【摘要】：電力系統(tǒng)是經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)和根本所在，變電站自動化的發(fā)展情況說明了經(jīng)濟發(fā)展的狀況。我國對電力系統(tǒng)的發(fā)展一直非常重視，并且取得了巨大的成就：西部大開發(fā)和東部經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)的"西電東送"， 三峽工程建設(shè)的初步完成。在變電站自動化領(lǐng)域中，由于智能化開關(guān)、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測，光電式電流，電壓互感器、變電站運行等操作的不斷使用和日趨成熟，并且計算機高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中不斷地開發(fā)和應(yīng)用，變電站自動化系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展已經(jīng)成為今后發(fā)展的主流。

　　【關(guān)鍵詞】：數(shù)字化; 智能化開關(guān); 光電式電流

　　在當(dāng)今的信息化時代中，數(shù)字化也越來越為人們所重視。數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)以下幾個方面的特性：首先，數(shù)字化是數(shù)字計算機的基礎(chǔ)，并且數(shù)字化是軟件技術(shù)的基礎(chǔ)，是智能技術(shù)的基礎(chǔ);其次，數(shù)字化是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)，它為信息社會提供了基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站就是使變電站的所有信息采集，傳輸，處理，輸出過程由過去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。它的基本特征體現(xiàn)在設(shè)備智能化，通信網(wǎng)絡(luò)化模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化，運行管理自動化等方面。我國首座數(shù)字化變電站-翠峰變電站位于1998年3月3日建成投產(chǎn)， 并于2006年3月27日改造為全數(shù)字化變電站正式投入運行。經(jīng)過7個月的投產(chǎn)運行.各種數(shù)據(jù)采集、傳輸準(zhǔn)確無誤.運行平穩(wěn)、安全、可靠.在全國處于領(lǐng)先地位.并達到國際先進水平.

　　1. 數(shù)字化變電站的技術(shù)特點和應(yīng)用

　　1.1 一次設(shè)備的智能化 。一次設(shè)備中被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路都采用微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計，這使常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡化了，傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)所取代?？删幊炭刂破鞔媪俗冸娬径位芈分谐Ｒ?guī)的繼電器和其邏輯回路，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。

　　1.2 二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化 。變電站中常規(guī)的二次設(shè)備：故障錄波裝置、繼電保護裝置、電壓無功控制、量控制裝置、遠動裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等，都是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機技術(shù)而設(shè)計制造，設(shè)備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)，二次設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)真正地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。

　　1.3 自動運行的管理系統(tǒng) 。變電站運行管理系統(tǒng)的自動化包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化、自動化;變電站運行發(fā)生故障時，并且能夠及時地提供故障分析報告，指出故障原因及相應(yīng)的處理意見;系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設(shè)備檢修報告。

　　要想在變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備與二次電子裝置均實現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺，在此平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。在一、二次設(shè)備之間同樣實現(xiàn)全數(shù)字化通信，如果變電站內(nèi)智能裝置的數(shù)量急劇增加，全站智能裝置必須采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺，才能實現(xiàn)互操作性.

　　2. 數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　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)部和層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。

　　過程層的典型設(shè)備有遠方I/O、智能傳感器和執(zhí)行器，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)備的主要功能包括匯總本間隔過程層實時數(shù)據(jù)信息，實施對一次設(shè)備保護控制功能，實施本間隔操作閉鎖功能。實施操作同期及其他控制功能。站控層的主要功能包括通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶崟r數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實時數(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。

　　過程層與間隔層之間基于交換式以太網(wǎng)的串行通信方式在標(biāo)準(zhǔn)中稱為過程總線通信，間隔層與變電站層之間串行通信方式稱為站級總線通信。

　　3. 數(shù)字化變電站技術(shù)中存在的問題

　　數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的研究目前尚處于起步階段，大部分精力集中在過程層方面，例如智能化開關(guān)設(shè)備 ，光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)。目前存在著許多問題：首先，研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強， 比如智能化電器的研究至少存在機、電、光三個專業(yè)協(xié)同攻關(guān)。其次，材料器件方面的缺陷及改進。并且試驗設(shè)備、測試方法、檢驗標(biāo)準(zhǔn)，特別是電磁干擾與兼容控制與試驗還是薄弱環(huán)節(jié)。

　　4. 數(shù)字化變電站的未來發(fā)展

　　數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展將會是個長期的過程，需要考慮與目前常規(guī)變電站技術(shù)的兼容性。

　　4.1 過程層常規(guī)設(shè)備接入方案 。過程層常規(guī)設(shè)備主要指互感器和斷路器設(shè)備，具體應(yīng)用就是采取非常規(guī)互感器技術(shù)和智能斷路器技術(shù)，或智能斷路器控制器技術(shù)，常規(guī)設(shè)備的接入方式主要有三種基本模式：常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器;常規(guī)互感器和智能斷路器;非常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器。

　　4.2 過程總線方案。在第二階段中前面控制和測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)將合并到一起，控制和測量數(shù)據(jù)的合并減少了間隔接線的復(fù)雜性，但間隔層IED設(shè)備需要兩個以太網(wǎng)口分別與過程總線和變電站總線連接。由于傳送了來自合并單元的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)的瞬時值，此種通信方式比第一階段中的通信方式更快。出于這個原因?qū)⑹褂?00 Mbit/s以太網(wǎng)，通過過程總線保護裝置的跳閘命令被發(fā)送到斷路器。

　　4.3 過程總線和站總線合并方案 。由于第一 ，第二階段中過程總線和變電站總線都使用了基于MMS應(yīng)用層通信堆棧的以太網(wǎng)，和以太網(wǎng)的不斷發(fā)展，使得變電總線聯(lián)接構(gòu)成一個通信網(wǎng)。并且不會影響變電站內(nèi)部站的通信。

　　5. 結(jié)束語

　　文章論述了數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其發(fā)展。數(shù)字化變電站自動化是一個系統(tǒng)工程，要實現(xiàn)全部數(shù)字化變電站自動化的功能，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，基于智能斷路器技術(shù)的成熟度實現(xiàn)信息采集、處理、傳輸、從交流量的采集到斷路器操作的全數(shù)字化應(yīng)用;通過變電站總線與過程層總線的集成，實現(xiàn)數(shù)字化變電站集成型自動化的應(yīng)用。

　　數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展過程中可以實現(xiàn)對常規(guī)變電站技術(shù)的兼容，這意味著數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展可以建立在現(xiàn)有變電站自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)應(yīng)用上的平穩(wěn)發(fā)展和逐步突破，使新技術(shù)的應(yīng)用能有機地結(jié)合電網(wǎng)的發(fā)展，未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上將標(biāo)志著新代數(shù)字化電網(wǎng)的實現(xiàn)。

　　參考文獻

　　[1] 周長久.國內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)字變電站技術(shù)[J].云南電業(yè).2006,11:7.

　　[2] 朱大新.數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展[J].電工技術(shù)雜志.2001,4(2):20-22.

　　[3] 高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2006,30(23):67.

　　[4] 高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用展望[J].華東電力. 2006,34(8):46.