摘要：文章闡述了傳統變電站數字化改造的要求及各種模式的技術特點，結合廣州電網數字化的改造，對所提出的模式進行了實踐，最后總結了傳統變電站數字化改造后實際運行中存在的一些問題。
　　關鍵詞：傳統變電站；數字化變電站；模式；技術特點
　　前言：
　　隨著計算機技術、通訊技術的不斷發展，電力系統對電力設備數字化、網絡化的要求不斷提高。基于IEC61850的數字化變電站技術也在日益更新，特別是交流采樣值通過IEC61850-9-2協議的網絡傳輸技術也被用戶逐步認可。傳統的一次設備已經不能適應變電站數字化發展的需求，通過對傳統變電站的數字化改造，基本取消了硬接線和傳統的二次繼電器邏輯接線，所有的開入、模擬量的采集均在就地完成，轉換為數字量后通過標準規約從網絡傳輸，所有的開出控制也通過網絡通信完成，真正實現了網絡數據的共享。
　　1數字化變電站的技術特征
　　數字化變電站是由智能化一次設備和網絡化二次設備分層構建，建立在IEC61850通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。主要技術特征包括：
　　1.1非常規互感器的使用
　　非常規互感器有兩種基本類型，一種是電子式互感器，一種是電光效應的互感器，其最大特點就是可以輸出低壓模擬量和數字量信號，直接用于微機保護和電子式計量設備，去除了許多中間環節，適應電力系統數字化、智能化和網絡化的需要，由于動態范圍比較大，能同時適用于測量和保護兩種功能。因此，非常規互感器對于變電站自動化系統的發展具有重要的意義。
　　1.2一次設備的智能化
　　智能操作斷路器是根據所檢測到的電網中開關開斷前一瞬間的各種工作狀態信息，自動選擇和調整操動機構以及與滅弧室狀態相適應的合理工作條件，以改變現有斷路器的單一分閘特性。
　　1.3二次設備的網絡化
　　變電站內的二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O現場接口，通過網絡真正實現數據共享、資源其享，常規的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。
　　1.4自動運行的管理系統
　　電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；數據信息分層、分流交換自動化；變電站運行故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因，提出故障處理意見；自動發出變電站設備檢修報告，反映設備的正常運行狀態。
　　2傳統變電站數字化改造的基本要求
　　IEC61850規約將數字化變電站分為過程層、間隔層和站控層(如圖1)，各層內部及各層之間采用高速網絡通信。與常規變電站相比，數字化變電站間隔層和站控層的設備及網絡只是接口和通信模型發生了變化，而過程層則由傳統的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接，逐步改變為電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內容。因此，傳統變電站數字化改造主要是對過程層和間隔層設備進行升級，將一次系統的模擬量和開關量就地數字化，用光纖代替現有的電纜連接，實現過程層設備與間隔層設備之間的通信。
　　
　　3傳統變電站數字化改造的模式
　　由于數字化變電站是基于過程層信息和站控層信息在以太網上的完全共享，又由于數字化變電站采用了一系列不斷發展的新技術。因此，從實用化層面分析，目前傳統變電站數字化改造可以采用的模式大致可分為以下三種：
　　（1）基于站控層IEC61850的數字化變電站。該系統與傳統的變電站自動化系統基本類似。間隔層智能電子設備IED（保護及自動化裝置）仍然可被安裝在間隔層設備上或集中組屏。這種模式的推廣是為了解決傳統變電站中智能設備的互聯互通及信息互操作問題。由于變電站的智能設備的通信及功能被約束在IEC61850標準范圍內，因此，整個系統中的每一個節點的信息傳輸被標準化，從而使得整個系統的可維護、可擴充性能大為提高。聯閉鎖的GOOSE信號及保護間的配合信號也可以在這里實現。
　�。�2）基于傳統互感器及過程層GOOSE信息交換的數字化變電站。這種模式不僅在站控層信息交換采用了IEC61850，而且增加了過程層網絡進行過程層信息交換。對于每一個間隔，配置了過程層智能操作箱，首先將設備的信息及操作數字化，與之相關的間隔層智能電子設備IED（保護及自動化裝置）則通過光纖以太網與對應間隔智能操作箱相連接。IED與合并單元、智能操作箱之間既可以點對點的方式互聯，以網絡總線方式相連。IED可以根據需要安裝在變電站的任何地方。由此可見，原來一次設備與IED之間的傳統的大量銅芯電纜被少量的通信光纜代替了。同時由于建立了過程層網絡，過程層的高速采樣數據可以被不同類型的裝置共享，從而大大簡化了現場的一次接線。
　�。�3）基于站控層及過程層全信息交換的數字化變電站。與第2種模式相比，該模式采用電子式互感器代替了傳統互感器。電子式互感器的發展在數字化變電站領域有著絕對的優勢。無論是有源式、無源式、還是內置GIS式的電子式互感器，由于采樣直接在一次進行，轉換為光信號后經過光纜傳給二次，使得互感器對絕緣的要求大大降低，并大大減小了模擬量信號在傳輸過程中受到的干擾。
　　根據上述三種方案的技術特點，不難看出全信息交換的數字化變電站既能比較好的解決現有自動化技術的缺陷，又能克服傳統電磁型設備的不足，是現階段比較理想的數字化改造模式。組網模式參考圖2。
　　
　　4實例分析
　　110kV長洲站作為廣州電網全數字化先進技術應用試點，采用了羅氏線圈電子式互感器、低功率線圈（小信號）互感器、智能操作箱、基于61850規約的保護測控一體化裝置。系統由站控層、間隔層、過程層組成，采用分層、分布、開放式結構，所有二次設備均支持IEC61850規約。通過GOOSE網絡快速變量傳輸機制進行間隔層控制保護裝置之間的通信，解決了保護死區和開關失靈等問題，同時減少了電纜，方便了工程的實施與維護。高壓室與控制室間采樣數據、控制命令不再依賴控制電纜傳輸，電磁兼容問題也得以抑制。而且利用GOOSE在信號沒有變位的時候，發送心跳報文實現了鏈路的狀態檢修，解決了傳統電纜接線松動無法檢測的隱患。
　　5 結語
　　全數字化變電站有著傳統變電站不可比擬的優勢，但是應用電子設備數量多是數字化變電站的一個潛在缺陷，長期戶外高溫運行，對設備的健康和數據采樣的穩定性，都有一定的影響。同時，完全網絡化的設計在實現信息共享的同時也大大增加了系統遭受攻擊的風險，而且為了保證系統冗余度所采取的措施，也為設備損壞時的及時更換帶來不便。因此，在實現傳統變電站數字化的同時，我們也要加快解決數字化運行的一些問題，使得這種技術更好的為實現智能化電網服務。
　　6參考文獻：
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　　[3]李映川,王曉茹.基于IEC61850的變電站智能電子設備的實現技術[J].電力系統通信,2005,26(15).
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