數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)

趙晨曦 李楚豫 陳添陽

摘要：為了保證變電站中各個設(shè)備能夠安全運行，進而保證電力系統(tǒng)的正常運行，進行對數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)的研究是非常有必要的。與此同時，變電站采用數(shù)字化運行手段將更少的依賴于常規(guī)的運行手段，將朝綜合化、自動化方向發(fā)展，進而保證電力系統(tǒng)的安全高效運行。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站;主要特征;關(guān)鍵技術(shù)

引言：

數(shù)字化變電站的發(fā)展說明了數(shù)字化技術(shù)正從變電站的二次設(shè)備向一次設(shè)備延伸，由于各種新技術(shù)沒有經(jīng)過一定時期的實踐檢驗，所以在現(xiàn)場應(yīng)用的穩(wěn)定性需要結(jié)合工程實際逐步完善。同時，由于目前大部分變電站都沒有經(jīng)過數(shù)字化改造，所以現(xiàn)有的常規(guī)變電站就可以為數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展提供應(yīng)用的平臺，而電網(wǎng)的發(fā)展也為變電站數(shù)字化技術(shù)提供契機。未來數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的成熟，將標志著新一代數(shù)字化電網(wǎng)的實現(xiàn)。但一些數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，如電子式互感器、智能斷路器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等還處于實際應(yīng)用的起步階段，需要進行大量的理論研究和運行經(jīng)驗的積累。

一、數(shù)字化變電站的主要特征

數(shù)字化變電站，應(yīng)用到了近年來高速發(fā)展的自動化、電子信息、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各類數(shù)據(jù)信息的高效處理，同時還可以實現(xiàn)各個變電站之間的協(xié)調(diào)運行。一般來說，數(shù)字化變電站的主要特征有：

（一）層次化

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的迅速處理，根據(jù)功能上的差別可對變電站的結(jié)構(gòu)進行層次上的劃分：間隔層，主要是應(yīng)用本間隔的數(shù)據(jù)信息對相關(guān)設(shè)備進行操作;過程層，主要用于實現(xiàn)與一次設(shè)備相關(guān)的接口功能;變電站層，則是對相關(guān)設(shè)備進行控制與管理，同時還能與遠端的信息中心進行數(shù)據(jù)的互通?？梢哉f，層次化的特征使得電力系統(tǒng)的運行效率更高，可靠性得到了保證。

（二）數(shù)字化

數(shù)字化，主要指的是數(shù)據(jù)采集方面，可利用自動化設(shè)備對相關(guān)的各項參數(shù)進行收集，包括電壓、電流等，并進行整體上的分析，以確保設(shè)備運行的穩(wěn)定無異常，而且還有效地實現(xiàn)了不同系統(tǒng)間的電氣隔離，進一步提升了測量數(shù)據(jù)的精度，為實現(xiàn)設(shè)備的信息化應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

（三）集成化

隨著科技的進步，在工業(yè)生產(chǎn)中人們都在追求功能上的集成化，以便于管理和控制。在數(shù)字化變電站，人們則是通過對分散的各項裝置進行一定程度的整合，同時將不同設(shè)備的相應(yīng)功能，比如監(jiān)測功能、信息處理功能等整合到同一個設(shè)備上，從而實現(xiàn)功能上的優(yōu)化，節(jié)省了購買設(shè)備的成本，擴大了企業(yè)效益。

（四）智能化

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在設(shè)備的操作上變得越來越智能化。在運行過程中，應(yīng)用到了許多先進的自動化控制技術(shù)以及各類傳感技術(shù)，因此能夠根據(jù)需要對不同的開關(guān)進行控制，而且還能對設(shè)備的運行情況進行自檢等。此外，很多日常管理工作以及數(shù)據(jù)信息的記錄、分析等都能夠通過計算機來實現(xiàn)，不僅效率更高，也避免了資源的浪費，在變電站出現(xiàn)故障時，還能迅速查找原因并給出維修意見。

二、數(shù)字化變電站中的關(guān)鍵技術(shù)

由于用戶對供電質(zhì)量、可靠性要求以及電壓等級和電網(wǎng)容量的不斷提高，電力電子、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和信號處理等技術(shù)日漸成熟，所以變電站一次設(shè)備智能化、自動化成為發(fā)展的必然趨勢。當前，該技術(shù)主要是智能斷路器、集成型智能開關(guān)以及電子式電流電壓互感器等設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。

（一）電磁抗干擾技術(shù)

