数字化变电站技术的应用及展望
【摘要】：电力系统是经济发展的重要基础和根本所在，变电站自动化的发展情况说明了经济发展的状况。我国对电力系统的发展一直非常重视，并且取得了巨大的成就：西部大开发和东部经济建设服务的”西电东送”，三峡工程建设的初步完成。在变电站自动化领域中，由于智能化开关、一次运行设备在线状态检测，光电式电流，电压互感器、变电站运行等操作的不断使用和日趋成熟，并且计算机高速网络在实时系统中不断地开发和应用，变电站自动化系统的数字化发展已经成为今后发展的主流。
【关键词】：数字化; 智能化开关; 光电式电流
在当今的信息化时代中，数字化也越来越为人们所重视。数字化技术主要体现以下几个方面的特性：首先，数字化是数字计算机的基础，并且数字化是软件技术的基础，是智能技术的基础；其次，数字化是多媒体技术的基础，它为信息社会提供了基础。数字化变电站就是使变电站的所有信息采集，传输，处理，输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。它的基本特征体现在设备智能化，通信网络化模型和通信协议统一化，运行管理自动化等方面。我国首座数字化变电站-翠峰变电站位于1998年3月3日建成投产，并于2006年3月27日改造为全数字化变电站正式投入运行。经过7个月的投产运行．各种数据采集、传输准确无误．运行平稳、安全、可靠．在全国处于领先地位．并达到国际先进水平．
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
新一代智能变电站一次设备智能化的探讨和展望 发表时间：2018-06-06T15:41:45.967Z 来源：《科技新时代》2018年3期作者：田军韩志惠[导读] 摘要：本文分析了新一代智能变电站一次设备的智能化，阐述了智能变电站与智能化一次设备的主要概念，针对一次设备智能化进行了深入研究，结合笔者本次研究，最终提出了要对智能化的一次设备进行深化检修智能和全生命周期管理策略。 摘要：本文分析了新一代智能变电站一次设备的智能化，阐述了智能变电站与智能化一次设备的主要概念，针对一次设备智能化进行了深入研究，结合笔者本次研究，最终提出了要对智能化的一次设备进行深化检修智能和全生命周期管理策略。希望通过本文的分析研究，实现新一代智能变电站一次设备功能的最大化，从而确保变电站安全、稳定运行的目标。 关键词：智能变电站；一次设备；智能化随着科学技术的飞速发展，产生了新一代的智能变电站，然而变电站的智能化只是一种保证变电站安全、稳定的手段。由于智能电网具有系统性、复杂性，并且受到规划与设计变电站、设置智能系统网架、智能电网的运行方式等多方面的因素影响制约，所以仅仅依靠智能化是不能够有效的保障变电站运行的安全、稳定。除此之外，在运用智能化技术的时候，要重视电网的安全性、可靠性、经济性，做到有效的利用一次设备智能化技术，提高变电站的智能化水平，从而保障了电网运行的安全性、稳定性。 1 新一代智能变电站一次设备智能化的探讨 1.1智能变电站 智能变电站的基本要求是实现全站信息的数字化、通信平台的网络化、信息共享的标准化，通过采用可靠、集成、先进、环保的智能化设备来实现其功能，如对信息的收集、测量、控制、保护、计量和检测等的基本功能，和一些自动控制、智能调整、在线分析、互动协同等高级功能。智能变电站的组成部分为智能化的一次设备和信息管理系统。智能化的一次设备的智能化表现在变压器智能化、开关设备智能化、电子互感器等[1]。 1.2 一次设备智能化 变电站的一次设备主要有变压器、避雷器、母线、互感器、断路器等等。智能变电站一次设备智能化，主要是在以往一次设备功能的基础上，采用通讯协议与信息管理系统进行数据的交互，其基本功能是测控、通讯、保护。一次设备的智能化还具有强大的信息交互、强大的自己监测与诊断能力，既能够对设备的运行状态进行科学的检查与测试，又可以尽早的预测与识别故障，并且及时的将预测分析的结果反馈给相应的设备管理部门，从而为状态的检修提供了可靠的信息依据。另外，在设备出现故障之后，它可以进行自动化的分析、识别、与评估。下面对变电站的一次设备中的变压器智能化、避雷器智能化进行了简要介绍： 1.2.1变压器智能化 新一代智能变电站一次设备中，变压器的智能化是指变压器在运行和监测时候的自动化。其自动化的主要内容是：实时监测变压器油色谱、绝缘、电流、电力负荷、油温，并且控制管理变压器油品对气与水的溶解等问题，及时断开和处理变压器的局部放电、介质损耗、绕组短路等，有效的调整负荷温度、铁芯电流、冷却器状态，从而确保变压器的功能能够正常发挥。 1.2.2避雷器智能化 变电站安全运行的设备与结构基础是避雷器，并且避雷器的智能化是智能变电站的重要前提。