第37卷第7期电力系统保护与控制Vol.37 No.7 2009年4月1日 Power System Protection and Control Apr.1, 2009 数字化变电站新技术的发展现状及其对行业影响浅探
陈天香1，王若醒2，魏 勇2
（1.江苏南通供电公司，江苏 南通 226006；2.许继电气技术中心，河南 许昌 461000）
摘要：数字化变电站是变电站未来发展的方向，四大领域的技术创新是数字化变电站得以发展和突破的基石。新技术的应用将给传统行业带来巨大的冲击和深远的影响，该文试对此做出分析和探讨，以图抛砖引玉。
关键词: 数字化变电站； 新技术； 行业影响
New technology development status of digital substation and its effect to industry
CHEN Tian-xiang1, WANG Ruo-xing2, WEI Yong2
(1. Nantong Power Company Co., Nantong 226006, China; 2.XJ Electric Technology Center,Xuchang 461000,China) Abstract: Digital substation is a developing direction in the future，the technology innovation of the four domain is the base of digital substation development.The application of new technology will make traditional industry large affection and impact.This paper try to analyze and discuss.
Key words: digital substation; new technology; effect to industry
中图分类号： TM76 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2009)07-0086-05
0 引言
变电站综合自动化系统技术经过10余年的发展，目前已经基本成熟，得到了广泛的工程应用，获得了巨大的成功。但是综自系统采用传统的互感器及开关设备，需要铺设大量的采集和控制、信号等二次电缆，数据采集环节冗余，各子系统的功能重复配置，不仅造成浪费，而且与一次设备的电缆接线复杂，系统可靠性受二次电缆影响比较大，二次回路的检修工作量很大，装置间缺乏整体协调和优化，信息对象未统一建模导致信息共享难，系统扩展复杂。为了解决以上问题，数字化变电站各项新技术得到了飞速发展和应用。
数字化变电站是以IEC61850系列标准为先导牵引，以OCVT/ECVT等非常规互感器、智能断路器技术发展为突破口，以网络技术发展为支撑的系统化工程。与传统变电站相比，具有八大主要技术特征[1]，引入了过程层的概念，信息应用模式发生了根本变化，基于网络的信息交互更加广泛，更加智能化的一次设备与二次设备的界限变得模糊，一次和二次设备实现了初步的融合，这也符合未来的技术发展趋势。
IEC61850系列标准、非常规互感器、智能断路器、高速工业以太网这四大新技术领域的创新就像四个有力的引擎推动着传统的变电站自动化系统进入到全新的数字化变电站发展阶段。
由于历史的原因，四大技术领域的发展也是不均衡的，是有先后顺序的；国内和国外的侧重点也有差异。另外，根据历史的经验，新技术领域的发展也必将对传统行业（如电网生产运营管理、电力装备制造）的管理模式或市场格局带来巨大冲击和深远的影响，本文试对几大技术领域的发展现状及其对行业的影响进行分析和探讨，以图抛砖引玉。
1 四大新技术的发展现状
1.1 IEC61850通信及建模标准[2]
IEC61850通信及建模体系不同于以往的传统规约，是一套完整的体系，包含了10个标准文本；自2004年第一版颁布后，我国电力标委会积极跟踪研究并转化为国内DL/T 860系列行业标准，并与2007年11月提出了《DL/T860系列标准工程化实施技术规范》，以规范在我国的实际工程应用。IEC TC57工作组也在不断地补充和完善IEC61850系列标准，推出的IEC61850-9-2 / LE版是 IEC61850-9-2 的更为明确定义的限定性、实例化的配套规范；IEC61850的第二版即将于2009年发布，这一新版
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本主要是解决第一版存在的问题，如标准内容本身前后不一致的、表述模糊导致各厂家理解不一致的、被厂家在开发产品的过程中发现且TC57工作组确认是需要解决的问题等，针对SCL的应用情况还拓展出了SED、IID等相关标准，还规范了变电站与变电站间，变电站与控制中心间的IEC61850-90标准，此外还会增加一些新的逻辑节点类。未来的第三版将重点关注通信的安全性，在其它领域如风电，水电，新能源发电等领域的扩展应用。
由于制定该系列标准时采用了先进的面向对象建模理念和分层、映射的策略，使该系列标准与传统的其他规约标准相比具有突出的优势。对变电站自动化及其相近系统通过统一建模的方式规范信息内容，这部分标准采用了通信服务和通信映射相分离的策略，确保了其内容的长期稳定性，通过分层和映射的策略使得标准能够适应网络通信等技术的快速发展，内核是稳定的，外部的大多数变化只影响系列标准的一小部分，使该系列标准获得更好的稳定性与适应性。
目前，已有越来越多的新建变电站监控系统要求支持IEC61850 MMS协议，对间隔层的逻辑互锁功能要求用GOOSE机制来实现。IEC 61850系列标准适用的业务领域也在拓展，比如风电等新能源领域、低压智能配电、工业自动化等领域，相关的探索和研究应用也在快速开展。可以预见IEC 61850未来会扩展到更广泛的工业领域，真正实现“一个世界，一个标准，一个技术”的伟大构想。
1.2 光电互感器
传统电磁感应式电流和电压互感器除了固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、暂态特性差等缺点外，随着现代电力系统逐渐向大容量、高电压等级方向发展，传统互感器的绝缘、体积、重量和安装等问题也越来越突出[3]。对非常规互感器的需求更加迫切，这也是国内外关注的热点之一。IEC 60044-7/8是电子式互感器的国际标准，定义了设计要求、接口标准和测试要求等。
光效应的电流/电压互感器（OCT/OVT）和罗氏线圈电流互感器是两大主流技术。由于成本的原因，OCT/OVT应用于110 kV及以上有优势，OCT 在高压系统中获得突破的可能性最大；罗氏线圈电流互感器应用于中低压为宜，国内也有厂家研制出了组合式小信号互感器，直接安装在紧凑型开关柜中。有关传感器的几个关键问题如其电子部分的寿命问题、与二次保护测量等设备接口问题已解决，工艺问题和环境适应性问题上也已有突破，已从实验室阶段逐渐走上工程应用。国外公司在123 kV、170 kV、345 kV、420 kV、525 kV系统中进行了大范围的工程试验，积累了一定的运行经验。我国有厂家解决了法拉第磁旋光效应光学电流互感器精度温漂问题和运行稳定性问题，通过了武汉高压研究院的型式试验，并在多个电压等级（最高500 kV）上已挂网运行。但由于运行经验少，要得到用户广泛认可还需要假以时日，在有些科研项目中采用了新型光电式互感器，输出的是数字量，集中到合并单元再通过IEC61850-9-1/2上送到间隔层的保护测控装置去，同时基于GOOSE通信机制实现网络跳合闸及信号传输。但是也有不少地方采取保守的策略，还采用传统的互感器，只在站控层规约上采用IEC61850，在过程层用智能接口通过GOOSE报文实现网络跳合闸及信号传输。
1.3 智能断路器技术
IEC 62603标准中定义了智能断路器：“具有较高性能的断路器和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有断路器的基本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面。”
随着电力电子技术的应用使得操作能量大幅减少，开闭断路器可由电力电子和微机型智能接口来完成，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器，并可按电压波形控制跳合闸角度，精确控制过程时间，减少瞬时过电压幅值，保障电网安全，也能大大延长开关设备寿命，经济效益可观；再配上可监测设备缺陷和故障并告警的独立的新型传感器，实现在线状态检修，将上述功能集成在一起实现的断路器就是智能断路器。近年来国外制造商陆续推出智能断路器相关技术，基于ECT/EVT的组合电器未来的前景看好。
