110KV变电站数字化系统改造的研究

吕伟勇

(鹤山市明鹤电力建设有限公司，广东 鹤山 529700)

从上世纪80年代之后，在计算机、电子等技术的不断发展下，变电站实施了自动化系统，并且在电网当中获得了广泛应用，其社会效益与经济效益明显，但随着相关技术的不断进步，变电站出现了数字化技术，数字化技术能更好地解决现在变电站中的自动化技术缺陷，确保变电站的运行安全，本文就110kV变电站的数字化系统改造进行了分析。

一 数字化变电站改造的必要性

数字化变电站所指的是在变电站中的一次电气设备与二次的电子装置等，均实施了数字化的通信，同时具有全站的统一数据建模与数据通信平台，并且在通信平台上实现了智能装置间的相互操作性。变电站作为电网中的重要节点，变电站技术水平的高低直接影响整个电网运行的稳定安全性，所以，国内外制造商与用户对变电站的技术水平均很关注，并在努力提升变电站技术水平，变电站具有电能传输、分配与电压变换等功能，在通信技术、计算机技术的发展下，变电站在上

世纪80、90年代实施了自动化技术，但随着技术的不断发展，数字化技术更能保证变电站的运行安全，并弥补自动化技术中的缺陷或不足之处。因此，对变电站系统实施数字化的改造，构建环境友好的节约型社会与创新型的电力企业，降低变电站的投资与维护量，有效提高工作效率与工作效益，可加大电网的稳定安全性。

二 110kV变电站的数字化系统改造

1.某变电站系统改造简述

图1 某变电站的数字化系统改造方案

某供电局的110kV变电站为正在运行的分布分层式的综合自动系统，计划实施一次系统增容与二次系统的改造，通过此次项目完成该变电站的数字化改造。在一次系统当中，需要更换三组110kV的线路CT，其中，二次主变电高压中的总CT应实施ECT。系统扩容方面，要增加一台主变电，#3主变电高压也受总CT，并采取ECT。而二次系统的改造则是：以IE61850标准，对站控层设备与间隔层中的IED进行更换改造，对过程层设备进行添加，在上述标准下，构建有关的过程层及站控层网络，依据主接线与运行方式，建立安全可靠与经济合理的架构，变电站全面改造结束后，实施一次系统的扩容，在IEC61850的标准下，实施变电站系统的数字化，其具体的数字化系统改造方案如图1所示。

2.系统改造的基本原则

在数字化系统改造中，要依据本变电站实际要求，探索适合该变电站的数字化技术路线与方案要求，探索出构建数字化变电站的架构，为新站的建设提供相关的借鉴经验。通过此次改造，体现变电站合理的架构、创新性的方案、先进技术、实用性的改造与经济性的投资，通过技术的创新与实用化，实现师范与典型目的，以获得工程项目的验收好评。变电站通过改造，要实现智能操作的单元应用，具有常规的综合系统功能，实现光纤化，具有顺控功能、信息子站功能，同时，实现IEC61850的标准。

3.站控层的改造

图2 站控层的通信网络架构

在变电站现有的设备规模基础上，工程师与主机各配置一台工作站，而远动工作站配置两台，以实现集控中心与调度中心的数据远传，增强系统的可靠性，而远动规约要符合相关的细则要求，工作站电源系统可设置成双重的接入，监控系统中的站控层网络结构、系统结构与功能要求等，应符合相关的技术规范要求，其中，通信应用方面，因总线型、环型等网络成本、可靠性不如星型网络，站内通信网络可选择星型网络，站控层的通信网络架构如图2所示。站控层还应增加相关的继保信息子系统，从继保信息子站到各调度中心当中的通信协议，也要符合相应规范要求。

4.加强间隔层的技术改造

在本变电站的改造当中，还应加强间隔层技术改造，其主要改造措施为：

首先，加强110kV的测控保护设备改造，对于110kV线路保护装置，应对其改造，使其支持GOOS方式与IEC61850，在模件设计思想上，其硬件可采取灵活的组态，便于维护，使全站具有实时逻辑闭锁的功能，并利用GOOS方式来实现防误闭锁的功能，以支持IEC61850的标准。

其次，加强10kV的测控保护装置改造，按照分段进行配置变根据点对点进行间隔配置，实施常规的开入与开出，开入信息使用IEC61850进行通信。自切出口使用GOOSE的控制网来实现，分段间隔、电容器及10kV馈线则采取测控保护的一体化装置，以支持IEC61850的标准。

再者，加强主变保护与测控装置，主变保护采取NS3691DD的数字接口，以支持相关标准，并开出能利用GOOSE的控制网对智能操作箱给予控制，低后备的电流采取ITU的合并单元，对主变零序电流的采集功能给予整合，本体保护可采取GOOSE网络，以实现控制的功能。

另外，加强计量部分与故障录波器的技术改造，110kV的进线与主变高低压应采取多功能数字输入式的电能表，并在主控室中对组屏进行集中，站用变的计量功能则应该由测控装置来完成。故障录波器应采取新型数字式的，110kV线路与主变高低压侧的电压电流值应该以IEC61850格式进行传送，遥信量则由二次装置按照GOSEE报文的形式传送到故障录波器中。

5.过程层与其它设备的改造

因变电站中的刀闸与断路器等设备不具有数字化实现的条件，采取智能操作箱来实现完整的控制单元处理，通过GOOSE网实施联系，在间隔层、过程层与变电站层中实现相关IEC61850的标准，过程层与间隔层间合并器的数字通信也要符合相关要求。在相关标准下，实施合并单元MU的数字化连接，合并单元的主要功能为同步采集多路的EVT/ECT数字信号输出，并根据规定格式进行测控与保护设备的发送，现场所运行的是传统互感器，在方案改造中，可应用两种合并单元MU：一种是接入ECT/EVT数字接口的合并单元，另一种是与传统互感器模拟接口相连接的合并单元。在110kV部分中，三组主变高压总CT、110kV线路均采取ECT方式，而原来母线与线路则沿用原来的CVT方式。#2的主变低压侧可采取智能操作箱2台来控制，并与GOOSE网相连接。10kV计量表可采取常规的电子计量表，并安放于开关柜上，而110kV计量表则采取数字化的计量表，其主控室为集中组屏。除了过程层、间隔层与站控层之外，还应对网络设备、光纤纵差与公用接口等给予系统化改造，以确保变电站数字化的顺利改造，实现变电站网络的稳定安全运行。

三 结语

随着通信与计算机等技术的不断发展，变电站系统得到了很大发展，由自动化技术正向数字化技术转变，数字化系统技术不仅能弥补变电站中自动化技术的不足，还能促进变电站运行的安全可靠性，数字化系统已经成为变电站未来发展的必然趋势，加强自动化变电站系统的数字化改造，可积累丰富的经验，推动新变电站的建设，以提升电力系统整体的运行安全性。

［1］蒋涛.110kV变电站数字化改造技术方案研究及实践［D］.上海交通大学，2012

［2］林少坚.110kV变电站监控系统改造处理分析［J］.河南科技，2013(03)

［3］杭琳，潘朝贤.110kV变电站数字化改造实践［J］.江苏电机工程，2010(02)

［4］高翔.数字化变电站应用技术［D］.北京中国电力出版社，2008