数字化技术在变电站自动化系统的发展策略

　现在社会已经进入了信息化时代，数字化受到了人们越来越大的重视，在信息社会中以数字化技术作为基础。数字化变电站的基本原理是变电站通过对所有信息进行采集、传输以及处理，在输出过程中以数字信息全部代替了以往的模拟信息，同时建立了一个适应于它的通信网络与系统。设备智能化作为数字化变电站的基本特征所在，它实现了通信网络化模型与通信协议统一化、运行管理自动化等目标。经过多年的发展，变电站自动化技术已经达到了较高的水平，同时光电式电流电压传感器、智能控制开关和一次运行设备在线状态检测等这类技术也越来越成熟，还有高速计算机网络也逐渐应用于实时系统中，在变电站中数字化技术对自动化系统运行起到了越来越重要的作用。
　　一、数字化变电站自动化技术的特征
　　数字化变电站这个概念是由于数字式过程层设备的出现而有的。在以信息共享化以及过程层数字化为基础，数字化变电站重视SAS整体的信息化、站内EID之间与统一模型化、变电站和控制中心之间集成应用、协同操作的能力[1]。SAS在不久的未来将以输配电系统的统一信息源与自动化功能、执行终端的协调和集成作为目标，在建设过程中逐渐实现数字化。典型的数字化变电站结构如图1所示。
　　数字化变电站在目前虽然还没有严格意义上的定义，但对于数字化变电站它的形态特征大致有以下几个方面：
　　1 变电站具有层次化
　　在功能的差异上，可以将变电站根据逻辑结构划分为变电站层、过程层以及间隔层，如图2所示。变电站层所起到的作用是通过对全站数据的利用，对一次设备进行不间断的实时监视与控制，同时对远方控制中心的数据进行交换；过程层所起到的作用是对一次设备接口相关的功能进行一一实现，例如开出开入量以及模拟量采样等，过程层它还对常规变电站间隔层的部分功能进行分担，它所起到作用是无可代替的，是为数字式过程层设备特地设置的；间隔层所起到的作用是对本间隔的数据进行利用，从而对本间隔的一次设备进行控制与保护。
　　2 间隔层设备网络化
　　在变电站中间隔层设备是远动、测控、继电保护、故障录波、防误闭锁、电压无功调节等装置，这些装置都是由数字式微处理器设计制造的，设备在与变电站层、过程层之间进行交换信息都要通过高速通信网络实现，因为过程层设备数字化，在常规间隔层往往都要用外部接口来代替通信接口设备的模拟量输入、输出等。
　　3 一次设备的智能化
　　在设计一次设备中被控制的操作驱动回路和被检测的信号回路中，均通过光电技术与微处理器来实现，这既大大简化了常规机电式继电器以及控制回路的结构，同时又用数字公共信号网络和数字程控器替换了传统的导线连接。由光电数字以及光纤取代了常规的强电模拟信号以及控制电缆，而在变电站二次回路中的常规继电器以及逻辑回路被可编程控制器所取代。
　　4 运行管理自动化
　　在变电站中逐渐对电力生产运行数据以及运行状态的记录统计实现了无纸化；在信息的分层、分流交换也实现了自动化；变电站在运行过程中一旦有故障发生能马上得到故障分析报告，及时对故障原因进行分析并给出处理意见；能过自动化系统可以及时提供设备检修报告，这把以往的变电站设备“定期检修”由“状态检修”所取代。
　　二、数字化变电站中自动化技术应用的好处
　　1 变电站各种信息可以真正的实现互通共享
　　对数字化变电站的建设是按照IEC61850标准建设的，通过一系列自动化设备的投入使用，实现了在同一个网络中接收来自变电站计量、监控以及保护等系统中的电压电流以及变电站运行状态等信息。此外，变电站的控制信息不需要进行信息采集，可以通过同一个网络来接收。这就实现了变电站的资源共享，这也大大提高了变电站系统的互操作性，同时由于资源实现共享减少了许多原本所需要的设备，为变电站建设的投资起到了节约生产成本的作用。
　　2 可以扩展变电站的规模与功能
　　在数字化变电站中以网络为介质实现了设备与设备之间以及设备与变电站之间进行的信息输送，在通信网络中一旦有新的设备接入来，变电站新的功能随之可以实现，而不需要对原有设备进行更换，这便可大大减少建设成本，同时也让变化站的工作变得更加方便，工作效率也得到很大提高。
　　3 有效地提高变电站的测量精度
　　以往对设备的数据进行采集时是通过变电站的互感器中模拟信号来进行的，这样往往会产生较大的误差。而数字化变电站的数据采集是以电子式互感器作为基础，精确度非常高，因此得到的测量结果也更加精确，这也大大地提高了变电站的工作效率和质量。此外，数字化的测量系统还有着重量轻、体积小等优点，可以在变电站开关设备系统中实现智能集成的形成，从而很好地实现了数字化变电站机电一体化的设计与优化。
　　三、数字化变电站的实现过程展望
　　数字化技术在变电站的发展不会是一个短期过程，一定还会经过一个长期的发展，因此要充分对其与目前常规变电站技术的兼容性进行考虑。
　　1 过程层常规设备的接入
　　对于过程层的常规设备主要有两种，即是指断路器设备和互感器设备，对其应用一般体现在采取智能断路器技术和非常规互感器技术，还有就是智能断路器控制器技术，接入常规设备的主要方式有三种：一是常规互感器和智能断路器；二是常规互感器和常规断路器；三是非常规互感器和常规断路器。
　　2 过程总线方案
　　到了第二阶段时，前面控制将与测量数据的分离通信系统合并起来，同时，控制与测量数据在合并过程中可以省去间隔接线这个步骤，但对于间隔层IED设备在与变电站总线和过程总线进行连接时需要依靠两个以太网口来完成，因为对来自合并单元的数字化电气量测系统的瞬时值进行传送，采用这种通信方式对比于第一阶段中的通信方式要快得多。因此，要借用于100 Mbit/s以太网，依靠过程总线保护装置的跳闸命令最后送达断路器。
　　3 过程总线与站总线的合并
　　f在第一 ，第二阶段中过程总线和变电站总线中都对以太网进行了使用，加上以太网的还在继续发展，因此，变电站总线联接从此开成了一个通信网，而且又不会对变电站内部站的通信造成影响。
　　结语
　　数字化技术在变电站自动化系统中的应用日益成熟，对电网自动化技术的发展有了极大的推动作用。未来在数字化变电站应用技术更加成熟的基础上，将推动新时代数字化电网的实现，这对于提高变电站的安全稳定和可靠运行有着重大意义。
　　参考文献
　　[1]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术，2006（23）.
　　[2]何世恩，刘峻.IEC61850数字化变电站对继电保护专业的影响[J].电力系统保护与控制，2009（03）.