淺談當前數字化變電站的技術基礎與特征
論文關鍵詞：數字化變電站 技術基礎 特征
論文摘要：當代科技的不斷發展，促進了微電子技術及信息技術在電力系統中的應用與發展。同時，數字化技術的引入也使得變電站的運行發生了變化。變電站引入數字化技術使變電站的二次設備逐漸向一次設備進行延伸。傳統變電站的數字化過程使得變電站運行更加自動化，管理更加科學化，因此研究數字化變電站的技術基礎及特征有著非常重大的意義。
數字技術的發展及應用使得數字化變電站有了技術的支撐。目前，我國數字化變電站的技術主要有數字化的電氣量測量系統。而變電站的自動化技術基礎主要包括：智能化的開關、光電式的電流及電壓互感器、一次運行的設備、在線狀態的檢測系統、運行操作的培訓仿真技術等。數字化變電站的特征及技術的影響勢必會使數字化的變電站成為發展的趨勢。本文就數字化變電站的主要技術基礎及特征進行論述。
1．數字化變電站的技術特征
當前的數字化變電站主要通過電子式互感器、智能化的開關等數字化的一次設備、網絡化的二次設備分層組成，在IEC61850通信規范的基礎之上逐步實現變電站系統不斷信息化、自動化智能化等要求。
首先，變電站中的電氣設備信息通過數字化技術可以實現相互間的資源共享及利用，使操作更加便捷，同時減少變電站相關設備退出的次數及時間，減少了損耗，提高了設備的使用時間，對于自動化設備的數量進行精簡，極大的簡化了變電站的二次接線，提高變電站設備使用系統的可靠性，維護及及時更新擴展變電站中的設備功能。
其次，逐步實現了變電站信息在其系統運行過程中和其它支持的系統之間的信息共享，減少了資源重復建設，有利于投資成本的回收并延長變電站的使用年限。減少周期內的維護成本與建設費用。數字化變電站主要標志就是實現了數據采集的數字化，通過運用數字化的電氣量測工具，比如光電式的互感器、電子式的互感器等來采集電流、電壓等，對這些電氣量的采集與測量，實現了變電站第一、二次系統的有效隔離。因此，也就增大了變電站的電氣量動態測量的范圍。同時，因為采集的數字化也提高了電氣量的測量精確率。在準備實現變電站信息共享的同時，為以往變電站裝置冗余邁向信息冗余提供了信息基礎，逐步使變電站的電氣量采集與測量走向了信息化、集成化。
第三，變電站信息系統分布出現分層化。以往變電站的自動化系統主要是集中式，而數字化變電站則改變了以往的集中式采用了分布式。數字化變電站通過采用第二代的分層分布式自動化系統可以更加完整的記錄變電站內各個設備的信息，并及時的顯示，大大提高了網絡通信的速度和開放程度。
在IEC61850通信規范的基礎之上提出的有關數字化變電站的過程層、間隔層及站控層等三層結構模式。可采用面向對象進行建模，通過軟件復用、嵌入式等實時操作控制系統等高科技技術，不斷滿足數字化變電站等電力系統對于實時性、可靠性的需求。不但可以有效的解決變電站中異構系統間的信息的互通問題及裝置不同引起的系統操作問題，而且還給當前的數字化變電站的分層分布式模式提供了強大的技術支持。
2．數字化變電站的技術基礎
當下數字化變電站需要的技術基礎支撐主要有非常規傳感器；可靠穩定的通信網絡；數字化變電站的組成設備的穩定性。
我國當前的數字化變電站建設是應用現代科學技術的必然趨勢。伴隨著眾多變電站技術問題的研究與解決，數字化變電站的技術基礎越來越穩定。首先，通過數字化變電站的設備組成可以看出數字化變電站的技術基礎。數字化變電站的技術設備主要由電子式電壓電流互感器、智能化的一次設備、網絡化的二次設備組成。
電子式的電壓電流互感器主要通過羅哥夫斯基線圈，進行電阻分壓、阻容分壓和電容分壓，以此替代傳統電磁式的電流電壓互感器。這樣，數字化變電站的電子式電流電壓互感器采用了先進的電子元器件和電磁兼容等設計，可以更加直接的策略電流電壓信息。并且通過和數字化的儀表等智能化的綜合測量裝置，用計算機技術對電流電壓等信息的測量，并進行數字化處理使得國家電網中的電氣設備可以進行網上在線狀態監控與保護。而傳統變電站中的常規互感器則與電子式的互感器有很大的差別，不但比電子式的互感器絕緣復雜化、而且體積比較大、重量重動態測量的范圍比較��；不如電子式的互感器能夠在電力系統的運行中根除重大的電力故障隱患，保證國家變電站用電設備的安全及人身安全。
