智能IED数字化变电站
2010年第24期（总第159期）
NO.24.2010
（CumulativetyNO.159）
摘要：文章基于智能变电站自动化的发展历程，分析了智能数字化变电站的关键技术、IED、IEC61850、RTL8019AS等标准来分析以太网信息安全技术的缺陷及其解决方法。
关键词：智能数字化；IED；以太网；信息安全技术；加密技术
中图分类号：TM769 文献标识码：A
文章编号：1009-2374 （2010）24-0083-02
0 引言
随着国家电网公司坚强智能电网计划的实施，变电站将向智能变电站发展，一次设备要升级为智能电力设备，二次设备则成为智能控制单元，这是一个革命性的变化。目前，这些新设备的需求都已经全面铺开，比如在智能变电站方面，国家电网发布了智能变电站的整体技术规划，标准也已出来，要求所需设备必须符合新的技术规范。智能化变电站与数字化变电站相比，增强了智能的应用能力，比如自适应、自协调、互动、控制等。许继在数字化变电站市场中是排在全国前列的，应用试点也最多，积累了很多经验，因此很容易转到智能变电站上来。电力设备的智能化已经没有技术瓶颈，通过软件系统和硬件系统的升级都可以实现。基于数字化变电站的主要内容是研究电子式互感器等数字化设备在监控系统和继电保护中的应用技术；研究开发符合IEC61850标准，并具备测量、保护、控制、分析、设备在线监测、状态检修、远方监视等功能的数字化分散式变电站自动化系统；研制可直接接入电子式互感器等数字化信号的硬件和软件平台。从标准体系来讲，国内公司与国外的大公司是处在同一起跑线上。智能电网的发展将带来一、二次设备体系的融合，这对于中国企业来说是一次大的机遇。
1 智能数字化变电站关键技术
智能数字化变电站主要由基于电光效应的互感器称为光学电流/电压互感器(OCT/OVT)或无源式互感器；其余泛称为电子式电流/电压互感器(ECT/EVT)或有源式互感器基础上分层融合，能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
1.1 智能电网一、二次设备融合体系化
随着国家电网公司坚强智能电网计划的实施，变电站将向智能变电站发展，一次设备要升级为智能电力设备，二次设备则成为智能控制单元，这是一个革命性的变化。目前，这些新设备的需求都已经全面铺开，比如在智能变电站方面，国家电网发布了智能变电站的整体技术规划，标准也已出来，要求所需设备必须符合新的技术规范。智能化变电站与数字化变电站相比，增强了智能的应用能力，比如自适应、自协调、互动、控制等。许继在数字化变电站市场中是排在全国前列的，应用试点也最多，积累了很多经验，因此很容易转到智能变电站上来。电力设备的智能化已经没有技术瓶颈，通过软件系统和硬件系统的升级都可以实现。因为2010年将有很多智能变电站项目实施，为满足新的需求，许继很快就将推出针对新标准的全套新产品，如电子互感器、智能控制单元等都已经在实验室的检测中。而在用户层面，大量智能电表将被推广，明年我国计划要上4000万只智能电表。许继的智能电表产品已经推出来。智能电表不同于传统电表之处在于它是双向实时通信，具有互动的特征。比如智能电表为实施阶梯电价提供了可能，因为它能够提供实时数据，新能源发电并网需要依靠智能电网，由于我国的新能源基地大都在西北、东北，如没有一个很好的坚强的电力网架来统一协调，就不容易实现多种能源的分布式利用。
1.2 IED的互操作性
为了保证IED的互操作性，需要对其进行一致性测试和性能测试。一致性测试属于“证书”测试，目的是测试IED是否符合特定标准。一致性测试一般由授权机构完成，而性能测试则由用户组织实施。与常规变电站相比，数字化变电站系统中的一致性测试和应用测试的联系更为紧密。一致性测试是应用测试的基础，产品只有通过了一致性测试才具备构成应用系统以执行应用测试的条件。由于IEC61850标准的复杂性、其性能在网络异常时的未知性以及保护、监控系统对实时性的严格要求等原因，很可能出现单独产品已通过一致性测试，将其构成应用系统时却不能通过应用测试的情况。
2 智能数字化变电站以太网信息安全技术方法
IEEE1588所定义的精确网络同步协议实现了网络中的高度同步，使得分配控制工作时无需再进行专门的同步通信，从而达到了通信时间模式与应用程序执行时间模式分开的效果。智能数字化变电站内由于各种智能电子设备的大量应用，
基于智能IED数字化变电站的关键技术及以太网信息
安全技术研究
郭远波1，刘小群2
（1.重庆电网建设有限公司，重庆 400039；2.重庆市电力公司北碚供电局，重庆 400038）
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变电站内运行、状态和控制等智能数字化信息需要传送，负责传送这些信息的网络通讯系统成为智能数字化变电站的重要平台，因而，网络可靠性直接关系着智能数字化变电站的良好运行。