由于电力系统断路器发生故障后造成的破坏和影响巨大，所以对断路器的动作速度和可靠性要求都极高，在实际的应用过程非常慎重，因而该领域的进展相对缓慢。
利用IEC61850 GOOSE通信机制实现网络化的跳闸功能和设备本体状态信息的网络化传输，这一块的应用进展还比较快。
1.4 网络通信技术
从早期的串行通信到现场总线，从现场总线再到工业以太网通信，近年来工业以太网技术取得了飞速的发展，带宽的提高和交换技术等新技术的发展，使通信实时性得到了保障：
IEEE802.3x全双工技术减少通信冲突。
IEEE802.1p优先级队列保障重要信息准时到达。
IEEE802.1QVLAN分区隔离提高通信效率。
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IEEE802.1w快速生成树协议构建网络冗余结构,提供快速恢复的能力。
IGMPSnooping/组播过滤保证数据只被需要的设备接收，降低网络带宽占用，提高了设备的响应性能。
在网络化的IEC61850数字化变电站系统中，基于上述技术的交换式以太网，解决了基于HUB 的共享式以太网冲突检测机制造成的丢包问题和交换式以太网的实时性不确定问题，以太网交换机除了用于构建各种网络架构和传输各种控制命令和监测数据以外，还通过网络传输间隔设备之间的跳闸命令和闭锁信号。因此，对工业以太网交换机在IEC61850系统中的应用提出更高的要求，它已经成为组成变电站综自系统其中极为重要的设备。但是在目前已有的实际工程应用中，这些交换机还存在着部分问题，如电源损坏率高，部分严酷情况下会出现丢包现象等，在设计中必须考虑采用符合IEC61850-3标准的产品，应满足与安装在变电站间隔层就地的保护测控装置一样的环境、机械以及电磁兼容的要求。通信容量更大、实时性更高、可靠性更高的需求影响着未来通信技术的发展方向。
1.5 对应用中若干问题的探讨
争议较大的是光学互感器的精度稳定性问题、间隔层功能下放后依赖于网络通信的可靠性和实时性问题、数据同步问题。
由于对OCT的精度稳定性的担心，法拉第效应光学互感器的应用在谨慎地推进。
间隔层的部分功能下放，比如取消了数据采集的AD部分、位置信号的开关量输入和跳闸出口，通过光纤网络数字化的采样值和基于GOOSE通信机制实现了网络跳合闸及信号传输。与过去不同的是间隔层不再是独立的一个体系，而成为一个体系中的一个环节，间隔层对过程层设备和网络设备的依赖性太大了，可靠性很大程度上依赖于光纤通信网络的可靠性，一旦网络出现故障，全站所有保护控制功能都将失效，后果是非常严重的，所以对网络设备的可靠性要求很高，还要考虑更完善的保护控制功能的闭锁机制。由于通过网络就可以发送跳合闸命令，一旦出现了非法入侵等信息安全方面的问题，必将产生灾难性后果。
另外一方面，合并单元与间隔层保护测控装置的通信标准经历了FT3和IEC61850-9-1后有渐渐统一到IEC61850-9-2上来的趋势。采用了基于网络的数字化采样值传送后，系统对相关设备的时钟同步技术提出了非常高的要求。这个问题在网络方式的IEC61850-9-2采样值传输方面显得尤为重要。
尽管有以上争议，但是带来的好处也显而易见，这些问题需要实践中进一步完善和验证，终将得到解决。
2 对产业影响
符合IEC 61850标准的数字化变电站未来必定会得到推广和广泛应用，因为这是世界的标准，用户、检测机构、制造厂家共同参与的标准，推广应用该系列标准是提升经济效益的原动力使然，是需求和技术两驾马车相互作用的必然结果。
数字化变电站技术的应用使得变电站的工程设计、运行维护管理模式、设备制造技术都发生了重大的变革。数字化变电站的推广将创造出新的市场需求，变电站自动化系统涉及的产品种类繁多，无论一次设备还是二次设备厂商都不得不适应新的竞争环境，捕捉新的市场机会的同时，也承受着新的风险，数字化变电站技术全面推广必将使产业结构发生较大的变化。
由于数字化变电站的应用涉及到多个技术领域和行业，如自动化系统、工业以太网交换机、高压开关、互感器、GPS、测试校验等，因此要全面推进不仅需要保护及电力自动化相关厂商的努力，还要一次设备产品也支持IEC61850标准，现有的电力系统运行管理模式也需要做相应的改进。
多个行业要同步是需要时间的，技术要成熟、观念要转变都需要时间，这意味着数字化变电站的深化实施和推广还需要进一步的努力，数字化变电站的应用必将是一个分阶段、分步骤的实践过程。
2.1 电网企业
随着我国电网规模、系统容量不断扩大，电压等级不断提高，网架结构加强，厂网分离的运营方式，电网企业从单纯重视安全生产管理转变到全面关注综合社会经济效益的运营管理；从变电站建设的“一型三化”，无人值班、集中控制、专业管理融合，到对变电站资产全寿命周期管理理论的实践应用都体现了这个内在的转变。社会经济综合效益是电网企业对变电站持续技术投入的内在的驱动力。只有提高自动化水平，才能提高运行管理水平，才能提高可靠性、安全性和劳动生产率，最终达到提升综合效益水平的目标。
由于数字化变电站系统采用组合式智能电器，大大缩小了开关场占地面积；采用光电互感器和光纤网络通信技术，取代了传统综自系统大量的二次电缆，控制室面积，控制屏个数，屏上端子数等大幅减少，原来基于硬接线的信号联络方式转变为基于光纤网络的软接线方式。先进性、可靠性给电网
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企业带来极大的经济效益。
符合IEC61850标准的数字化变电站技术产品虽然有待完善，但更具有传统产品不可比拟的许多优点，数字化变电站的数据网络化使得用户可以采取一些创新的方案来解决许多应用问题，提高可靠性，提高经济效益，带动整个电力系统运行管理水平上升到新高度，所以电网企业的积极性很高；电网企业主动参于标准的制定，主动组织互操作试验，主动开展数字化变电站的科研试点，又对数字化变电站推广应用发挥了巨大作用。电网企业是受益者，也是有力的推动者。
国网公司为打造智能、高效的数字化电网，在2007年颁布了《数字化电网关键技术研究框架》，其中，数字化变电站相关技术和应用是其重点之一，是数字化电网的基础。
数字化变电站的推广和深化，将对整个电网的运行和控制产生深远的影响。
2.2 二次设备厂家
按照IEC61850的划分，变电站自动化系统分为站控层、间隔层和过程层三层结构，过程层做为一次设备在二次系统中的映射，使得一次设备和二次设备联系更加紧密，界限逐渐模糊。数字化变电站技术发展对该行业产品的影响是巨大的：由于数据采集数字化，现在的微机保护的模拟量输入回路和开关量输入输出回路都不复存在；
功能的自由分布，使得装置功能也在分化组合，有些原有装置的功能被多个现有装置通过网络分担而化为无形；
新型继电保护原理应用，如暂态保护的应用，基于网络的分布式保护的应用；
对录波、计量的影响，可能集成到智能设备，智能设备变成多功能合一设备；
出现合并单元和智能操作箱、一体化智能开关等产品；
发展新型测试仪器和精度校验设备。
二次设备领域在220 kV及以上的高端市场的行业集中度较高，中低端市场还比较分散。IEC61850会重新使行业洗牌，行业演变可能会朝着两端走：大企业集团方向，产品线涵盖了一次、二次，发挥一体化优势，做系统集成更好满足客户的需求；专业化技术型公司会得到发展，如为其中某一块提供核心技术，做其中的外包服务等。那些不能适应市场与技术快速变化的公司和那些基础技术研发能力较弱的公司会淡出市场。
2.3 一次设备厂家
一次设备的稳定度高，寿命周期长，更新速度慢，厂家变革的速度和动力都不及二次系统设备厂家。
数字化变电站技术发展，尤其是以监测和自诊断的附加功能为特征的智能化开关设备的发展对行业产生影响，另外，组合型开关电器的发展使得与多个配套行业与开关行业的联系紧密了。
数字化变电站技术发展对该行业产品的影响:
促进新型传感器的发展，不仅包括电流和电压测量的互感器，还包括非电量互感器如温度、压力、密度、位移、弧光、湿度和位置等传感器；
促进基于ECT/EVT或OCT/OVT的组合电器应用；
与二次系统联结部分的智能接口/操作箱的发展。
行业演变可能会：
由于高电压等级的一次设备投入较大，所以有一定的准入门槛，高端的市场格局不易轻易打破。
中压开关柜面向的行业众多，市场集中度不高，众多企业普遍存在核心技术缺失，竞争力不强的弱点，如果利用此次机会推出符合未来数字化变电站方向的性价比高的产品，有可能随着数字化变电站的推广获得大的发展。