電磁抗干擾技術(shù)主要用于數(shù)字化變電站的設(shè)備狀態(tài)檢修過程中，保證收集的變電站設(shè)備運行參數(shù)的準確性。在數(shù)字化變電站設(shè)備檢修的過程中使用了大量的電子傳感器設(shè)備和計算機處理設(shè)備，這些設(shè)備會受到電磁信號的干擾，導致設(shè)備狀態(tài)檢修收集的設(shè)備運行參數(shù)出現(xiàn)誤差，致使無法正確的檢修出存在問題的設(shè)備，無法確保變電站的正常運行。我們可以通過將變電站內(nèi)部的電磁頻率的檢測加入設(shè)備狀態(tài)檢修的過程，來避免這種問題的出現(xiàn)，這個過程需要監(jiān)測變電站現(xiàn)場的電磁頻率。提前測定變電站設(shè)備的電磁兼容性能力，確定其是否具備抗干擾的能力。加大變電站設(shè)備屏蔽接地情況的檢測力度，嚴格管理變電站內(nèi)部可能產(chǎn)生電磁干擾的器件，繼而避免變電站設(shè)備受到電磁的干擾，安全穩(wěn)定地運行。

（二）數(shù)字化回路狀態(tài)檢測技術(shù)

回路保護系統(tǒng)是變電站的主要組成結(jié)構(gòu)，在變電站回路狀態(tài)檢修中起到非常重要的作用。回路保護系統(tǒng)主要由電纜和繼電器組成，它們將變電站設(shè)備的運行狀態(tài)有效的收集在一起?；芈繁Ｗo系統(tǒng)比較分散，無法獲得整體性的數(shù)據(jù)，難以進行管理。所以我們需要采用整體化的管理方式來對回路保護系統(tǒng)進行管理，進而將變電站的設(shè)備檢修狀態(tài)進行整體化的提升。

（三）數(shù)字化系統(tǒng)檢修技術(shù)

數(shù)字化變電站的設(shè)備狀態(tài)檢修要同時兼顧一次設(shè)備狀態(tài)檢修和設(shè)備的二次狀態(tài)檢修，不能只重視其中一個，而忽略了對另一個的檢修。在設(shè)備狀態(tài)檢修過程中，要明確一次設(shè)備狀態(tài)檢測過程中出現(xiàn)的問題，及時對問題進行處理，保證設(shè)備運行的安全性和可靠性。通過在變電站中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，簡化變電站設(shè)備的操作步驟，提升變電站內(nèi)部設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性。

三、數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于對通信結(jié)構(gòu)還缺少明確的規(guī)定，而且對不同設(shè)備之間的接口也還未制定嚴格的標準，因此，各個生產(chǎn)商只是按照客戶所提出的具體要求進行設(shè)計。在當前常用的IEC61850標準中，是利用以太網(wǎng)作為基本的通信技術(shù)來使用的，并未對具體的網(wǎng)絡(luò)形式進行過多的限制，所以說，隨著技術(shù)的發(fā)展與進步，網(wǎng)絡(luò)化水平將越來越高，同一個網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒉煌南到y(tǒng)融合到一起。如此一來，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)變電站與管理中心之間的網(wǎng)絡(luò)連接，而且能夠?qū)崿F(xiàn)各個變電站之間的網(wǎng)絡(luò)連接。

當然，數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在還遠未成熟，所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還要經(jīng)過長時間的檢驗，因此在實際應(yīng)用中的性能需要根據(jù)現(xiàn)場的反饋加以完善。同時，考慮到當前還有很多的變電站沒有進行數(shù)字化技術(shù)改造，也就能夠為相關(guān)技術(shù)的未來發(fā)展提供實踐的平臺，而電力系統(tǒng)的發(fā)展也為變電站的數(shù)字化升級創(chuàng)造了條件。隨著數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟，將進一步推動新型電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。但是，我們也必須意識到，很多數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)還處在起步階段，還存在著很多的問題和不足，還需要結(jié)合工作實踐進行大量的理論研究以及經(jīng)驗積累。

結(jié)束語：

總的來說，隨著經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，可靠性高、安全性好的數(shù)字化變電站得到了越來越廣泛地應(yīng)用。而為了進一步提高變電站的安全穩(wěn)定性，進而確保電力網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)健康運行，就需要對其中的主要特征以及關(guān)鍵技術(shù)進行深入的研究，這有著非常高的現(xiàn)實價值。而且，數(shù)字化變電站技術(shù)水平的提高，能夠使得我們更少的去依賴常規(guī)的操作手段，實現(xiàn)自動化、智能化的管理，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)信息的高效處理，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)各個變電站之間的協(xié)調(diào)運行，進而有效提高我國電力網(wǎng)絡(luò)的整體安全性能。

參考文獻：

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