2.1 加密技术
摘要是一种防止改动的方法，其中用到的函数叫摘要函数。这些函数的输入可以是任意大小的消息，而输出是一个固定长度的摘要。摘要有这样一个性质，如果改变了输入消息中的任何东西，甚至只有一位，输出的摘要将会发生不可预测的改变，也就是说输入消息的每一位对输出摘要都有影响。总之，摘要算法从给定的文本块中产生一个数字签名(fingerprint或messagedigest)，数字签名可以用于防止有人从一个签名上获取文本信息或改变文本信息内容和进行身份认证。摘要算法的数字签名原理在很多加密算法中都被使用，如SO/KEY和PIP(prettygoodprivacy)。现在流行的摘要函数有MAD和MAD，但要记住客户机和服务器必须使用相同的算法，无论是MAD还是MAD，MAD客户机不能和MAD 服务器交互。MAD摘要算法的设计是出于利用32位RISC 结构来最大其吞吐量，而不需要大量的替换表(substitu-tiontable)来考虑的。MAD算法是以消息给予的长度作为输入，产生一个128位的“指纹”或“消息化”。要产生两个具有相同消息化的文字块或者产生任何具有预先给定“指纹”的消息，都被认为在计算上是不可能的。MAD摘要算法是个数据认证标准。MAD的设计思想是要找出速度更快，比MAD 更安全的一种算法，MAD的设计者通过使MAD在计算上慢下来，以及对这些计算做了一些基础性的改动来解决安全性这一问题，是MAD算法的一个扩展。
2.2 防火墙技术
防火墙技术通过对网络的隔离和限制访问等方法，来控制网络的访问权限，从而保证变电站综合自动化系统的网络安全。由于防火墙只能够对跨越网络边界的信息进行监测、控制，而对网络内部人员的攻击不具备防范能力。
2.3 信息的同步性
为避免电气量的相位和幅值产生误差，二次设备需要在同一时间点上获得采样数据。传统电磁式互感器输出的模拟信号不存在上述问题，但由合并单元输出的数字采样信号就必须含有时间信息。应在现场进行试验来验证合并单元进行数据采样的时间同步准确度，以满足系统测量和控制的要求。由于传统以太网自身的限制，通过多播方式在网络内实现时间同步很困难。IEC61850采用SNTP实现不同设备间的同步采样，以UTC作为时钟同步源。由于过程层总线的负载大，要求同步误差控制在1μs，因此过程层同步标准必须采取IEEE1588标准。1个IEEE1588精密时钟系统包括多个节点，每个节点代表1个时钟，时钟之间经由网络连接。按工作原理可将时钟分为普通时钟和边界时钟，普通时钟只有1个TVP端口，而边界时钟具有多个TVP端口。在网络中，每个时钟都可能处于从属时钟、主时钟和原主时钟共3种状态，时钟所处的状态是根据最优化的时钟算法确定的。
2.4 以太网接口电路设计
RTL8019AS是一种高度集成的以太网芯片，能实现即插即用功能。RTL8019AS的封装形式为100引脚的TQFP 封装，其引脚可分为电源及时钟引脚、网络介质接口引脚、自举ROM及初始化EEPROM接口引脚、主处理器接口引脚、输出指示及工作方式配置引脚。由于主要讨论非PC环境下的以太网接口，该接口不必具有即插即用功能和远程自举加载功能，因此不需要关RTL8019AS与自举ROM、初始化EEPROM接口的引脚。
2.5 以太网TCP/IP协议
要实现的是电量等信息汇总到监控机上，由于采用的是以太网芯片RTL8019AS来实现网络连接的方案，芯片本身并不带协议栈，结合实际系统对功能和精度的具体要求，不需要在微处理器上完整的实现整个TCP/IP协议栈，只要开发一个嵌入式的TCP/IP协议栈就可以满足系统的要求。嵌入式TCPHP协议即是从以满足嵌入式系统的实际需求为目的指导思想出发，建立在嵌入式Intemet理论的基础上，通过对庞大、功能齐全的TCP/IP协议的仔细研究，对标准的TCP/IP 协议进行了一定的取舍，从而制定出了一套简单的、适用于嵌入式系统的并且能完成相应网络功能的协议，称为嵌入式TCPHP协议。
3 结语
IEC61850标准的实施、非常规互感器的应用以及智能断路器技术的成熟将逐步推进数字化变电站示范性工程的建设，这意味着变电站自动化技术将进入全面数字化的新阶段。在未来10年内，数字化变电站必将成为变电站自动化技术发展的主流，同时也将为未来“数字化电网”的建设奠定坚实的基础。减少了设备的退出次数和时间，提高了设备的可用性；减少了自动化设备的数量，从而简化了二次接线，提高了系统的可靠性；设备的互操作性为维护、更新和扩展设备的功能提供了方便。实现了信息在运行系统和其它支持系统之间的共享，减少了重复建设的投资以及变电站寿命周期内的总体成本。
参考文献
[1] 徐礼葆，等．开放式数字化变电站自动化系统的讨论[J]．
继电器，2004，（16）.