一次和二次企业通过行业联合体（合作、合资）进行合作，实现技术短板互补，应对数字化变电站技术的发展，或者通过资本市场参股或购并而完成。
2.4 电力用互感器厂家
数字化变电站技术发展对该行业产品的影响是颠覆性的，所以该行业未来受到的冲击是最大的。
部分传统互感器厂家适应后生存、发展；
部分传统互感器厂家会衰落乃至消失；
新的电子式互感器厂家出现。
2.5 通信设备厂家
网络通信技术是数字化变电站系统的关键支撑技术，是整个系统的神经网络。
随着未来数字化变电站的大规模推广，电力行业将成为工业以太网交换机应用的重要行业之一，对交换式工业以太网交换机的需求会剧增，对通信设备厂家是一个机遇。
交换机是做为通信设备被集成到监控系统中的，通信设备厂家必须和二次设备厂家紧密合作，根据需求及时改进完善产品，把握住机会才能得到发展。
2.6 辅助设备厂家
原来的为综自系统配套的一些小厂家生产部分辅助产品：小电流接地选线装置，无功补偿装置，消谐装置等，这些厂家由于技术力量相对薄弱，实
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现设备对IEC61850的支持有一定技术难度。而且
随着过程层采样值传送方式及数字化跳合闸技术的
推广应用，大的二次设备厂家会陆续推出同类产品，所以原来这些辅助产品会逐步退出市场，这些厂家
可能面临产品升级或转型。
2.7 新产品的出现
合并器产品：标准尚在制定，传统的二次设备
厂家、互感器厂家可能都在做，因为和自动化系统
关联度高，所以传统的二次设备厂家做有技术优势。
智能操作箱产品：传统二次设备厂家、开关厂
家在做，由于智能操作箱一般集成在一次设备中，
所以开关厂家有优势。
一次设备的状态检修产品，比如变压器和开关
的状态检修，由于专业化特征明显，制造商一般都
采用外购和系统集成的方式。
其他还有网络安全性产品，网络化时间同步类，如支持PTP1588和SNTP的对时服务器等产品。
3 结语
数字化变电站技术的发展本身和对行业的影响
用6个字描述，就是“开放、创新、整合”。随着设
备量的增加，电网企业对设备少维护免维护的要求
会逐渐提高，对数字化变电站全寿命周期管理的需
要越来越强烈，设备制造商应该更加关注市场需求，敏锐感觉，快速响应，从研发规划阶段就要考虑使
得系统在全寿命周期的总经济效益最优，这是对制
造商对需求把握能力、技术响应能力，资源整合能
力的考验。要想在数字化变电站带来的新机遇和新
挑战中获胜，就必须在拥有核心技术的基础上开放
胸怀，做好研发模式创新、营销模式创新和商业模
式创新。
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收稿日期：2008-12-11； 修回日期：2009-03-15
作者简介：
陈天香（1961-），女，工程师，从事电力工程管理工作；
王若醒（1972-），男，硕士，高工，主要从事变电站自
动化研究开发工作;E-mail:ruoxingw@https://www.doczj.com/doc/406232586.html,
魏 勇（1973-），男，硕士，高工，主要从事变电站自
动化研究开发工作。
对数字化变电站的几点认识当前变电站综合自动化系统在我国220kV及以下等级电网得到了广泛的应用，对提高电网的安全经济运行水平起到了重要作用，基本达到了无人值班、简化运维、节省投资等目的。随着国家电网公司智能电网建设全面展开，数字化变电站也将大行其道。数字化变电站是变电站综自发展的下一个阶段。 2010年5月初，孝感电网第一座110kV汉川福科数字化变电站投入运行。至今运行良好，没有发生保护误动或拒动情况，所有运行监测数据均正确可靠。整个变电站站容站貌整洁有序、设备集成化程度高、电气一二次接线简洁，极大地提升了变电站的档次。 与传统变电站相比，数字化变电站具有以下优势： 1、大幅减少二次接线。同等规模的传统110kV变电站全站用于控制、测量、信号的二次电缆大约需要18000m，按照当前市场行情估算价值30万元；而福科变仅使用数千米低廉的普通光缆，还不算二次电缆展放及接线施工发生的人工费。二次接线工作量只有原来的10%左右。虽然集成一次设备投资高于普通设备，但数字化变电站大幅减少设备安装调试时间，更容易打造标准化变电站。 2、提升计量测量精度。传统变电站采用电磁式电压电流互感器将高电压大电流转换成100V、5A的二次标准模拟量后，综自系统再转换成毫伏毫安级别，最后进行模拟量转数字量，系统识别后数据库自动根据变比换算成一次实际值。过程比较繁琐易产生累计误差。而数字化变电站直接使用高精度的光电互感器，光信号直接通过光纤传输计算机，基本没有损耗，计量测量精度大为提升。 3、提高信号传输的可靠性。避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题，全站操作回路电气、机械及程序闭锁三道关
第37卷第7期电力系统保护与控制Vol.37 No.7 2009年4月1日 Power System Protection and Control Apr.1, 2009 数字化变电站新技术的发展现状及其对行业影响浅探 陈天香1,王若醒2,魏勇2 (1.江苏南通供电公司,江苏南通 226006;2.许继电气技术中心,河南许昌 461000 摘要:数字化变电站是变电站未来发展的方向,四大领域的技术创新是数字化变电站得以发展和突破的基石。新技术的应用将给传统行业带来巨大的冲击和深远的影响,该文试对此做出分析和探讨,以图抛砖引玉。 关键词: 数字化变电站; 新技术; 行业影响 New technology development status of digital substation and its effect to industry CHEN Tian-xiang1, WANG Ruo-xing2, WEI Yong2 (1. Nantong Power Company Co., Nantong 226006, China; 2.XJ Electric Technology Center,Xuchang 461000,China Abstract: Digital substation is a developing direction in the future,the technology innovation of the four domain is the base of digital substation development.The application of new technology will make traditional industry large affection and impact.This paper try to analyze and discuss. Key words: digital substation; new technology; effect to industry 中图分类号: TM76 文献标识码:A 文章编号: 1674-3415(200907-0086-05 0 引言 变电站综合自动化系统技术经过10余年的发展,目前已经基本成熟,得到了广泛的工程应用,获得了巨大的成功。但是综自系统采用传统的互感器及开关设备,需要铺设大量的采集和控制、信号等二次电缆,数据采集环节冗余,各子系统的功能重复