在变电站中使用智能化的避雷器，能够全面的检测电流、电压、动作和能够有效的控制全电流、阻性电流，从而有效的保障避雷器功能。与此同时，可以通过将智能化避雷器与智能变电站的网络或者是管理系统有效的结合，来实现通信与调控功能，并且把智能化避雷器向整个智能变电站体系转化，有利于加强变电站的智能化和变电站运行的安全化。 1.3一次设备智能化的评判准则 新一代智能变电站一次设备智能化，不仅仅是对设备进行信息化的处理与网络化的运用，它还是智能化的体系和结构，具有设计科学、布局合理、建设严格等特点，要对智能变电站一次设备的智能化评判可以依据其智能性、及时性、功能性准则来进行，以保障设备在运行时的安全、稳定、准确[2]。 1.4一次设备智能化正常运行的要求 智能化一次设备要正常运行，就必须确保智能一次设备的相关智能元件不受损，那么就要使智能元件满足以下要求： 1.4.1在使用智能元件后，智能化一次设备能够正常运行。 1.4.2智能元件要及时的监测分析主要的设备，并且要自动的将数据记录储存下来。 1.4.3智能元件要有自我检测和报警的功能，并且其检测的灵敏性要符合设备功能的要求。 1.4.4智能元件要有对电磁抗干扰的能力。 1.4.5智能元件最终得出的监测数据要确实可靠。 2 新一代智能变电站一次设备智能化的展望 2.1新一代智能变电站一次设备智能化 一方面变电站一次设备可以通过优化智能组件、组网来建立变电站一次设备的通信系统，从而达到实时监测的目的，以确保一次设备监控能力的提升。另一方面，变电站可以采用一次设备的集成体系中的集成设备，将一次设备的使用寿命延长和提高其运行的精确度，从而不仅可以保证一次设备的安全稳定，还有利于提高一次设备的智能化水平。另外，变电站一次设备要对将来现代化升级和智能化拓展一定的空间和结构，以确保其能够顺应时代的潮流稳定发展。 2.2检修智能深化 变电站一次设备中的检修智能化，既是实现智能化的重要保证，又是智能变电站对一次设备功能与稳定维护的重要前提。智能变电站一次设备的运行时，可以采用新型的处理技术对产生的运行状态与数据信息进行处理，从而有效的检测维修智能变电站一次设备，智能变电站建设中智能化检修是其基本需求。在进行智能化维修时，可以通过设立智能化检修系统与信息处理系统，从而对一次设备运行信息的数据库进行完善，从而达到对一次设备运行状况进行实时自我诊断的目的。与此同时，要做好及时报警和判断智能变电站一次设备运行过程中的问题和故障。最后，通过对变电站一次设备检修智能的深化，来有效的控制一次设备运行中存在的风险，进而提升智能变电站一次设备的稳定性、可靠性、安全性。
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
智能变电站与传统变电站的区别与联系 智能变电站与传统变电站的区别与联系主要有两点： 1：根据国家电网智能电网建设的整体部署,十二五期间,国家电网将推广智能变电站建设,各网省公司积极开展智能变电站的研究及试点工程。安徽省110kV桓谭变是国家电网公司智能电网建设第二批试点工程,采用了基于IEC61850标准的变电站自动化系统。首次采用全光纤电流互感器,光PT挂网运行。本文针对110kV桓谭变继电保护的新特点探讨了智能化变电站和传统变电站继电保护的异同。2智能变电站相比于传统变电站的几个关键技术 2.1智能化变电站各保护装置采用了统一的通信规范,即IEC61850通信规范IEC61850 是新一代的变电站自动化系统的国际标准,它规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。同传统的IEC60870-5-103标准相比,它不仅仅是一个单纯的通信规约,而是数字化变电站自动化系统的标准,它指导了变电站自动化的设计、开发、工程、维护等各个领域。该标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模,采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口,增强了设备之间的互操作性,可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。智能化一次设备和数字式变电站要求变电站自动化采用IEC6 数字化变电站按照一次设备智能化、二次设备网络化的设计思路参照IEC61850的标准将变电站分为过程层、间隔层和站控层3个部分，其中过程层由模拟量收集终端合并单元和实现开关输入输出的智能单元构成；间隔层主要由保护装置和测控装置组成；站控层主要包括监控，远动和故障信息子系统构成。 