数字化变电站综合自动化系统的发展

孟令卿

摘要：自动化技术在数字化变电站中的应用，为变电站的发展提供了动力，引领了变电站技术的变革。数字化变电站综合自动化系统可以保证变电站持久稳定运行，解放了劳动力，提高了输配电效率。综合自动化系统提高了数字化变电站运行性能和效率，使电网运行更加稳定可靠，得益于自动化技术，电网在响应调度操作时实时性更高，为提高电网整体质量和推动电力产业发展具有重要意义。本文剖析了数字化变电站综合自动化系统的结构和功能，探讨了数字化变电站综合自动化系统中应用的主要技术。

关键词：数字化;变电站;自动化

1引言

自动化技术在变电站建设和运行中具有广泛的应用前景。我国城乡电网改造建设已经全面推广自动化技术与变电站相结合，自动化技术应用到各种规模的变电站，显著扩大了电网的适用地区，提高了偏僻区域的输变电能力，改善了我国电网的供电质量和供电能力。目前，智能开关、光电电流电压互感器、一次运行设备在线状态监测、变电站运行培训仿真等技术逐渐成熟，计算机高速网络也取得长足进步，众多自动化技术被应用于电网建设和运转中，这对提高变电站自动化水平有积极的推动作用。

2数字化变电站综合自动化系统的结构

2.1过程层

过程层包含的是智能化程度最高的设备，也是二次设备与一次设备的接口。其主要作用是运行控制、执行、驱动、状态参数实时检测和电气设备电气检测。在过程层实现了抗干扰和抗饱和能力，为此采用光电式电压互感器和光电式电流互感器，有效提高了装置的性能。新型智能变压器体积小，使用它可以减小整个装置的体积，使其安装布局更加灵活，便携美观，安装方便。过程层执行的设备状态参数检测包含机械特性、工作状态、温度、绝缘等方面。在线检测为技术人员提供了便捷的获取设备运行状况的渠道，方便技术人员及时发现问题，进行检修，保证了电网平稳运行。过程层的运行控制、执行和驱动功能包括断路器的开断、电抗器的投切和直流电源的放电控制。

2.2间隔层

间隔层的设备主要承担数据信息统计汇总、操作锁定、设备保护、其他控制、优先级控制、网络通信等功能。间隔层功能丰富，对设备的正常运行至关重要。间隔层中网络通信与控制层协同工作，具体的数据组装和处理操作由控制层进行，间隔层负责数据的传输和转发，两者分工进行，既能保证信息的高效传输，又保证了信息处理的效率。控制命令的优先级对整个系统的运行效率和稳定性有重要影响，间隔层赋予了不同命令各自的优先级，从而有效地减少命令冲突，保证最佳的控制效率。

2.3站控层

站控层承担着整个系统最核心的功能，主要包含数据库操作，收发全站控制指令，监控各部分运行，为管理人员提供在线培训等，相当于整个自动化系统的指挥中心，其是否正常运行将直接影响变电站的运转。站控层的全站操作闭锁控制功能可为应急处理提供保障，在出现非法操作和紧急情况时，可实现全站刀闸的紧急闭锁功能。站控层的在线维护功能可以在变电站不停机的情况下对变电站的软硬件进行维护，保证了正常供电的同时，消除了供电中的安全隐患。变电站长期不间断运行可能导致部分功能模块发生故障，临时控制层实现了设备的在线维护和参数的及时修改，大大减少了设备的维护时间和成本。

3数字化变电站综合自动化系统的发展

3.1光电量测技术

为了实现光电量测技术，需要的装置主要有互感器、交换器、信息处理设备和连接光缆等。根据转换器的工作原理，可将其分为半常规变换器和电——光变换器。前者主要由电阻和分壓器实现变压功能，电流变换主要由带铁芯的微型电流互感器实现。后者的电压转换主要依靠逆压电效应，电流转换主要依靠法拉第效应。光电量测技术主要包括电流和电压采样用的电流转换器和电压转换器、光电接口装置以及连接各器件的光缆。

3.2系统中的网络通信技术

变电站自动化技术中无时无刻不在进行着频繁的数据传递，这是靠网络通信技术实现的，它可以有效保证数据传递的实时性和准确性。目前，数字变电站中常用的网络技术包括交换式以太网技术、IEEE 802.1P排队特性、虚拟化局域网和快速生成树协议。为了变电站网络通信传输数据格式统一，设计高效，维护便捷，其网络通信采用了抽象通信服务接口，即将各部分功能模块可以分开设计，具体设计细节外部不可见，仅提供统一的和外界进行数据交换的接口，这有利于功能间的开发和维护，也利于网络结构的拓展。在实际的技术应用中，引入抽象通信服务接口网关设备即可方便地管理设备的接入。

3.3系统中智能电子设备的互操作技术

互操作技术可以方便不同数据格式的设备之间进行数据转换，为设备之间的协作提供保障。智能电子设备的互操作技术为设计异构、数据格式不一致的产品之间的信息传输，功能集成，集中管理提供了有力的支持。该技术与光纤通信、二次系统技术相结合，提高了变电站建设、监控、维护的便利性，降低了变电站运行成本。

3.4系统中的信息同步技术

数字化变电站在工作中需要自动对电气数据进行采集，因此需要保证各设备时间的同步，一方面是保证各设备工作的先后顺序不紊乱，另一方面保证设备自身按既定时间节点进行作业。在通信服务器中安装有全球定位系统接收设备，为采集数据的光电变压器提供时间同步服务，此外，还可采用网络时间协议建立一个间隔总线，实现系统中设备的采样同步。

3.5集成与智能的开关设备

在变电站的实际设计和施工中，需要将一次设备和二次设备相结合。与传统互感器相比，光电量测系统结构紧凑，易于集成，为优化结构布局和集成开关设备创造了有利条件。光电量测系统可实现变压器、断路器等高压设备的集成技术。

4结束语

数字化变电站综合自动化系统为电网高效、稳定运行，扩大应用范围提供了基础保障。由于其在改善电网质量方面的巨大潜力，已被广泛应用于各种规模的电网中。随着科学技术的发展，数字化变电站的综合自动化技术将不断发展，并越来越适应当前的电力市场。

参考文献：

[1]凌岩. 数字化变电站综合自动化系统的发展[J]. 建筑工程技术与设计，2018，000（022）：5347.

[2]农永克. 数字化变电站综合自动化系统的发展[J]. 电脑迷，2017，000（025）：221.

[3]赵明辉. 数字化变电站综合自动化系统的发展[J]. 城市建设理论研究（电子版），2016，000（015）：5450-5450.

国网鞍山供电公司  辽宁省鞍山市  114000