浅析变电站综合自动化系统技术 发表时间：2018-06-25T17:05:03.800Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：刘超 [导读] 摘要：本文主要介绍了变电站综合自动化的结构模式、能实现的主要功能进行了分析。 国网山东省电力公司沂水县供电公司山东临沂 276400 摘要：本文主要介绍了变电站综合自动化的结构模式、能实现的主要功能进行了分析。 关键词：变电站；综合自动化系统；结构模式 0.概述 随着社会不断发展，电力行业也在飞速地发展，从而推动电网规模的不断扩大，新增大量的变电站，使得电网的结构多样化、复杂化。各级调度监控人员所需掌握、管理、控制的厂站信息量也日益庞大。为了提高对变电站更加有效的管控水平，变电站综合自动化系统技术的发展变得更为需要和重要。 变电站综合自动化系统指的是通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，具体地来说是指利用先进的计算机控制技术、网络技术、现代电子技术、通信技术、数据库技术以及信息处理技术等相关的技术实现对变电站的二次设备（包括继电保护、测量、控制、故障录波、信号、自动装置以及远动装置等）的功能。进行重新的组合和优化设计，从而对变电站全部设备的运行情况执行测量、监视、控制和协调，进而来提高变电站的运行效率和管理水平的一种综合性的自动化系统，其能够保证变电站的安全和经济运行，它取代了常规的变电站中央信息系统、监视仪表、模拟屏柜、操作控制屏柜、变送器以及常规的远动装置等设备，在安全性能上和经济性能上有更好的保障。通过变电站综合自动化系统内各个设备间相互交换信息、数据共享，能够完成变电站运行的监视和控制任务，变电站综合自动化系统取代了变电站的常规二次设备，其取代或者更新传统的变电站二次系统设备是大势所趋，也是其发展趋势之一。 变电站自动化系统主要实现对变电站远动装置控制、故障录入控制、信号检测控制、继电保护控制等几个方面，并对变电站进行适当的组合和优化，实时监控变电站内部所有运行指标。 1.实现变电站综合自动化的优势 （1）提高了变电站的安全、可靠运行水平。 （2）实现变电站无人值班，减少变电站人员，合理应用人力资源。 （3）降低值班人员的工作力度，提高工作效率。 （4）缩小变电站面积，减少变电站资金投入。 （5）降低运行和维护成本，提高运行效益。 （6）提高电力系统的运行管理水平。 （7）保证了供电能的质量。 2.变电站综合自动化系统可分为集中式、分布式和分散分布式 2.1集中式系统结构 采用模块化、集中式立柜结构，各控制保护功能均集中在专用的采集、控制保护柜中，所有控制、保护、测量、报警等信号均在采集、控制保护柜内处理成数据信号后经光纤总线传输至主控室的监控计算机。 集中模式一般要用功能和配置很强的计算机系统，各功能模块与硬件无关，用模块化软件连接实现。在硬件方面，集中采集信息，集中处理运算，各个控制单元的信号都用控制电缆送到主控室。其主要优点是信号采集处理集中，这种模式扩充性和维护性都较差而且投资大。 2.2分布式系统结构 分层分布式在逻辑上将变电站自动化系统划分为三层，即管理层（所级监控单元）、站控层和间隔层（间隔单元）。间隔层中各数据采集单元、控制单元（I/O单元）和保护单元分散安装在开关柜上或其它一次设备附近，各单元设备相互独立，通过通信网络互连，并与管理层和站控层通信，能在间隔层完成的功能，一般不依赖通信网络（如保护功能本身不依赖通信网络）。采用装设前置机，专门处理由各功能模块采集的信息，并将处理好的信息送到主机，以提高整个系统的处理能力。各单元之间用网络电缆或光缆连接起来构成一个分散式的监控系统，各单元相互独立，互不影响。整个功能模块集中于一个装置内，各机箱之间仅有通讯电缆连接，机箱与开关柜的连接可在出厂前作为开关柜的元件之一进行安装。这种系统的优点是：节省电缆，有很强的抗干扰能力，压缩了二次设备的占地面积。该模式在安装配置上即可就地分散安装，也可在控制室集中组屏或分散组屏。分层分布式结构由于没有外部电缆引接，施工中二次电缆敷设工作量大为减少，消除了施工中的人为事故因素，也减少了相应的投资。 2.3分散分布式结构 分散分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构采用的较多，主要原因是：利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便。 3.变电站综合自动化系统应能实现的主要功能 3.1实时数据采集和处理 按电气间隔的分布配置和集中配置综合测试端，完成开关量、模拟量、脉冲量等信息的采集和处理并能将处理后的信息上传。 3.2操作控制功能 控制电气间隔的断路器、电动隔离开关的分合闸操作。控制方式分为：就地控制、站控层控制、远方控制。操作命令的优先级为：就地控制、站控层控制、远方控制。同一时间只允许一种控制方式有效。对于任何操作方式，只有本次操作步骤完成后，才能进行下一步操作。控制操作与“五防”工作站的接口，所有操作控制均经“五防”工作站防误闭锁逻辑的判断，若发现错误，闭锁该操作并报警。 3.3建立数据库 实时数据库：计算机监控系统采集的实时数据根据运行工况实时变化而不断的更新，记录被监控设备的当前状态。历史数据库：对于
浅析数字化变电站继电保护适应性 发表时间：2017-09-19T11:24:03.340Z 来源：《电力设备》2017年第13期作者：孟云尹德强 [导读] 摘要：在社会经济快速发展环境下，人们生活与生产中对电能的需求量日渐增多，同时对电力系统稳定、安全与可靠等要求也随之提高。 （日照供电公司山东日照 276826） 摘要：在社会经济快速发展环境下，人们生活与生产中对电能的需求量日渐增多，同时对电力系统稳定、安全与可靠等要求也随之提高。为了适应发展的需要，我国积极建设数字化变电站，其中最为关键的装置便是继电保护。但根据调查可知，数字化变电站继电保护的现状不容乐观，特别是其适应性问题较为严重。 关键词：数字化；变电站；继电保护；适应性 一、数字化变电站的继电保护 1.1数字化保护装置 现阶段，大部分变电站采用传统的微机保护装置，而这类装置的数字电路的核心一般是微处理器，信息传输工作依赖于模拟信号，信号转换工作容易产生误差，因此传统的微机保护装置的可靠性并不强。数字化变电站采用了先进的数字信号技术，信息传输任务由可靠性高的数字信号完成。与传统的变电站相较，数字化变电站的运行速度更快、稳定性更强。 1.2保护装置可靠性分析 作为电力系统的核心成分，变电站系统的安全防护工作极为重要，而继电保护装置是确保电站安全运行的关键因素之一。随着数字自动化技术的不断进步，相信在不久的将来我国将大规模普及数字化变电站，这就要求技术人员尽快提升继电保护系统的可靠性。目前，继电保护装置元件主要有互感器、合并单元、传输介质、交换机以及同步时钟源等。通过查阅相关文献以及调查报告，认为现有各类变电站继电保护元器件的可靠性较高，其为数字化变电站的普及创造了有利的条件。 二、保护装置的可靠性 变电站的完整系统中，继电保护装置无疑是相当重要的一个部分。继电保护可靠性要求往往较高。一般而言，继电保护装置相关元件的可靠性将会影响整个变电站继电保护装置的适应性。现阶段大部分继电保护装置的元件可靠性是较为符合标准的，如表1所示。 三、数字化变电站继电保护适应性 3.1在过程层组网方案方面 对于以太网而言，其结构主要分为三种，即：总线型、星型与环型。数字化变电站过程层网络对安全性、可靠性、经济性与拓展性等均有较高的要求，其中最为关键的指标便是安全与稳定。通过调查可知，当前，数字化变电站组网方案中常见星型结构，其可靠性主要受网络交换机的影响，如果其出现故障，则会影响网络的稳定、有序与安全。为了改变此情况，数字化变电站过程层网络应积极利用智能电子设备、双网冗余装配，同时要对网络展开全方位的监控，以此保证异常情况的及时发现与有效处理。 对于数字化变电站而言，其过程层与间隔层中传送的数据类型具有丰富性，主要为采样值与变电站事件报文等，二者最为凸出的特点便是实时性，同时后者还具有明显的不确定性，一旦系统出现异常，则会增加其信息量。为了保证数据传递的质量与效果，防止通道堵塞等问题的出现，在构建过程层网络时，应采用相关的先进技术，如：虚拟局域网划分及组播注册协议等，并且要加强信息流管理水平，采用优先级分类方法，以此保证信息流传送的实时性与有效性。与此同时，在对过程层组网进行试用时，应对不同的组网方式进行尝试，以此丰富组网经验，同时也利于提高系统运行维护的质量。 3.2在电子式互感器及通信网络方面 首先，配合使用问题。当前，我国数字化变电站建设中采用了各异的电子式互感器，主要体现厂家、供能、原理等方面，其中供能方式主要有两种，一种为有源式，另一种为无源式；而原理包括光学原理与线圈原理。虽然建设实践中，涉及的电子式互感器均满足国家的相关标准与要求，但由于原理、厂家各异，导致其各指标有所不同，如：处理延时、量程等。通过实验分析可知，不同厂家所提供的电子式互感器，延时可达到0.5ms，而此误差直接影响着继电保护，为了避免此问题的出现，在实践中应对电子式互感器展开全面的检测，同时也可增加延时补偿功能。经实验测量显示，不同厂家电子式互感器在量程方面有所不同，而此问题会降低保护装置的性能，严重情况下，还会引起保护误动作，因此，实践中应尽量选用同一厂家提供的设备。 其次，保护动作实时性。与常规变电站相比，数字化变电站的过程层组网方式具有特殊性，主要体现在较长的保护动作时间，导致其延时增大的因素主要包括电子式互感器处理延时、保护装置设置了时间裕度、网络延时等，为了缩短此时间，可采取以下措施：一是采用先进的技术，控制电子式互感器的延时时间；二是借助合理的保护算法，减少数据处理时所需时间；三是调整过程层网络结构，通过进一步优化与改进，以此增强网络通信的实时性。 最后，数据畸变问题。此问题可能引起采样数据畸变，通常情况下，如果数据出现异常，电子式互感器便可对故障进行判断，此时主要是借助相关单元提供的采样数据实现的，但受畸变影响，采样数据仍处于有效状态，此后保护装置难以发现异常，随之便会出现误动作。为了避免上述情况的出现，保护装置应拥有判别畸变数据的能力，在实践中应结合运行的具体情况，设置适合的时间范围，同时，入
