淺談當(dāng)前數(shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)與特征
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站 技術(shù)基礎(chǔ) 特征
論文摘要：當(dāng)代科技的不斷發(fā)展，促進了微電子技術(shù)及信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展。同時，數(shù)字化技術(shù)的引入也使得變電站的運行發(fā)生了變化。變電站引入數(shù)字化技術(shù)使變電站的二次設(shè)備逐漸向一次設(shè)備進行延伸。傳統(tǒng)變電站的數(shù)字化過程使得變電站運行更加自動化，管理更加科學(xué)化，因此研究數(shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)及特征有著非常重大的意義。
數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用使得數(shù)字化變電站有了技術(shù)的支撐。目前，我國數(shù)字化變電站的技術(shù)主要有數(shù)字化的電氣量測量系統(tǒng)。而變電站的自動化技術(shù)基礎(chǔ)主要包括：智能化的開關(guān)、光電式的電流及電壓互感器、一次運行的設(shè)備、在線狀態(tài)的檢測系統(tǒng)、運行操作的培訓(xùn)仿真技術(shù)等。數(shù)字化變電站的特征及技術(shù)的影響勢必會使數(shù)字化的變電站成為發(fā)展的趨勢。本文就數(shù)字化變電站的主要技術(shù)基礎(chǔ)及特征進行論述。
1．?dāng)?shù)字化變電站的技術(shù)特征
當(dāng)前的數(shù)字化變電站主要通過電子式互感器、智能化的開關(guān)等數(shù)字化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備分層組成，在IEC61850通信規(guī)范的基礎(chǔ)之上逐步實現(xiàn)變電站系統(tǒng)不斷信息化、自動化智能化等要求。
首先，變電站中的電氣設(shè)備信息通過數(shù)字化技術(shù)可以實現(xiàn)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(guān)設(shè)備退出的次數(shù)及時間，減少了損耗，提高了設(shè)備的使用時間，對于自動化設(shè)備的數(shù)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(shè)備使用系統(tǒng)的可靠性，維護及及時更新擴展變電站中的設(shè)備功能。
其次，逐步實現(xiàn)了變電站信息在其系統(tǒng)運行過程中和其它支持的系統(tǒng)之間的信息共享，減少了資源重復(fù)建設(shè)，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(nèi)的維護成本與建設(shè)費用。數(shù)字化變電站主要標志就是實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化，通過運用數(shù)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(xiàn)了變電站第一、二次系統(tǒng)的有效隔離。因此，也就增大了變電站的電氣量動態(tài)測量的范圍。同時，因為采集的數(shù)字化也提高了電氣量的測量精確率。在準備實現(xiàn)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(chǔ)，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(tǒng)分布出現(xiàn)分層化。以往變電站的自動化系統(tǒng)主要是集中式，而數(shù)字化變電站則改變了以往的集中式采用了分布式。數(shù)字化變電站通過采用第二代的分層分布式自動化系統(tǒng)可以更加完整的記錄變電站內(nèi)各個設(shè)備的信息，并及時的顯示，大大提高了網(wǎng)絡(luò)通信的速度和開放程度。
在IEC61850通信規(guī)范的基礎(chǔ)之上提出的有關(guān)數(shù)字化變電站的過程層、間隔層及站控層等三層結(jié)構(gòu)模式。可采用面向?qū)ο筮M行建模，通過軟件復(fù)用、嵌入式等實時操作控制系統(tǒng)等高科技技術(shù)，不斷滿足數(shù)字化變電站等電力系統(tǒng)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(gòu)系統(tǒng)間的信息的互通問題及裝置不同引起的系統(tǒng)操作問題，而且還給當(dāng)前的數(shù)字化變電站的分層分布式模式提供了強大的技術(shù)支持。
2．?dāng)?shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)
當(dāng)下數(shù)字化變電站需要的技術(shù)基礎(chǔ)支撐主要有非常規(guī)傳感器；可靠穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)；數(shù)字化變電站的組成設(shè)備的穩(wěn)定性。
我國當(dāng)前的數(shù)字化變電站建設(shè)是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的必然趨勢。伴隨著眾多變電站技術(shù)問題的研究與解決，數(shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)越來越穩(wěn)定。首先，通過數(shù)字化變電站的設(shè)備組成可以看出數(shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站的技術(shù)設(shè)備主要由電子式電壓電流互感器、智能化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)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(tǒng)電磁式的電流電壓互感器。這樣，數(shù)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(shè)計，可以更加直接的策略電流電壓信息。并且通過和數(shù)字化的儀表等智能化的綜合測量裝置，用計算機技術(shù)對電流電壓等信息的測量，并進行數(shù)字化處理使得國家電網(wǎng)中的電氣設(shè)備可以進行網(wǎng)上在線狀態(tài)監(jiān)控與保護。而傳統(tǒng)變電站中的常規(guī)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(fù)雜化、而且體積比較大、重量重動態(tài)測量的范圍比較小；不如電子式的互感器能夠在電力系統(tǒng)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(shè)備的安全及人身安全。