首先，智能变电站的过程层由传统的一次设备和智能组建柜组成，智能组建柜中有合并单元和智能操作箱两个装置。变电站常规互感器的数据合并单元采取就地安装的原则，通过交流就地采样电缆传送模拟信号，并将采样数据处理后通过 IEC61850-9-1、 IEC61850-9-2 或者 IEC60044-8 的协议借助光纤通道发送到网络交换机供需要该模拟量的保护或者测控装置共享数据。智能操作箱解决了传统一次设备和数字化网络的接口问题，作为数字化变电站一次开关设备操作的智能终端，将传统一次设备和保护测控等装置通过光纤网络连接，完成对断路器、刀闸的分合操作，智能操作箱接收保护和测控装置通过GOOSE 网下发的断路器或刀闸的分、合及闭锁命令，然后转换成相应的继电器硬接点输出。 其次，在传统变电站二次系统中保护装置所需的模拟量信息和设备运行状态等信息需要通过电缆传送，动作逻辑需要在多个装置之间传递启动和闭锁信号，在各间隔层设备之间，间隔层和过程层设备之间需用大量的电缆连接，使传统方式下各个保护装置之间存在较多硬开入连线，导致二次回路接线比较复杂，容易出错、可靠性不高；而吴山变电站采用支持变电站通信标准IEC61850中GOOSE 输入和输出功能的保护和测控装置。间隔层装置之间通过以太网联系各间隔层设备，通过网络共享电流电压量和开关量信息，借助虚端子完成保护的动作逻辑和相关间隔之间的闭锁功能，其中电流电压量和开关量的传输分别采用IEC61850规约中的单播采样值SMV服务和面向通用对象的变电站事件GOOSE服务完成。这就是为什么在保护屏上没有任何二次接线的缘故。为保证保护装置和开关之间的可靠性，吴山变电站的主变采用两套南瑞的保护，每套保护使用单独的光纤与智能操作箱联系，与传统的双重保护配置不同的是，吴山站只是共用一个操作箱。 最后，站控层网络采用网线连接，间隔层与站控层之间按照制造报文规范 MMS(Manufacturing Message Specification)通过网络进行数据交互，完成对变电站的
智能化变电站的概念及架构前言 在中国，国家电网公司的定义是：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一的坚强智能化电网。通过电力流、业务流、信息流的一体化融合，实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用，极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，带动电力行业及其他产业的技术升级，满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求涉及到电网发、输、配、售、用的各个环节。常用称谓是坚强智能电网，统一性、坚强网架、智能化的高度融合。
目录 一、智能化变电站的概念 (3) 二、智能化变电站的功能特征 (3) 三、智能化变电站与数字化变电站的区别 (5) 四、智能化变电站架构 (6) 1、数字化变电站的集成化 (6) 2、智能化变电站综合集成化智能装置及其功能结构 (7) 3、综合集成的智能化变电站的架构 (9) 五、智能化变电站的关键技术 (10) L、智能化变电站技术体系、技术标准及技术规范研究。 (11) 2、智能化一、二次设备智能化集成技术研究。 (11) 3、智能化变电站全景信息采集及统一建模技术研究。 (11) 4、智能化变电站系统和设备系统模型的自动重构技术研究。 (12) 5、基于电力电子的智能化柔性电力设备的研发及其应用技术的研究。 (12) 6、间歇性分布式电源接入技术的研究。 (13) 7、智能化变电站广域协同控制保护技术研究。 (13) 六、五防系统在智能化变电站中应用分析 (13) 1、智能化变电站对五防的要求 (14) 2、智能化变电站中一体化五防的特点 (14) 3、网络化五防 (15) 1）、智能化变电站间隔层五防的GOOSE机制分析 (15) 2）、实现间隔层五防的方式 (15) 3）、实现间隔层五防GOOSE机制的优点 (16) 4)、智能化变电站间隔层五防影响 (16)
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