[2] 戴先中．准同步采样及其在非正弦功率测量中的应用[J]．
仪器仪表学报，1984，5（4）.
作者简介：郭远波（1977-），重庆电网建设有限公司副所长，助理工程师，研究方向：综合自动化应用、智能电网及智能变电站；刘小群（1978-），重庆市电力公司北碚供电局助理工程师，研究方向：体化电源系统、智能电网及智能变电站。
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对数字化变电站的几点认识
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
数字化变电站背景材料资料
数字化变电站设计建设研究工作素材 一、数字化变电站的主要特征和特点 （一）主要特征 1．一次设备数字化 采用数字输出的电子式互感器、智能开关（或配智能终端的传统开关）等智能一次设备。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。 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，取消常规自动化系统一次设备和二次设备之间的控制电缆，采用光纤网络直接通信。 3．管理系统信息化、自动化 应包括自动故障分析系统、设备健康状态监测系统
和程序化控制系统等自动化系统，提升自动化水平，减少运行维护的难度和工作量。 （二）近、中、远景特征 近期数字化变电站的建设主要是基于IEC61850的二次设备发展。一次智能设备明显滞后于二次智能设备的发展，一次设备的数字化仅依靠二次设备厂家的附加设备将一次设备数字化后接入数字化变电站二次采集系统，而基于IEC61850的二次设备取得全面提升。此阶段电子式互感器的应用还处于试用和起步阶段。而数字化变电站的建设和管理正处于积累经验的阶段，开始对基于现阶段技术水平的数字化变电站提出一些运行、管理上的规范。 中期数字化变电站的电子式互感器的发展已经较成熟，开始全面应用于数字化变电站，由此带动二次智能设备装置性能提升、功能分布更加合理。有革命性变革的智能一次设备开始逐渐应用于变电站中，但技术和应用
程度都有待进一步提高。基于IEC61850的二次系统更加完善，互操作、网络技术等发展已经趋于成熟和稳定。整个数字化变电站管理体系已经逐渐成熟。 远景智能一次设备已经基本发展成熟，在数字化变电站中全面应用，完全意义上的数字化变电站开始出现，基本掌握与之相适应的数字化变电站技术、管理系统。 （三）关键技术 1．数字化变电站体系研究 电网发展对数字化变电站的要求研究 数字化变电站及其架构研究 2．数字化一次设备应用研究 电子式互感器在数字化变电站中的应用研究 数字化高压电器在数字化变电站中的应用研究 一次设备在线监测 3．数字化变电站自动化系统研究 基于IEC61850标准的变电站自动化系统总体方案研究
浅谈数字化变电站的应用
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
全数字化变电站实施方案(110KV)
全数字化变电站自动化系统实施方案 （110kV及以下） 编写：李延新 黎 强 批准：徐成斌 深圳南瑞科技有限公司
全数字化变电站实施方案 目录 1.适用范围 (1) 2.全数字化实施方案 (1) 2.1.系统特点 (1) 2.2.系统网络结构 (2) 2.3.校时及采样同步方案 (2) 2.4.站控层设备及其组网 (3) 2.5.间隔层设备及其组网 (4) 2.6.过程层设备及其组网 (6) 2.7.电子互感器设备 (12) 3.110KV典型数字化站设备配置清单 (13) 3.1.数字化计算机监控系统 (13) 3.2.保护设备 (14) 3.3.测控及MU (15) 3.4.电子互感器 (16) 3.5.端子箱(智能操作箱) (17) 3.6.其它 (17) 4.WB800系列平台简介 (18)
全数字化变电站实施方案（110kV及以下） 深圳南瑞科技有限公司 1. 适用范围 本实施方案使用于以下设计方案的变电站： z站控层、过程层均按照数字化变电站设计，可以是传统式互感器。 z110kV及其以下电压等级变电站：110/35/10kV、110/35kV、110/10kV、35/10kV。 z全部集中组屏，或110kV及主变集中组屏、35/10kV分散就地。 z110kV可以是线路变压器组方式（内桥或外桥接线）。 z单母分段主接线方式。 2. 全数字化实施方案 2.1. 系统特点 z PRS-7000数字化变电站系统采用深圳南瑞研发的WB800系列新一代硬件平台，可以为各种模式的数字化站要求提供完整高效的解决方案。 