智能化的一次設(shè)備主要是根據(jù)變電站相關(guān)設(shè)備的規(guī)范標準，不但具備普通傳統(tǒng)變電站的開關(guān)設(shè)備的基本功能，而且在這個基礎(chǔ)之上更加的智能化。除此之外，數(shù)字化變電站的智能化的一次設(shè)備還可以進行在線監(jiān)控、利用數(shù)字化接口及智能化電子開關(guān)來操作變電站中一系列的高級智能化設(shè)備。因此，數(shù)字化變電中的智能化的一次設(shè)備是數(shù)字化變電站的重要基礎(chǔ)設(shè)備，可以提供被檢測的信號回路及被控制的操作驅(qū)動回路。通過計算機進行微處理及光電技術(shù)的設(shè)計，簡化了傳統(tǒng)常規(guī)機電式的繼電器和控制回路的結(jié)構(gòu)。同時，智能化一次設(shè)備提供了數(shù)字化變電站技術(shù)基礎(chǔ)，通過數(shù)字程控器與數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)進行連接，有利于變電站二次回路。同時，光電數(shù)字及光纖也代替了傳統(tǒng)的強電模擬信號與控制電纜。更加節(jié)省了變電站的電纜用量、減少占地面積，縮短了數(shù)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(shè)備，數(shù)字化變電站在提供在線檢測的同時，減少了人為失誤更優(yōu)化了控制回路。
最后，變電站中網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備。傳統(tǒng)變電站內(nèi)的常規(guī)化二次設(shè)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(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備可以標準化、模塊化的進行計算機微處理機。通過網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備之間的告訴網(wǎng)絡(luò)通信通道的連接，真的達到數(shù)據(jù)的資源共享、信息傳遞的高速化。
3．當(dāng)前我國數(shù)字化變電站的技術(shù)
目前，我國數(shù)字化變電站的技術(shù)主要有數(shù)字化的電氣量測量系統(tǒng)。擁有穩(wěn)定性高的電氣量測量系統(tǒng)對于建設(shè)數(shù)字化的變電站可以說是至關(guān)重要的。當(dāng)前，國際上對于電壓式的互感器系統(tǒng)稱為非常規(guī)互感器，這種電壓互感器和以往變電站所采用的傳統(tǒng)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(yīng)的電壓互感器基于電光效應(yīng)的互感器稱為光學(xué)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(xiàn)象和發(fā)光源器件的發(fā)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(shù)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(wěn)定等問題。而光學(xué)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(yōu)勢。我國目前的數(shù)字化變電站的該井需要采用這種新型互感器的優(yōu)點，通過其工作的原理提高變電站工作的穩(wěn)定性。
其次，目前數(shù)字化變電站要求通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性與即時性。數(shù)字化的要求就是資源的貢獻，信息高速傳遞，而網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)就是數(shù)字化變電站的核心，也可以稱其為數(shù)字化變電站的“神經(jīng)系統(tǒng)”。因此，數(shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)及要求必須包含了變電站系統(tǒng)的可靠性、及時性、可用性。計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性可以選用擁有較高穩(wěn)定性及可靠性的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。并采用國際上的冗余技術(shù)保障其安全運行。在數(shù)字化變電站的設(shè)計過程中，各個IED都應(yīng)該擁有雙網(wǎng)卡，這樣，就可以同時分別接入室內(nèi)兩臺交換機。過程總線及站級總線可以采用環(huán)形拓撲來提到設(shè)計方案中系統(tǒng)的可靠性。同時，不斷的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計，綜合考各種因素，提高通信網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟性和易維護性。
4．結(jié)語
當(dāng)代科技的不斷發(fā)展與進步，促進了微電子技術(shù)及信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展。而實施IEC61850標準施、應(yīng)用非常規(guī)互感器將逐步推進我國數(shù)字化變電站的建設(shè)進程。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用是數(shù)字化變電站建設(shè)的技術(shù)支撐，通過對數(shù)字化變電站的技術(shù)基礎(chǔ)及特征的研究推動傳統(tǒng)變電站的數(shù)字化進程，使我國數(shù)字化變電站的運行更加自動化，管理更加科學(xué)化。
參考文獻：
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