浅谈数字化变电站的应用 隨着经济技术的发展，我国的电力系统在不断地发展，但是传统的自动化变电站已经不能满足现在的需求，还存在很多的不足，而数字化变电站在近几年得到了长足的发展，也必将成为未来电网和电力市场的主旋律。数字化变电站技术较以往的自动化技术相比有自身的独特优势，本文就数字化变电站的情况做简要的介绍。 标签：数字化变电站智能化应用 随着变电站综合自动化系统、基于微机数字信息的二次设备的不断推广和普及，现有变电站已经具备了一定的数字式和自动化特征。做为变电站自动化技术的提升，数字化变电站也有其自身发展的过程，随着智能化开关、光电式互感器、一次运行设备在线状态检测等技术逐步成熟，数字化变电站已经比较完善，能够逐渐实现资源的共享；从长远看，随着一次设备智能化的进步，数字化变电站还应该有所提升，比如提高数字变电站的自我检修功能等等，很多方面还有很大的提升空间。 1 数字化变电站的主要特点 1.1 一次设备智能化 微处理器和光电技术是一次设备的信号回路和控制回路主要采用的技术，在采取此技术后，传统的导线连接不再被使用，连接主要通过数字程控器及数字公共信号网络得到实现。主要包括：电子式电流/电压互感器、智能型断路器/隔离开关、智能型变压器以及其它数字化的辅助设备。利用这些设备可以实现变电站的智能化运转，会大大地提高变电站的工作效率。 1.2 二次设备网络化 二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息，这种网络化可以让变电站的资源共享度提高，是一次设备智能化的提升和补充。标准化、模块化的微处理机是变电站内二次设备设计制造的基础，高速网络通信是设备之间连接的主要通道，数据和资源的共享通过网络通道得到了实现一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。一次和二次设备之间的网络通信主要采用电气量采样值、跳合闸命令、状态信号及故障告警信号等三种数字化方式传输。所以两种设备间的智能化和网络化是相辅相成，共同工作的。 1.3 运行管理系统自动化 目前我国的电力变电站已基本普及了变电站自动化管理系统，实现运行管理系统的自动化。变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录
浅析变电站运维自动化技术应用 发表时间：2019-11-08T14:33:32.690Z 来源：《电力设备》2019年第13期作者：纪冰冰关彤 [导读] 摘要：在“智能电网”建设进程快速推进的背景下，变电站的数量不断增加，同时变电站内部的设备与系统的性能都较以往发生了“质”的改变，对运维工作人员的工作能力提出了越来越高要求，变革传统人工管理模式，加快引入与应用自动化技术刻不容缓。 (国网黑龙江宝清县电业局有限公司电力调度控制中心黑龙江宝清 155600) 摘要：在“智能电网”建设进程快速推进的背景下，变电站的数量不断增加，同时变电站内部的设备与系统的性能都较以往发生了“质”的改变，对运维工作人员的工作能力提出了越来越高要求，变革传统人工管理模式，加快引入与应用自动化技术刻不容缓。本文在对变电站运维自动化技术的应用价值进行阐述的基础上，对当下运维自动化技术应用中存在的问题与解决策略进行了浅谈，旨在有效推进国内变电站运维工作自动化建设进程。 关键词：变电站；运维工作；自动化技术；解决对策 随着我国电力事业的蓬勃发展，变电站的数目不断增多，内部的系统结构复杂度以及设备精密性程度不断增加，增加了变电站运行维护工作人员的工作量，加之运维工作技术要求不断提升，大大增加了变电站运维工作人员的工作难度。为了可以在确保变电站运维工作保质保量完成的基础上，降低运维工作人员的工作量，提高工作效率，就需要改变与创新运维工作人员的工作模式，加快引入与应用自动化技术。 1 变电站运维自动化技术应用的重要价值 运维工作是确保变电站运行稳定性与安全性的重要保障。随着智能变电站建设力度的加大，变电站运维工作量不断增加，工作技术要求不断提升，传统以人工巡检为主的运维工作模式已经无法满足新形势下变电站的工作需求。此时如果可以将自动化技术应用于变电站运维工作中，那么可以在提升运维工作质量与效率的基础上，降低人力成本，增加供电企业的经济效益。比如，通过自动化运行软件的应用，可以实现对各种变电站内部设备的运行情况进行全天候不间断监控，并且在出现故障隐患后可以进行自动报警，这样有助于提高故障解决的时效性，降低变电站运行故障可能造成的损失。 2 变电站运维自动化技术应用中存在的问题 2.1 人员素质偏低问题 虽然运维自动化技术在变电站运维工作中的应用可以减轻运维人员的工作量，但是这并不意味着运维工作人员的素质问题就可以不管不顾。实际上，运维自动化技术的应用会对运维人员自身的工作素质提出更高要求，所以当下变电站运维工作人员素质偏低问题也是影响运维自动化技术得以顺利应用的一个重要问题。比如，在运维自动化技术的支持下，电力二次系统运维过程中会以软硬件相结合的方式，融合了计算机控制、通信技术、自动化技术和电子技术等众多领域的技术，所以为了可以全面、准确地分析变电站的运维工作数据，就需要运维工作人员具备很高的专业技术水平与广泛的专业知识面。 2.2 技术支撑不足问题 当下我国变电站运维自动化技术还没有得到全面普及与贯彻落实，各地区的变电站都结合自身的情况开始逐步运用自动化技术，但是在当下许多变电站的运维自动化技术建设中依旧还存在技术支撑不足的问题。比如，在变电站运维工作中会实时产生海量的运行数据，但是由于运维自动化系统建设过程中缺乏人工智能技术以及规则引擎和数据库等一些专家系统技术支持，使得运维工作人员需要亲自从海量的变电站运行数据中去挖掘和分析关键信息，这种情况势必会影响运维工作的效率，同时也会增加变电运行故障的发生概率。 2.3 运维信息共享问题 在自动化技术的支撑下，可以在变电站运维工作中构建各种各样的监控系统，以此对不同的变电运行设备或系统运行的情况进行实时监控。但是由于不同的监控系统业务面对的对象不同，实际的部署和管理中可能会存在相互独立的情况，这使得有关系统安全的相关信息无法实现相互共享与互动，进而影响了安全策略制定的一致性，同时也会增加复杂运行数据相互干扰的情况，这势必也会对变电运维工作的效率带来不利影响。 3 变电站运维自动化技术应用问题的解决策略 3.1 提升运维人员素质 运维工作人员是变电站运维工作的主体，也是影响整个运维自动化系统建设成败的一个因素因素，他们自身的工作素质至关重要，所以要注意打造高素质、专业化的运维工作队伍。首先，可以在对管理体制进行改善的基础上，立足于供电企业运维工作部门的实际工作情况，优化运维工作人员结构组成的基础上，组织他们积极学习变电站运维工作方面的相关标准以及自动化技术、信息遥控技术等先进的技术，尤其是要注意一同让运维人员参与到综合自动化系统建设中来，使他们亲自感受和体会运维自动化技术及其应用的项知识与注意事项，避免因为他们缺乏运维自动化技术方面的专业知识而影响自动化系统的顺利运行。其次，平时要注意定期开展运维工作人员教育培训和业务考核工作，督促他们积极学习自动化技术等先进技术。最后，要注意增强运维人员的信息处理能力。鉴于中电力调度工作的实时性要求，变电站中二次系统的运维工作人员要时刻注意关注包括二次设备运行情况、机房环境参数、系统信息安全以及网络互连情况等众多运行数据，这对运维工作人员处理信息的能力提出了更高要求，所以提升他们的信息处理能力也是当下顺应运维自动化技术应用与发展的一个必然要求。 3.2 强化先进技术支撑 为了可以更好地推动变电运维自动化技术在变电站自动化建设过程中得以贯彻落实，离不开先进科学技术的支撑。一方面，要立足于变电站运维工作的需求，灵活地运用云计算技术、大数据技术、人工智能技术以及规则引擎和数据库等一些专家系统技术支持，这样可以提升变电站运行关键数据的挖掘和分析有效性。另一方面，要对当下变电站运维自动化技术中的一些技术进行改进与优化。比如，当下的信息遥控技术、数据采集技术与设备抗干扰技术等在实际的自动化建设过程中还存在一些问题，要结合实际的自动化建设需求进行合理改进，如在优化自动化数据采集技术期间，要注意全面整合全部传输的信息，确保信息采集的全面性，同时还可以在建立的运维自动化系统中科学设置报警装置，以此确保自动化技术应用的安全性。 3.3 注重共享运维信息 为了进一步提高变电站运维自动化技术的应用质量，还要进一步打通运维信息共享的通道。比如，可以从自动化系统构建过程中的软