探讨智能变电站就地化继电保护技术方案 发表时间：2020-03-19T06:10:27.778Z 来源：《云南电业》2019年9期作者：李畅 [导读] 并对其方案设计的总体原则以及具体设计实现的技术路线进行研究，以促进变电站继电保护系统可靠性与整体经济效益提升。 （佛山电力设计院有限公司广东佛山 528000） 摘要：当前的智能变电站中经常使用合并单元以及智能终端进行传输，这种传输只是降低保护动作的速度，同时合并单元以及智能终端安装在户外的近地端，因此故障的发生率较高，不利于电网的安全运行。文章结合智能变电站继电保护存在的问题，提出一种新的就地化继电保护技术方案，并对其方案设计的总体原则以及具体设计实现的技术路线进行研究，以促进变电站继电保护系统可靠性与整体经济效益提升。 关键词：智能变电站；就地化；继电保护；技术方案 随着智能变电站的广泛应用，继电保护外部环境发生了巨大的变化，继电保护也不再维持原有的独立性，转而实现由保护装置向保护系统的转变，也将与一次设备进行适度融合。因此在新形势下如何有效提高继电保护的四性，让继电保护持续保持国际领先地位，对继电保护工作者们提出了新的挑战。因按间隔配置的安全与保护自动装置在信息的获取上存在较大的局限，所有需要根据变电站的特点，研究基于问隔层、站域层与区域电网三者之间的保护系统架构。智能变电站诸多技术都是从传统电网技术上发展起来的，当前智能变电站技术的更新主要表现在采样与跳闸上，并且对“四性”的要求也更高。 1.智能变电站就地化继电保护技术方案的总体原则 智能变电站继电保护传统技术方案中，由于继电保护系统的中间传输与转换环节众多，包括系统采样以及数据处理、逻辑运算等，导致保护动作反应速度降低，对其继电保护性能存在不利影响，再加上单一设备故障可能引起继电保护误动作发生，对系统整体可靠性及稳定性具有制约作用。此外，传统智能变电站继电保护技术方案中，过程层设备以就地汇控柜安装为主，运行环境较差且保护装置的防护等级较低、光口数量多且散热量大、抗干扰能力较差，对其系统运行效果十分不利，还由于变电站内二次设备类型较多，接线配置以及维护检修等工作量较大，并且在电网规模不断扩大情况下，其安装调试与运行维护的承载能力明显不足，成为制约变电站继电保护性能提升及变电站设备安全稳定运行实现的重要因素。针对这种情况，智能变电站就地化继电保护技术方案设计中，就需要遵循以下设计原则。首先，采用电子式互感器进行继电保护系统设计；其次，继电保护系统采用直接采样方式，并且电缆线路保护通过直接跳闸实现；再次，线路保护设计中就地进行无防护安装。取消智能变电站继电保护系统的智能终端，对跨间隔保护以保护子机电缆跳合闸方式设计，同时在进行插件控制的情况下实现一次设备操作。对于保护子机，应进行功能简化，并且保证结构设计标准，需要按照不同保护进行分别配置；最后，对操作插件进行独立设置，并简化操作回路。通过上述原则约束，进行智能变电站就地化继电保护技术方案设计，以提高变电站继电保护的动态性能，确保变电站设备安全、稳定运行。 2.智能变电站就地化继电保护技术方案 伴随着改革开放和社会发展，电力系统在应对经济需求方面为国家作出了突出的贡献。同时，电力系统在自身的建设中也取得了有目共睹的好成绩，特别是将继电保护技术在智能变电站的成功引入，极大地推进的我国电力系统的建设。同时我们也在不断完善和改进继电保护技术在智能变电站应用中的不足之处，为有效提高继电保护的稳定性、安全性和实时性，提供参考和依据。 2.1跨间隔设备就地化保护技术方案 智能变电站就地化继电保护技术方案设计中，对单间隔保护，一般采用就地化无防护安装方式，以采样值点对点直接采样方法，在保护装置内部插值以实现系统保护的数据同步支持，减少对外部及网络的依赖性，并保证采样可靠性。而跨间隔保护设置中，需要结合工程情况进行“主机+子机”或无主环网模式进行设计应用。 2.1.1跨间隔“主机+子机”模式 智能变电站就地化继电保护技术方案中，跨间隔保护的“主机+子机”保护模式是通过保护子机进行电缆跳合闸控制。这种保护模式中所涉及的开关设备数量较多，并且在小室内布置的模式下，保护主机和一次开关设备之间仍有一定的位置距离，可以通过保护子机实现电缆跳合闸动作控制，并且在一次设备智能化技术成熟条件下，跨间隔保护中“主机+子机”的保护模式下，可以采用通用面向变电站时间对象跳闸方式进行保护控制。需要注意的是，跨间隔保护的“主机+子机”保护模式，在采用电子式互感器的新建智能变电站继电保护设计中适用性尤为突出，同时对采用电子互感器的智能变电站继电保护就地化改造工程，也具有相应的适用性。如图1所示，即为跨间隔保护采用“主机+子机”保护模式的智能变电站就地化继电保护方案结构示意图。该方案具有较强的兼容性，但是对二次设备就地化目的并未完全实现，未能完全达到“即插即用”保护效果，主机与子机之间如果采用网络连接，则会对交换机性能产生依赖。
