锡林郭勒电业局东乌珠穆沁供电分局 内蒙古自治区锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗 026300
摘要：变电站数字化是未来变电站建设的发展趋势和方向。随着我国智能化电气的不断发展，尤其是电子式互感器和智能化开关等机电一体化设备的出现，变电站进入了数字化的新阶段。文章从数字化变电站的特征入手，阐释了在建设数字化变电站过程中可能遇到的难点，进而提出了一套解决难点的对策。
关键词：数字化；变电站；电子式互感器；智能化开关；对策
引言
随着科学技术的快速发展，数字化变电站建设得到较快的发展。在变电站建设中，进行数字化发展，有效地运用数字化信息技术，使变电站在采集、传输、处理和输出信息数据时，都可以有效地实现数字化。在数字化变电站建设中，要全面实现通信网络化、模型设备智能化、通信协议统一化和运行管理自动化。因此，在建设数字化变电站建设中，必须要对新技术的应用进行全面的分析，以此促进新技术在数字化变电站中的有效应用。
一、数字化变电站特征
（一）数字化数据
采集数字化变电站主要是利用数字化电气测量系统，进行各种数据的数字化采集，能够有效地实现网络通信、信息集成和数据共享。在数字化变电站工作中，在进行监视、保护、控制、量测和故障录波工作时，很大程度上能够相互连接，实现了信息共享目的，并且可以在很大程度上降低投资成本，减少硬件的重复配置。
（二）系统分层
分布化数字化变电站发展的过程中，逐渐在变电站系统中具备了分布式特征，在很大程度上提高了变电站自动化水平。在数字化变电站自动化系统中选用开放式的互连规约和网络通信技术，能够全面有效地记录变电站的数据信息，并可以在很大程度上提高变电站系统的工作效率。在数字化变电站建设过程中，将一次设备和二次设备有效地联系在一起，能够进行广泛的信息交互。数字化变电站系统结构更加完整。在数字化变电站系统结构中，通常重量非常轻，并且体积较小，可以进一步优化和组合变电站的设备。在数字化变电站建设中，智能设备主要包括故障录波、测控装置和保护装置。智能设备可以有效完善变电站系统结构，并优化了变电站系统的配置、维护和实施工作。
二、数字化变电站建设的方案和策略
（一）数字化变电站通信网络的拓扑结构
数字化变电站的变电站层设备通常采用星型以太网，间隔层按继电器小室分布单独组成光纤环网或者采用单星型以太网。其中，国外厂家主要推荐光纤环网结构，国内厂家主要推荐单星型网结构。但是，单星型网结构无冗余，可靠性差。网络线路断线或交换机设备故障将造成网络瘫痪。如果采用具有冗余功能的双星型网结构，但由于IEC61850没有规定通信冗余的处理办法，各厂家通常采用不同处理方式：双网同时收发，由接收方判别选择读取数据；正常时单网工作，故障时切到备用网络。但无论哪种方式都存在信息选择读取或切换通道的问题，各厂家必将有私有的处理方法，从而影响了不同厂家设备互操作性。为了达到互操作性的工程验证，国内外厂家的产品将同时在变电站运行，这势必制约数字化变电站通信网络拓扑结构的选型。
（二）网络分析仪的配置
数字化变电站是利用数据传输网络，使变电站保护、测量和控制数据得到充分利用，实现高度的信息共享，其功能实现取决于变电站智能电子设备间网络通信的实时性和可靠性。从科研试点的角度出发，数字化变电站中有必要配置专用的网络分析仪。网络分析仪主要用于详细记录网络上的报文信息，实现检索、排序、分类等基本数据统计功能和针对IEC61850标准的高级报文分析功能。目前，国外有一些分析MMS报文和GOOSE报文的软件，但价格昂贵而且长期运行稳定性差。
（三）二次系统技术方案
除10kV线路、电容器保护测控装置外，其余保护及二次设备在控制室集中组屏。保护和测控等设备的模拟接口改为光纤数字接口。主变保护采用本体、差动、后备保护装置，增加了智能单元，使保护设备智能化。变压器温度测量采用温度变送器（PT100）实现。短接主变110kV侧中性点套管互感器的二次侧、短接主变110kV侧套管互感器的二次侧、110kV备用电源自投装置采用带有数据集中器的备自投装置，并实现跨间隔数据采样。在内桥开关保护、主变保护间隔上加装合并器，实现跨间隔传输、处理信息。10kV的I、II母线电压互感器柜上就地各加装智能单元，分别采集各自母线电压，并采集电压互感器的刀闸位置、分段开关位置，然后将数据送给各间隔低压智能单元，实现跨间隔传输、处理信息。各间隔低压智能单元根据所送过来的数据软件完成电压并列功能。10kV低压线路、电容器保护采用数字光纤接口，可接收来自低压智能单元的采样及开关位置信息，是可发出跳闸信号的智能化保护装置。电容器的智能单元增加一路传统电压互感器（100V）输入通道。10kV电流互感器的采集单元和开关的智能终端集成到低压智能单元中。小电流接地选线功能分布实现，10kV保护测控装置采集零序电流采样值。计量系统采用带光纤数字接口的纯数字式电能表。（四）修订变电站建设的工作规程和标准为了更好地建设数字化变电站，需要在其应用技术框架的基础上，结合数字化变电站的主要特征，参照以往规程与标准，修订并补充相应的技术规程和标准，研究全新的检验手段和方式，以便为数字化变电站新技术的应用提供扎实、科学、可靠的技术保障机制。比如在建设数字化变电站之前，要充分考虑电子式互感器的校验、电子式互感器对线路差动的影响、电压切换和电压并列以及故障录波器、故障信息子站的实现等种种情况，只有这样，才能有备无患，顺利地完成建设工程。
（五）合理选型
由于数字化变电站建设最首要考虑的因素是安全稳定性，所以在数字化变电站建设的试点阶段一定要对采用的设备进行充分、科学的试验验证。在已有运行范例的产品中选择合适的型号，这样可以有效降低运行风险。另外，电子式互感器是数字化变电站的重点设备，所以在相关设备的采购上必须慎重，要对市场上已有产品的运行情况做了充分调研之后再进行选型，保证数字化变电站设备的安全可靠性。比如，如果采用无源电子式互感器，一定要充分考虑到这种互感器的优点和缺点，优点是技术难度较小、原理简单，缺点是其系统是由分立元件组成的，结构复杂，抗振动能力较差，在进行互感器选择时，一定要结合变电站建设的实际情况。
（六）实行逻辑连接
虚拟化在建设数字化变电站过程中，设备间的联系要依靠GOOSE网络来完成，其逻辑关系也要依靠GOOSE网对应表来实现，这种做法可以完全替代传统的电缆控制连接，实现数字化变电站的兼容性和可靠性。因此，数字化变电站要严把工程调试关，利用GOOSE网络，将设备传动性等功能的检验和设备兼容性做细做足。
结语
在数字化变电站建设中应用新技术，主要包括网络化信息通信技术、自动化的运行管理技术和电子式互感器，在很大程度上促进了数字化变电站建设水平，提高了电力设备的工作效率，降低成本花费，并有效地实现了数字化变电站系统中的信息共享和系统集成的目的。
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