数字化变电站关键技术及未来展望 国得到迅速发展。数字化变电站就是把变电站的信息采集、处理、传输以及输出全部实现数字化。由于这项技术汇集多方面、多层次技术革新，所以它的发展将会是一个比较长期的过程。主要阐述了数字化变电站的背景和特征，着重介绍了变电站数字化过程中的关键技术，同时介绍了变电站数字化之后对未来产生的影响。 为了提高电力系统的自动化水平和可靠性，提高电网企业的经济效益和管理水平，我国电力企业积极进行变电站的数字化。随着国家标准的不断完善以及智能断路器、非常规互感器和网络技术的发展，数字化将是未来变电站自动化发展的必然趋势。 一、数字化变电站的特点 随着数字化技术的出现和应用，数字化变电站的概念也被提出。数字化变电站可以实现信息的整体和统一处理,同时具备变电站内IED之间、控制中心和变电站之间协同互动运行的能力。一般情况下，数字化变电站具备以下几个技术特点。 1.层次化 由于所具备的功能差异，变电站的结构逻辑可分成间隔层、过程层以及变电站层。间隔层的作用是通过本间隔的数据作用于自身间隔的一
次设备。所有与一次设备接口功能的实现是通过过程层完成的。利用全站的数据，变电站层可以对全站的一次设备进行监视以及控制，同时可以实现与远方控制中心进行交换数据。 2.一次设备的智能化 可编程（PLC）控制器可以替换变电站二次回路中的继电器及其配套的逻辑回路，光电数字和光纤将会代替变电站目前普通的模拟信号和控制线路被。 3.二次设备的网络化 变电站的二次设备不设功能装置重复的输入/输出接口，通过网络可以真正实现数据共享、资源共享，普通的功能装置也会演变成逻辑的功能模块。 4.运行管理实现自动化 日常运行、维护、数据记录可以实现无纸化办公和自动化的信息分流交换；变电站发生故障时，及时提出故障原因和维修意见；系统可以自动发出变电站设备状态检修报告。 二、数字化变电站中的关键技术
浅析数字化变电站电气二次设计 发表时间：2016-11-30T13:51:04.793Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：李学纯 [导读] 笔者结合自身多年的变电站工作经验，探讨有关数字化变电站的运行内容，系统分析变电站电气二次设计，以供参考。 (大理电力设计院有限责任公司云南大理 671000) 摘要：在电力系统中，变电站是重要的组成部分，且伴随电力系统数字化的深入发展，变电站内部也逐渐形成了数字化应用的结构，很大程度上提升了变电站运行的自动化程度，确保电力系统供电的质量。笔者结合自身多年的变电站工作经验，探讨有关数字化变电站的运行内容，系统分析变电站电气二次设计，以供参考。 关键词：数字化;变电站;二次设计 在电力系统中，变电站是其中重要的组成部分，而数字化的应用也成为其未来发展的方向之一。众所周知，数字化在变电站中的应用，能够保障变电站收集信息、传输信息与处理信息，而数字化的设备与技术保障了这些流程的数字化运行，大大提高了运行质量与效率。而二次设计占据着数字化电气设计的重要内容，本文对此进行探讨，分析数字化变电站电气的二次设计。 1数字化变电站概述 随着我国经济与科技的高速发展，我国数字化变电站在各种技术中取得了实质性的突破，如仿真技术、综合自动化技术、电子式互感器技术等等，这些技术的发展也为我国数字化变电站设计建设及发展打下技术性基础。而在计算机网络方面，高新技术也取得了较大程度的突破，这又为我国变电站的数字化发展带来了更大的契机。数字化变电站在运行中需要对其信息进行收集、传输以及处理，最终输出信息，渗入了数字化技术与设备的使用以后，这一流程与功能的实现将更为高效[1]。与传统的变电站相比，数字化变电站展现了较大的优势，比如智能化设备的补充、通信协议以及模型的统一、通信确保了网络化、运行管理工作也确保了自动化。 在数字化变电站运行过程中，其基础的组成包括了一次设备与二次设备智能化，而拥有智能化功能的设备能够实现相互之间命令及状态的交换与控制，同时本身的自我检测能力更具备了较高的性能，对自身的运行状态、数据信息的传输处理等功能有极速检测以及自动化作用，处理数据信息以后，还能对设备运行过程中是否面临维修问题进行准确的判断。 2数字化变电站电气二次设计中的注意事项分析 2.1线路保护 线路的保护由三部分组成，分别是分相电流差动保护、过流保护以及距离保护。分相电流差动保护会出现误动的情况，其原因主要是电磁式互感器存在的饱和状态，但在电子式的互感器中，又具备了一定的非饱和特征，因此就直接将以上问题解决。距离保护则是保证电流非周期分量的功能，通常情况下，电磁互感器不能本质上去改变非周期分量，于是使得测距的误差越来越大，针对这一情况的解决，比较常用的方式是加大数据窗，但这种常规方式又同时会降低距离保护的速度，形成了新的问题。而电子式互感器则能够通过对微分方程原理阻抗算法算段数据窗的充分利用，达到提高距离保护速度的目的，于是成功解决上述问题[2]。众所周知，电磁式互感器一旦出现了饱和的状态，那么就会对反时过流保护在动作操作上与时间控制上都产生较大的影响，延长了动作保护时间，而由于受到相角精准度的影响，在电磁式互感器出现饱和的情况下，还难以保证相角得到更为准确的定位，这也就是二次电流畸变的情况。在数字化技术的应用下，这一难题也得到了很好的解决，选择无饱和与特性相似的不同常规互感器交换并应用数字化技术功能即可。 2.2数字化低周保护 数字化应用下的低周保护与传统应用相比有着巨大的优势，而最为重要的区别与优势还在于数字化低周保护不用信号电缆，它是通过在单元位置就可以接受到母线电压，同时精准计算出对应的频率，于是通过报文的方法输出是否出现跳闸等命令。如果是10kV间隔设置自动投退的低周压板，那么就要密切地参考其对应的调度值，并提早对某一个出口跳闸投退进行设置，从而更好地发挥其本身的应用与功能[3]。 2.3母差保护 对于母差保护数字化设计，在进行的过程中通过对母差子站模拟信号的转化，确保数字信号的应用。母差保护是对已经具有的母差保护改变成为主站与子站两个部分的新的母差保护，但要确保间隔数字化设计完成，就必须逐一地将电流与电压各个单元与母差保护的主站相联，随后进行GOOSE的输入，从而达到连接网络的目的。 2.4电气安全 进行数字化变电站电气二次设计，既要确保整个设计工作的专业科学性，同时还要预防各种影响安全的事故发生，保障供电企业得以稳定地运行。所以电气二次设计工作，必须采用安全防误装置，且将其与变电站系统进行同时的施工，同时投入运行，才能实现其应有的防护功能。 3数字化变电站电气二次设计 3.1选用智能设备 数字化变电站电气智能设备包含了电子式互感器、二次设备以及智能开关等，在众多的对象中只有二次设备具有一定的选择性特性，且必须采用网络化设备。另外，如电子式互感器则包括了两种方案，无源电子式互感器和有源电子式互感器。在当前现代化技术发展阶段，我国很多变电站设计均采用有源电子式互感器。再比如智能开关，我国较多的变电站当前使用的是智能终端，并配合过去传统的开关相组合结合使用。 3.2通信规约 数字化变电站网络层也由两个部分组成，分别是站控层与过程层，前者包括了两种通信规约方法，如103规约和IEC61850通信规约，后者则只有IEC60044-8通信规约。在这些类别的通信规约中，103规约是过去传统中大量使用的服务方式，而在当前的变电站站控层网络中普遍采用IEC61850通信规约。如果是数字化变电站，大多也采用IEC61850通信规约，也有的将两者之间组合应用。 3.3设计组屏方案 数字化变电站的组屏方案设计和过去传统的相比有着较大的区别，在功能上看，数字化变电站组屏方案更齐全，操作便捷，而且针对