z站控层采用双以太网，100MBase-FX或100MBase-TX，设备直联，符合IEC61850协议。 z过程层设备提供足够多的以太网接口（100MBase-FX），即可采用交换机组网互联，也可采用设备点对点互联。 z同步系统对于需要同步的设备提供多种解决方案：可采用全站秒脉冲同步，或IEEE1588同步校时（复用以太网，采用采样点插值同步方式，无需专用校时网）。 z过程层通用间隔合并器采用深圳南瑞PRS-7390-1，传输规约为IEC61850-9-1/2，与二次保护测量设备点对点联接。 z过程层电压间隔合并器采用深圳南瑞 PRS-7390-3，采集本段母线电压，同时合并相邻段母线电压，实现电压并列功能，传输规约为IEC61850-9-1。 z过程层智能终端安装在开关附近的端子箱内，采集断路器及刀闸的位置、状态信息等，转换成数字信号用光纤上送到保护测控设备；保护测控设备的下行命令（分合闸等）通过光纤传输到过程层智能终端，由过程层智能终端的控制回路控制一次设备。其中智能操作箱采用深圳南瑞PRS-7389，本体操作箱采用深圳南瑞PRS-7361，就地安装于端子箱或开关柜，每台装置提供8个GOOSE接口，支持交换机组网联接和点对点互联。 z110kV间隔及主变各侧配置ECT、EPT，采用IEC60044-8交互协议。过程层配置智能操作箱和间隔合并器。间隔层配置PRS-7000系列的成套保护测控装置，其中变压器保护测控装置即可采用传统的保护测控分立、主后备分立的配置方式，也可采用集成的系统保护（变压器保护测控装置）双套配置方式。系统保护可以独立配置或集成选配备自投及母线保护功能。 z35/10kV各间隔配置低电压信号输出或数字信号输出的组合式电子互感器，采用保护测控一体化装置，接入电子式互感器和传统开关，可接入GOOSE操作网。
智能变电站辅助系统综合监控平台介绍
智能变电站辅助系统综合 监控平台介绍 Prepared on 24 November 2020
智能变电站辅助系统综合监控平台 一、系统概述 智能变电站辅助系统综合监控平台以“智能感知和智能控制”为核心，通过各种物联网技术，对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候状态监视和智能控制，完成环境、视频、火灾消防、采暖通风、照明、SF6、安全防范、门禁、变压器、配电、UPS等子系统的数据采集和监控，实现集中管理和一体化集成联动，为变电站的安全生产提供可靠的保障，从而解决了变电站安全运营的“在控”、“可控”和“易控”等问题。 二、系统组成 （一）、系统架构 （二）、系统网络拓扑
交换机服务器 站端后台机 网络视频服务器 门禁 摄像摄像头 户外刀闸温 蓄电池在线监测开关柜温度监测 电缆沟/接头温度监测SF6监测 空调仪表 电压UPS 温湿度电流烟感 电容器打火红外对射 门磁 非法入侵玻璃破碎电子围栏 水浸 空调 风机灯光 警笛 警灯 联动 协议转换器协议转换器协议转换器 消防系统 安防系统 其他子系统 TCP/IP 网络 上级监控平台 采集/控制主机 智能变电站辅助系统综合监控平台将各种子系统通过以太网或 RS232/485接口进行连接，包括前端的摄像机、各种传感器、中心机房的存储设备、服务器等，并通过软件平台进行集成和集中监视控制，形成一套辅助系统综合监控平台。 （三）、核心硬件设备：智能配电一体化监控装置 PDAS-100系列智能配电一体化监控装置，大批量应用在变电站、开闭所 和基站，实践证明产品质量的可靠性，能够兼容并利用现有绝大部分设备，有效保护客户的已有投资。能够实现大部分的传感器解析和设备控制，以及设备内部的联动控制，脱机实现联动、报警以及记录等功能。工业级设计，通过EMC4级和国网指定结构检测。 智能配电一体化监控装置是针对电力配电房的电缆温度以及母线温度无 线检测，变压器运行情况以及油温检测、配电、环境、有害气体以及可燃气体
数字化变电站简介及常规检测 周利明