数字化变电站的应用研究 【摘要】在建设坚强智能电网的大背景下，数字化变电站建设引起了研究人员的广泛关注。本文对数字化变电站的基本结构、关键技术和调试工作进行了综述。首先给出数字化变电站的定义，介绍了数字化变电站的四个基本特征。然后，根据iec 61850标准规范，从物理和逻辑两个角度入手，对数字化变电站的基本结构进行详细阐述。给出了数字化变电站建设中涉及的关键技术，并在传统变电站调试规范的基础上，介绍了数字化变电站的试验和调试工作，最后指出今后数字化变电站的发展方向。 【关键词】数字化变电站；iec 61850标准；非常规互感器；调试技术 abstract：in the construction background of smart grid, the digital substation construction has attracted much more attentions. the basic structure, key technologies and debugging work are reviewed in this paper. firstly, the definition of digital substation was introduced, and its four basic characteristics were proposed. and then according to the iec 61850 standard, the basic structure of digital substation was presented in detail from the physical and logical fields. the key technologies were described, and then the test and debugging work were presented based on traditional substation debugging specifications. finally,
智能化变电站技术
内容提要
? 智能化变电站概述 ? 如何实现智能化变电站 ? 关键问题分析 ? 智能化变电站技术规范 ? 国内典型工程案例分析
智能化变电站概述-定义
? 《智能变电站技术导则》给出的定义 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化控制、智能调节、在线分析 决策、协同互动等高级功能的变电站。
? 智能变电站派生于智能电网
智能化变电站概述-变电站 内部分层
IEC61850将变电站分为三层
远方控制中心 技术服务
7
变电站层
功能A
16
功能B
9 16
8
3
继电保护
控制
间隔层
控制
3
继电保护
45
45
过程层接口
过程层
传感器
操作机构
高压设备
智能化变电站概述-需要区分的概念
? 变电站层 监控系统、远动、故障信息子站等
? 间隔层 保护、测控等
? 过程层 智能操作箱子（或称智能单元） 合并单元 一次设备智能组件等。
智能化变电站概述-需要区分的概念
? IEC61850变电站
特征： 1）两层结构（变电站层、间隔层，没有过程层）； 2）一次设备非智能化，间隔层通过电缆与传统互感器和开关连
接； 3）不同厂家的装置都遵循IEC61850标准，通信上实现了互连
互通，取消了保护管理机； 4）间隔层保护、测控等装置支持IEC61850，直接通过网络与
变电站层监控等相连。
市场特征： 该模式在国网和南网都处于大批量推广阶段，所占比例会越来 越大，以后会成为变电站标配。 例如：华东500kV海宁变、湖北500kV武东变等。
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。
智能化变电站的优势 【摘要】智能变电站是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一的坚强智能化变电站。较传统的数字化变电站更加适合现代化电网的需求。 【关键词】智能变电站优势 根据国家电网公司《智能变电站技术导则》，智能化变电站是采用先进的传感器、信息、通信、控制、智能等技术，以一次设备参量数字化、标准化和规范化信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、与站外系统协同互动等功能，达到提高变电可靠性、优化资产利用率、减少人工干预、支撑电网安全运行，可再生能源“即插即退”等目标的变电站，是数字化变电站的升级和发展。智能变电站作为智能电网运行与控制的关键主要表现为衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，在智能电网中变换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压起着重要作用，是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。 