智能化的一次設備主要是根據變電站相關設備的規范標準，不但具備普通傳統變電站的開關設備的基本功能，而且在這個基礎之上更加的智能化。除此之外，數字化變電站的智能化的一次設備還可以進行在線監控、利用數字化接口及智能化電子開關來操作變電站中一系列的高級智能化設備。因此，數字化變電中的智能化的一次設備是數字化變電站的重要基礎設備，可以提供被檢測的信號回路及被控制的操作驅動回路。通過計算機進行微處理及光電技術的設計，簡化了傳統常規機電式的繼電器和控制回路的結構。同時，智能化一次設備提供了數字化變電站技術基礎，通過數字程控器與數字公共信號網絡進行連接，有利于變電站二次回路。同時，光電數字及光纖也代替了傳統的強電模擬信號與控制電纜。更加節省了變電站的電纜用量、減少占地面積，縮短了數字化變電站的投運周期及電子式電壓互感器的電氣距離。更為重要的是通過智能化一次設備，數字化變電站在提供在線檢測的同時，減少了人為失誤更優化了控制回路。
最后，變電站中網絡化的二次設備。傳統變電站內的常規化二次設備，主要由繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量測控裝置等組成，這些網絡化的二次設備可以標準化、模塊化的進行計算機微處理機。通過網絡化二次設備之間的告訴網絡通信通道的連接，真的達到數據的資源共享、信息傳遞的高速化。
3．當前我國數字化變電站的技術
目前，我國數字化變電站的技術主要有數字化的電氣量測量系統。擁有穩定性高的電氣量測量系統對于建設數字化的變電站可以說是至關重要的。當前，國際上對于電壓式的互感器系統稱為非常規互感器，這種電壓互感器和以往變電站所采用的傳統的互感器有很大的差別。
在新型的電壓互感器中基于電光效應的電壓互感器基于電光效應的互感器稱為光學電流電壓互感器或者稱為無源式互感器而其余的則為電子式電流壓互感器或者稱為有源式互感器。眾所周知，由于線性的雙折射現象和發光源器件的發光強度會下降，光在傳輸過程中引起的偏振角變化以及在不同材料的中維爾德常數也會受到外界溫度的影響，造成無源式互感器的測量精度不穩定等問題。而光學互感器則擁有比較好的線性度、測量精準度、無源、不輕易受到電磁干擾等優勢。我國目前的數字化變電站的該井需要采用這種新型互感器的優點，通過其工作的原理提高變電站工作的穩定性。
其次，目前數字化變電站要求通信網絡的可靠性與即時性。數字化的要求就是資源的貢獻，信息高速傳遞，而網絡信息系統就是數字化變電站的核心，也可以稱其為數字化變電站的“神經系統”。因此，數字化變電站的技術基礎及要求必須包含了變電站系統的可靠性、及時性、可用性。計算機通信網絡系統的可靠性可以選用擁有較高穩定性及可靠性的網絡拓撲結構。并采用國際上的冗余技術保障其安全運行。在數字化變電站的設計過程中，各個IED都應該擁有雙網卡，這樣，就可以同時分別接入室內兩臺交換機。過程總線及站級總線可以采用環形拓撲來提到設計方案中系統的可靠性。同時，不斷的優化網絡系統設計，綜合考各種因素，提高通信網絡的經濟性和易維護性。
4．結語
當代科技的不斷發展與進步，促進了微電子技術及信息技術在電力系統中的應用與發展。而實施IEC61850標準施、應用非常規互感器將逐步推進我國數字化變電站的建設進程。數字技術的發展及應用是數字化變電站建設的技術支撐，通過對數字化變電站的技術基礎及特征的研究推動傳統變電站的數字化進程，使我國數字化變電站的運行更加自動化，管理更加科學化。
參考文獻：
[1]曲驊,谷成.數字化變電站技術[J].電氣技術.2009(12).
[2]向蝶,彭雪峰.數字化變電站的自動化系統[J].信息系統工程.2009(11) .
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