数字化变电站简介及常规检测周利明 发表时间：2018-01-26T17:56:38.217Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：周利明丁洪波 [导读] 摘要：本文主要介绍了数字化变电站的定义、特点，数字化变电站检测专用仪器的使用及常规检测项目开展及注意事项。 (云南电力技术有限责任公司云南昆明 650061) 摘要：本文主要介绍了数字化变电站的定义、特点，数字化变电站检测专用仪器的使用及常规检测项目开展及注意事项。为数字化变电站的了解及检测项目的开展提供参考。 关键词：数字化变电站；检测；光数字测试仪 随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，越来越多的地方建了数字化的变电站，部分新能源如风电场、光伏电站的升压站也建成了数字化升压站，对于数字化变电站的学习及检测有必要加强。 1数字化变电站介绍 1.1数字化变电站的定义 数字化变电站是指按照站控层、间隔层、过程层构建，过程层采用具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，采用DL/T860 数据建模和通信服务协议，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。 1.2数字化变电站的特点 通过光纤通讯来传递信息，取代原来复杂的二次电缆，可以节省大量投资；电缆很少，方便做好防火措施，可以降低火灾风险；可以减少电缆施工、接线等大量工作量，缩短工程时间；二次机柜内二次接线很少，机柜内看着很整洁；可以避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题。 用电子式（或光）互感器解决传统互感器的固有问题，电力互感器是电力系统中的一种测量传感器，负责基本参数的测量，为系统的计量、保护监控单元提供依据信号。传统互感器存在有功率损耗大、体积大、造价贵；因受铁芯磁饱和限制，通常在使用时，将测量用电流互感器与保护用电流互感器分开处理；当短路电流过大，致使电流互感器铁芯饱和而使电流信号畸变等缺点。电子式互感器有简单的绝缘结构，优良的绝缘性能；消除了磁饱和与磁滞问题；二次侧无开路危险，抗电磁干扰性能好；体积小、重量轻、节约空间；适应电力测量和保护数字化、微机化和自动化发展的潮流等优点。从图1和图2可以得出电子式互感器还可以提高测量精度。 采用IEC61850通信标准，系统开放性高，按统一的通信协议传输，实现不同设备和不同功能的信息共享，解决了不同厂家间通讯兼容问题，变电站设备选型更加方便、实用，变电站的扩建、维修将更容易，不会受制于单一厂家。 通过智能终端对一次设备进行信息采集、传输、处理、控制，智能终端作为一个过程层装置，通过光纤GOOSE网或点对点的光纤连接接收相关联的间隔层设备的控制指令，完成对断路器等一次设备的操作，同时采集断路器等一次设备的相关状态信号通过光纤上送给间隔层设备。 合并单元，对一次互感器传输过来的电气量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给间隔级设备使用的装置。通过合并单元实现电流、电压的采集及数据共享。 2数字化变电站检测及注意事项 数字化变电站检测项目和常规变电站差异不大，但是需要使用专门的检测仪器，如光数字测试仪、数字保护测试仪等专门的数字化检测设备。 2.1光数字测试仪的使用 DM5000H手操光数字测试仪，可以模拟合并单元输出标准的光数字报文，对光数字保护测控装置进行测试。 检测使用一般步骤： 1）导入文件。找到最新的SCD文件，安装SD卡内的工具软件转换成KSCD文件，不转换的SCD文件无法导入测试仪，转换好后存入SD卡，打开测试仪，导入对应KSCD文件，（设置—全站配置文件—Enter—导入—选择文件Enter—ESC 后自动导入）。 2）导入成功后，选择该KSCD文件，进行参数设置，选择基本设置（根据实际参数修改PT、CT变比）。 3）基本设置—SMV发送设置（SMV类型：选择 IEC 61850-9-2；交直流设置—所有通道都是交流，确有直流量对应修改；SMV发送1—光口1（与实际接入的光口对应。 4）SMV测试：选择导入IED—选择需要测试的测控装置—确认—导入本IED—作为被测对象导入—Enter —导入完成—ESC （可在SMV发送设置里看到SMV发送列表）。 5）电流电压功能：密码（654321）进入设置页面，设置好电流电压值、角度、步长等参数，全部发送，根据实际需求改变参数完成测试。 6）B码对时：系统设置（光串口接收设置—正向B码/反向B码/正向PPS/反向PPS），光串口接收信号定义（正向、反向）修改以上两个参数，进入B码对时界面确认对时正常。 2.2常规检测项目 测控装置遥测采样精度测试，使用DM5000H加量，将需要检测的装置IED导入，作为被测对象导入，进入‘电压电流’项目，输入密码，根据试验要求设置电压电流的步长，修改角度，‘发送SMV’,在测控装置上记录电压、电流、有功、无功一次值，同时观察后台数据是否正常。记录时应观察数据是否满足要求，不满足要求，应检查装置、仪器变比等参数是否设置一致。如后台数据不正常，检查画面测点是否链接正确，变比等参数是否正确。 测控装置遥信核对，使用DM5000H加量，将需要检测的装置IED导入，作为被测对象导入，进入‘电压电流’项目，输入密码，按F1切换为GSE项目，选择检测的遥信信号，手动改变遥信信号的状态，检查后台信号变位及报警是否正确。 测控装置遥控试验，进入‘设置’—基本设置—GOOSE发送设置—添加GOOSE—从全站配置中选择GOOSE—选择所在IED—Enter—