我国数字化变电站发展现状及趋势 作者：全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会何卫来源：赛尔电力自动化总第80期 数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。 数字化变电站在我国发展迅速，从1995年德国提出制定IEC61850的设想开始，中国就一直关注IEC61850的发展。全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会自2 000年起，将对IEC61850的转化作为工作重点之一。从CD（委员会草案）到CDV，从F DIS到正式出版物，标委会及其工作组专家密切跟踪IEC标准的进展，用近5年的时间，二十多位专家的辛勤工作，完成了IEC61850到行业标准DL/T860的转化。 标准转化的同时，国内顶级设备制造商如南瑞集团、北京四方、国电南自、许继电器等同步开展了标准研究和软硬件开发。2006年以来，相继有采用IEC61850标准的变电站投入运行，从110kV到500kV，从单一厂家到多家集成，国内对数字化变电站工程实践的探索正在向纵深发展。 在国调中心的领导下，从2004底开始，标委会成功组织了6次大规模互操作试验，极大地推动了基于IEC61850标准的设备研制和工程化。 为规范IEC61850在国内的有效有序应用，2007年，标委会将DL/T860标准工程实施技术规范纳入工作计划，并迅速组织有关专家进行起草，经广泛征求意见，2008年该规范通过标委会审查报批。成为指导DL/T860标准国内工程实施的重要配套文件。 目前，国内各网省公司都进行了数字化变电站试点，对DL/T860标准的应用程度和技术水平各不相同，有单在变电站层应用DL/T860的，也有在过程层试验的，还有结合电子式互感器应用的；有单一厂家实现的，也有多达十多加设备制造商参与的。数字化变电站的试点已经较为充分，现在应该到了总结成功经验、探讨发展策略的时候了。
数字化变电站技术规范
中国南方电网有限责任公司企业标准 数字化变电站技术规范 （审查稿） Q/CSG ×××××－２００9 2009- - 发布 2009- - 实施中国南方电网有限责任公司发布
目次 前言 (1) 1范围 (3) 2 引用标准 (3) 3 术语与定义 (5) 4 系统构成 (6) 5 系统配置 (8) 6 设备技术要求 (10) 7 软件技术要求 (20) 8应用功能 (23) 9 总体性能指标 (50) 10 设计要求 (52) 11 产品验证技术要求 (53) 附录A 典型应用方案（资料性附录） (54) 附录B 建模原则（资料性附录） (58) 附录C 服务（资料性附录） (77)
前言 近年来，随着工业级网络通信技术、集成应用技术、电子及光电采集技术、信息技术，特别是IEC61850标准的颁布，数字化变电站技术具备了基本应用基础。数字化变电站是以变电站一、二次系统为数字化对象，对数字化信息进行统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信平台，从而以信息共享、硬件平台综合集成应用、软件功能插接复用、逻辑功能智能化策略的全新模式，实现变电站运行监视、快速保护、智能分析、标准化操作、设备状态监测等基本功能，并为数字化电网以及广域控制技术的发展奠定基础。 在公司生产、调度等部门的领导下，各级科研和生产单位在数字化变电站和电力生产数字化建设方面进行了积极探索和开展了卓有成效的应用实践。数字化变电站已经成为当前建设的一大热点，一些数字化变电站的试点应用工程已经建成并投入试运行。总体来看，数字化变电站试点工程运行良好，充分体现了新技术的优势，也为电网的可持续发展提供了宝贵经验；同时也暴露了建设标准不统一、设备良莠不齐等问题。为
国内智能变电站研究现状 国家电网公司和南方电网公司组织中国电力科学研究院和国内的各大电力设备制造厂商从2001年开始关注AEC 61850系列标准，并开始对该标准进行翻译，目前已经发布和出版了IEC 6185o系列标准的正式版，并组织了6次互操作实验，国内较有影响力的电力自动化设备供应商积极响应并参与了互操作性试验。 为有效推进智能变电站建设的规范化，国家电网公司在近年近百个各种类型数字化变电站项目实施经验的基础上，组织下系列标准和规范的讨论，并由智能电网部牵头编写了e／GDw 383－2009《智能变电站技术导则》、e／GDwZ410下2010《高压设备智能化技术导则》、《智能变电站设计规范》、O／GDw441－2010《智能变电站继电保护技术规范》、《智能电网试点项目评价指标体系与评价方法研究》等。这些标准和技术规范的出台，为智能变电站的实施试点项目提供了规范化的依据。 1．实际工程应用 2007年5月，河南首个智能变电站——洛阳金谷园110kv变电站正式投入运行。该站基于“网络化二次系统”概念，采用vLAN技术将局域网内的设备按网络化保护和控制功能逻辑划分成若干个网段，保证了控制的实时性，实现了网络的安全隔离；在间隔层采用了GOOSE网络传输技术，实现了数字化变电站三层结构的一体化应用；利用GOOSE网络实现了设备跳合闸命令传输、智能操作，实现了变电站过程层、间隔层、站控层一体化的五防操作逻辑闭锁功能；利用网络化实现了母线保护、备自投、低频低压减载功能；采用基于SNMP协议的网络在线监视与诊断服务技术，实时监视各网络节点的工作情况，实现了变电站二次设备的网络可视化监控。特别是在“网络化二次系统”及“网络化保护”方面处于国际领先水平。河南金谷园110kⅤ变电站智能化改造成功，标志真正意义上的智能变电站投人运行，也为智能电网的建设打下了良好的基础工作。
智能变电站综合自动化技术浅析 发表时间：2018-08-13T17:07:44.913Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：李丽丽张世汉谭科[导读] 摘要：继电保护及实时监测、控制是电力系统安全可靠、优质高效运行的首要基础和有力保障。 （中机国能电力工程有限公司上海市 200444）摘要：继电保护及实时监测、控制是电力系统安全可靠、优质高效运行的首要基础和有力保障。常规保护和监控设备结构及接线复杂，整定调试工作量大，而且需要定期维护，对于相对复杂的保护方式和要求智能化程度较高的功能较难实现。随着对电网控制精度、准确度、智能化程度以及供电安全性、可靠性的提高，如何实现变电站综合自动化和管理自动化是电力科技工作者面临的主要课题，是电力 系统发展的必然趋势，也是电力科技发展的技术推动力。 关键词：智能变电站；变电站综合自动化；自动化技术前言 智能站的兴起带动了变电站电气二次系统建设新的革命，自动化在电力投资中所占的比例已然急剧增加，以微处理机为基本测控手段的数字式综合自动化装置已成为当今新建电站和老站改造中二次系统建设的主流产品。建设智能变电站有许多难度很大的关键技术需要解决，是一项复杂的系统工程，决不是一朝一夕就能实现的事，需要许多相关行业长时间共同不断的研究解决。而综合自动化技术是其中十分重要的一部分。 1智能变电站的概念以及意义智能变电站就是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。变电站作为电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着点能量转换和电能量分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。变电站自动化技术是实现变电站运行管理的重要条件。 2 智能变电站二次系统结构 智能变电站监控网络可用三层两网来概括。物理结构上，完整的智能化变电站由三个层次构成，分别为过程层、间隔层、站控层，每层均由相应的设备及GOOSE网络和SMV网设备构成。 相较于常规变电站，智能站多了一个过程层。智能站过程层主要设备包括电子式互感器（实现采样的数字化）、合并单元（实现采样的共享化）、智能终端（实现开关、刀闸开入开出命令和信号的数字化）等。 过程层主要功能包括：完成实时运行传输测保装置需要的采样值（SV）和开关量（GOOSE）。设备运行状态的监测与统计，变电站需要进行状态参数监测的有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器、直流电源系统等。在线监测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性及工作状态等数据。操作控制执行，包括变压器分接头调节控制，电容器、电抗器投切控制，断路器、刀闸的合分控制，直流电源充放电控制等。 3智能变电站综合自动化系统的组成智能变电站综合自动化系统由智能传感技术（智能传感器实现一次设备的灵活操作）、数字采样技术（采用电子式互感实现电压电流信号的数字化采集）、同步技术（采用Ｂ码、秒脉冲等网络实时方式实现全站信息同步）、网络传输技术（构成网略化二次回路实现采样值及监控信息的网络化传输）、信息共享技术（采用基于标准的信息交互模型实现二次设备间的信息高度共享和互操作）这五大技术模块组成，每一技术模块都是独立的个体，但是每个技术模块又是相互作用相互配合，最终组成智能变电站综合自动化系统，实现其功能。 4智能变电站综合自动化系统实现的功能任何事物在开始研发设计初期，都带有一定的目的性，即这个物体能够实现哪些功能，能够解决哪些问题。 （1）要实现对电网运行参数、设备运行状态进行实时监视和监控，同时具有独自完成自己检查自己诊断的功能，在变电站设备、装置内部等出现异常情况时，能立即自动报警并且还能停止这一环节的其他操作，避免扩大事态。 （2）在电网运行有事故时，可以迅速隔断、取样、诊断、决策及事故解决，把故障点以及故障原因排查在最小的范围内（3）可将变电站运行参数的在线计算、存储、统计、分析报表和远传自动完成，从而促使自动和遥控调整电能质量得以保证。 5智能变电站综合自动化系统所面临的问题近年来，不论是我国自主研发的智能变电站综合自动化技术，还是从国外外引进的此技术，在技术方面、质量方面、功能方面、数量方面都是有显著的进步和发展。但是在实际操作过程中，智能变电站综合自动化系统的部分功能还是不能被充分的发挥出来，会存在一些缺陷和问题。 5.1供需方目标不一致 （1）在经济利益的驱动下，企业在追求着利益最大化。与此同时，用户在热衷于对技术含量的追求，所以在智能变电站综合自动化系统选择中，一批批高技术含量，但功能不全面、结构不合理、性能不稳定等产品屡屡被使用。 （2）电力企业工作人员在购买变电站综合自动化系统时，由于生产厂家对自己的产品在介绍时，会夸大其功能和作用，或者是遗漏产品的一些性能，从而导致工作人员对产品的一些不够认识不透彻，对其功能的掌握不熟悉、不全面。 5.2不同产品标准不一致 远程终端控制系统（ＲＴＵ）、小电流接地装置、通信控制器、故障录波、无功装置等设备之间的数据接口不对等问题，是智能综合自动化系统的接口是长期以来没有得到有效解决的十分重要问题之一。而不同的生产厂家在制造产品时，都是闭门造车，不愿为了这些产品的接口方面的问题，去花时间和精力去沟通，所以当厂家的数量越来越多，产品种类也越来越多的时候，数据接口问题不但没有缓解而会更严重。 6智能变电站综合自动化系统所面临问题的建议为了进一步推动智能变电站综合自动化系统较好的服务于社会，让我们更多的享受到科学技术发展带来的红利，对智能变电站综合自动化系统所面临问题，提出以下两方面的建议。 6.1统一供需方初衷
浅析自动化技术在数字化变电站中的应用 发表时间：2018-05-14T17:18:33.077Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：杨虎翼 [导读] 摘要：数字化变电站将为电力系统发展的提供保障，是社会经济发展的必然趋势。 （广元利泰电力建设有限公司四川广元 628000） 摘要：数字化变电站将为电力系统发展的提供保障，是社会经济发展的必然趋势。自动化技术在数字化变电站中的推广应用有利于提高信息集成率，实现资源共享，切实推动数字化变电站的发展。 关键词：自动化；数字化；变电站 随着经济的不断发展，我国的电力系统发展也越来越快，变电站基本上实现了数字化，数字化的应用实现了变电站的又一创新，在操作环境上也有了极大的改善，是在以前智能变电站上做的新的改革。数字化变电站的发展与应用与我们息息相关，与电网的发展关系也非常密切，所以数字化变电站的发展规律是跟随着电网发展而不断变化发展的。当前我国的数字化变电站发展并不是很完善，所以现在的当务之急就是完善数字化变电站自动化技术。 1数字化变电站概述 数字化变电站由全数字化的一次电气设备、全数字化的二次装置和统一的标准平台（IEC62850）三部分组成，与传统变电站技术不同，数字化变电站将信息采集、处理、输出等环节完全数字化，不仅简化了错综复杂的电缆接线，还优化了功能组合和系统集成。数字化变电站的应用系统是一个具有复杂性、综合性以及智能性的数字化系统，数字化变电站实现了其它变电站所不能达到的特点以及功能，数字化变电站的主要特点就是实现了自动化，在信息处理时都能够实现自动化，将信息进行处理，形成数据，不用人工操作，减少了误差，节省了人力，数字化变电站的建立，对电子系统来说是非常重要的。 数字化变电站的结构分为三个层次，过程层、间隔层、站控层：（1）过程层。变电站的过程层的功能主要是，检测电力运行时的电气量，包括电流、电压等;在计算机上统计和检测设备的状态，记录下来，并且向上级报告机器的主要工作状态，以及各个功能的参数; 最重要的一点就是控制隔离开关的分合，控制电流的运行等。（2）间隔层。间隔层的主要功能是，对间隔层的数据进行收集以及整理，并且能够对间隔层的一次设备进行保护，还能够对间隔层的操作进行关闭，控制数据的收集和运算，进行整理，间隔层实现了对电力系统的做功计算处理，是设备间信息传递的主要层面，主要是保护测控系统。（3）站控层。变电站站控层的主要功能是，对于变电站的各种数据，能够利用网络进行快速收集以及整理，对数据库及时更新，能够通过登录数据库，把相关的数据向控制中心传递，还要同时向间隔层以及过程层传递命令，能够实现无人监控，还有联系功能和报警功能。 在数字化变电站中，信息的采集传输都实现了自动化，数字化变电站自动化系统的应用，大大优化了电网的运行效率，还提高了设备的稳定性、安全性，数字化变电站技术发展实现了兼容性，能够包含很多，数字化变电站自动化技术有很多的优点，测量更加准确，功能相比以前增多了、安全性更加可靠，还实现了资源的共享功能，数字化变电站技术的开发应该在此基础上进行不断改进与创新，只有这样，才能促进电力系统的长远可持续发展，进而实现技术的不断升级和优化，从而更好地适应电力系统发展的需求。 2自动化技术在数字化变电站中的应用 2.1通信网络技术 变电站的自动化发展主要是依靠系统中的网络通信技术来实现的。一是以IEC61850标准作为根据，这是由于IEC61850标准在变电站工作过程中体现着非常关键的功能，并且其也是创建变电站自动化系统的基础。当今很多的自动化变电站系统是根据IEC61850标准来建立模型、传播信息、处理数据等等。实践表明，应用IEC61850标准能够有效地统一变电站的网络资源与自动化系统，从而实现科学化与智能化。二是层次化的控制。在应用变电站自动化系统的时候重点是管理和控制变电站的一系列工作，这有别于传统意义上的管控模式，变电站自动化系统在控制变电站的时候借助分层的控制手段，基于IEC61850标准，自动化系统当中的一系列物理层都具备相应的逻辑性，借助层次化的控制，能够有效地控制全部系统、交流信息，并且还能够跟其它的机器实现切换的瞬间性、自由性，从而使切换过程当中存在的漏洞与程序减少。 2.2合并单元技术 合并单元技术是数字化变电站中全新的物理元件，其合成功能主要是针对由二次转换器所提供的电流与电压数据。合并单元装设于互感器与保护、自动化装置间，将从互感器采集到的数字信号进行汇总、校验、打包后，经通信网络发送到保护与自动化装置。合并单元在实现上主要存在数据同步问题，解决方案为准确、可靠的识别同步信号，并给数模转换模块实时发送高精度同步采样信号。此外，互感器和监控系统、计量与保护装置之间的联系也是通过合并单元来实现的，接收由互感器传出的信号数据并将其进行转化后传出，并且在这同时进行同步信号的收集，为系统运作的二次设备进行精确的电压与电流提供。 2.3光电测量技术 对于数字化变电站来说，传感器工程应用所具备的稳定性能是十分重要的。光电测量技术主要由互感器、交换器、信息处理设备以及连接光缆共同组成。数字化变电站的主要标志是采用数字化电气量测系统采集电流、电压等电气量，实现了电力量数据采集环节的数字化应用，其特点在于可以实现一、二次系统在电气上的有效隔离；增大了电气量的动态测量范围并提高了测量精度，从而为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用提供了基础；对于低驱动功率的变电站二次系统设备可以直接实现数字化接口应用。 2.4数据信息处理技术 数字化变电站自动化系统通过利用计算机对信息的数据处理，实现在计算机屏幕中显示出各项数据的处理结构，实现对变电站运行情况的实时监控监管，为专业技术人员提供更多的数据信息，确保能在第一时间内发现系统运行中出现的问题并及时处理。变电站综合自动化系统具备自动报警系统，能够在系统故障发生的第一时间内，及时报警，将故障带来的后果降低在最小范围内。经常应用的自动化系统重点涵盖：分流交换自动化操作、统计状态的记录资料、电力生产工作数据、数据信息分层内容等，在自动化的管理系统当中，有关的工作者定时地检修自动化装置，从而实现装置工作效果的理想化。 2.5设备状态检修技术 随着微电子技术以及一系列传感、信号处理技术的发展，设备状态检修已经成为数字化变电站中的重要内容，是保障变电站安全稳定可靠运行的重要措施。设备状态检修就是指对变电设备的状态进行检测与维修，这项工作通常进行于设备出现故障之前，因此能够及时发