1 智能化变电站与数字化变电站的区别 智能化变电站与数字化变电站有密不可分的联系。数字化变电站是智能化变电站的前提和基础，是智能化变电站的初级阶段，智能化变电站是数字化变电站的发展和升级。智能化变电站与数字化变电站的差别主要体现在以下3个方面： （1）数字化变电站主要从满足变电站自身的需求出发，实现站内一、二次设备的数字化通信和控制，建立全站统一的数据通信平台，侧重于在统一通信平台的基础上提高变电站内设备与系统间的互操作性。而智能化变电站则从满足智能电网运行要求出发，比数字化变电站更加注重变电站之间、变电站与调度中心之间的信息的统一与功能的层次化。智能变电站在整个电网中的位置如图1。 （2）数字化变电站己经具有了一定程度的设备集成和功能优化的概念，要求站内应用的所有智能电子装置（IED）满足统一的标准，拥有统一的接口，以实现互操作性。IED分布安装于站内，其功能的整合以统一标准为纽带，利用网络通信实现。数字化变电站在以太网通信的基础上，模糊了一、二次设备的界限，实现了一、二次设备的初步融合。而智能化变电站设备集成化程度更高，可以实现一、二次设备的一体化、智能化整合和集成。 2 智能变电站的特征 智能化变电站的设计和建设，必须在智能电网的背景下进行，要满足我国智能电网建设和发展的要求，体现我国智能电网信息化、数字化、自动化、互动化的特征。智能化变电站应当具有以下功能特征：
智能变电站就地化保护研究现状及应用展望 对于智能电站的保护设置宜采用就地化多间隔式配置方案，不仅可以提高系统的可靠性，同时使得保护指令执行得更加得力、迅速，对于整个系统的安全性都是极大的改进，减少了故障，避免了经济损失。多间隔保护设置取消智能终端等中间环节，创新地提出了就地化保护思路，对于智能电站的安全性能是一种新的突破。希望通过本次讨论，对于智能电站的保护方案上有所启发，将我国智能电站的整体水平提高到新的层次，增加我国在国际电站建设项目中的份额。 1 智能变电站行业现状研究分析 智能化变电站的投资随着智能化技术的进步、科研成果的成熟应用、设计的不断优化、智能设备的不断完善并大规模的生产应用以及智能设备集中采购带来的规模效应而有所下降，预计智能化变电站的投资将和常规变电站的投资基本持平。智能设备生产将从投入期进入成熟期，产品的数量也随之增加，前期设备研发费用将被大量设备分摊，使设备单价大幅下降。以750kVGIS设备为例，2005-2010年，因为750kVGIS设备从投入期进入了成熟期，设备价格下降了36%.随着变电站智能化技术的进步、科研成果的成熟应用、设计方案的不断优化.随着变电站关键技术的日趋成熟和核心设备的研发应用，变电站测量、控制、监测、保护等功能将充分集成，变电站二次设备数量会逐渐减少，预计二次设备屏柜可减少50%～70%，相应的减少二次设备间占地面积60～100m2.随着网络通信技术及IEC61588对时技术等的不断发展及推广采用，变电站通信平台将实现网络化，大量减少控制电缆和光缆用量，从而减少甚至取消电缆沟，二次电缆长度平均减少8～40km，减少比例为原来的80%/～90%.根据变电站配电装置型式的不同，电缆沟减少80%/～100%.随着智能设备市场的进一步扩大，智能设备的采购也可纳入国家电网公司集中招标系统。由于采购规模较大，势必使得设备供应商给出最优惠的价格，这将使得电子式电流电压互感器、电子式电流互感器、电子式电压互感器、主变在线监测装置、断路器在线监测装置等设备价格较目前有较大幅度的下降。随着变电站智能化技术的日趋成熟，施工、调试工作难度也将大幅度降低，工程投资将有一定幅度的下降。智能变电站与常规变电站相比，实现了设备状态可视化，通过智能告警、智能防误等智能化高级应用，减少了检修停电和故障停电时间，主要设备的使用周期得以延长，同时占地面积有一定减少，技术优势明显。今后随着智能化技术的进步、智能设备的大规模生产应用以及智能设备集中采购带来的规模效应，智能变电站的投资将不断下降，智能变电站的投资将和常规变电站的投资基本持平，具有较好的经济性和推广前景。 2 智能变电站就地化保护的特点 與智能变电站微机保护+合并单元+智能终端模式相比，就地化保护具有小型化、高可靠性、高防护的特点，可实现无防护安装和即插即用。具体有以下特点：（1）就地化保护装置小型化，接口标准化，即插即用，简化二次接线。（2）就地化保护采用SV、GOOSE、MMS三网合一共口输出，构建全站保护专网实现二次设备信息交互。（3）采用预制式航插，标准化配置，互操作性强，有效防