立體化的數(shù)據(jù)模型。在變電站通訊域范圍內(nèi)，所有IED裝置節(jié)點(diǎn)模型中的任意信息都有其獨(dú)一無(wú)二的層次化標(biāo)準(zhǔn)引用名，通過(guò)該信息引用名，就可以快速準(zhǔn)確地定位到所需信息具體的裝置和邏輯節(jié)點(diǎn)，而定位到該邏輯節(jié)點(diǎn)就可以獲得其當(dāng)前狀態(tài)信息和它的一些標(biāo)準(zhǔn)控制接口，而不必知道該信息體究竟分布在系統(tǒng)的具體物理位置，為裝置間信息交互和內(nèi)部函數(shù)調(diào)用提供了共同的依據(jù)。這是IEC61850區(qū)別于以往線(xiàn)性的、面向信號(hào)點(diǎn)規(guī)約的最大特點(diǎn)。

3　傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站與數(shù)字化變電站的比較

3.1設(shè)備配置

數(shù)字化變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，不需設(shè)單獨(dú)五防。有載調(diào)壓和無(wú)功投切由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)度，集控主站系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用，不設(shè)置獨(dú)立的控制裝置。相較傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站可減少設(shè)備投資。

3.2程序化操作

傳統(tǒng)變電站內(nèi)開(kāi)關(guān)倒閘操作需要兩名運(yùn)行人員，監(jiān)護(hù)人對(duì)著操作票讀“操作內(nèi)容”，操作人員復(fù)述核對(duì)正確后操作，操作完畢后由監(jiān)護(hù)人檢查開(kāi)關(guān)倒閘操作是否正確，操作一臺(tái)開(kāi)關(guān)需要5～10min。多臺(tái)開(kāi)關(guān)的倒閘操作需要重復(fù)多次，效率低下且容易發(fā)生誤操作。在數(shù)字化變電站中，操作人員只需要在就地或者遠(yuǎn)方操作模式下，通過(guò)人機(jī)界面輸入相應(yīng)操作程序命令即可，后臺(tái)系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)執(zhí)行操作人員命令，對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作，可以滿(mǎn)足一鍵式的程序化控制（如單一命令：運(yùn)行位置轉(zhuǎn)到冷備或檢修狀態(tài)等），提高操作效率和安全運(yùn)行水平。

4　分析和建議

數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分，結(jié)合集地方主網(wǎng)礦井的特性，為此向企業(yè)生活群提出以下建議：

（1）先行先試。在生活區(qū)或新建變電站中試行，進(jìn)行技術(shù)和人才儲(chǔ)備。

（2）逐步推廣。在企業(yè)生活群改建擴(kuò)建變電站中推廣運(yùn)用，總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)、完善軟實(shí)力建設(shè)。

（3）全面運(yùn)用。在企業(yè)生活群供電系統(tǒng)中全面運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站向智能電網(wǎng)跨越式發(fā)展。

為保障地方主網(wǎng)礦井的安全供電，我們應(yīng)本著“安全可靠、成熟適用、經(jīng)濟(jì)合理”的原則，拓寬思路，先行先試，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站向數(shù)字化變電站的跨越式發(fā)展，以尋求企業(yè)生活群數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)一步快速安全向前發(fā)展，打造更加清潔、高效、安全、可靠的供電系統(tǒng)。

5　結(jié)論

（1）數(shù)字化變電站具備設(shè)備狀態(tài)可視化功能（采集主要設(shè)備如變壓器、斷路器等）狀態(tài)信息，進(jìn)行可視化展示，可以改變現(xiàn)有大規(guī)模春季、秋季及節(jié)假日檢修頻次，向狀態(tài)檢修邁進(jìn)，可節(jié)省大量人力、物力的消耗。

（2）數(shù)字化變電站具備支撐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制：綜合利用變壓器自動(dòng)調(diào)壓、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備自動(dòng)投切等手段，支撐調(diào)度系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到優(yōu)化控制的目的，節(jié)能降耗效果明顯。

（3）經(jīng)實(shí)地調(diào)研洛陽(yáng)110KV金谷園變電站，其經(jīng)歷了傳統(tǒng)變電站、數(shù)字化變電站、智能化變電站三個(gè)發(fā)展階段。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：郭偉（1983-），男，本科，研究方向：機(jī)電一體化和電氣自動(dòng)化。