数字化变电站自动化系统分析
数字化变电站自动化系统分析 摘要：随着电网的不断发展和电力市场改革的深入，人们对电网安全经济运行和供电质量的要求越来越高。变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，数字化、信息化以及信息模型化的要求越来越迫切。因此，数字化变电站将成为变电站自动化的发展方向。本文就数字化变电站自动化系统相关问题进行了探讨。 关键词：数字化；自动化；系统 数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础。将物理设备虚拟化，对数字化信息进行标准化。实现信息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经济运行要求的变电站。数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类即智能化的一次设备和网络化的二次设备。在逻辑结构上可分为3个层次：“过程层”、“间隔层”、“站控层”，各层次内部及层次之间采用高速网络通信。符合1EC61850标准的变电站通信网络和系统、智能化的一侧设备、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，是其最主要的技术特征。 1数字化变电站自动化系统的特点 1.1智能化的一次设备 通常一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换不言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。 1.2 网络化的二次设备 变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I∕O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。 1.3 自动化的运行管理系统 变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
数字化变电站的特点
随着计算机技术的不断发展，计算能力提高，变电站自动化在技术上也不断提升，所涵盖的方面也越来越高。特别是无人值守变电站大规模推广，对变电站的数字化要求更加全面和深入。数字变电站将在此基础上发展起来 功能特点： 在高压和超高压变电站中，保护装置，测控装置，故障录波及其他自动装置的I／O单元，如A／D变换，光隔离器件，控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器，数字化控制回路代替了常规继电保护装置，测控等装置的I／O部分；而在中低压变电站则将保护，监控装置小型化，紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。 性能指标： 在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关，光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。 新型数字变电站的的主要特征系统由四部分组成： （1）基于全数字和光纤的信号采集系统 （2）继电保护和综合自动化系统 （3）数字遥视监控系统 （4）基于智能高效的电能质量调节系统 数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”，“间隔层”，“站控层”。 数字化变电站的主要优点有六个方面：一是各种功能共用统一的信息平台，避免设备重复投入。二是测量精度高、无饱和、无CT二次开路。三是二次接线简单。四是光纤取代电缆，电磁兼容性能优越。五是信息传输通道都可自检，可靠性高。六是管理自动化。数字化变电站的主要特点也是六个方面：一是变电站传输和处理的信息全数字化。二是过程层设备智能化。三是统一的信息模型：数据模型、功能模型。四是统一的通信协议：数据无缝交换。五是高质量信息：可靠性、完整性、实时性。六是各种设备和功能共享统一的信息平台。
变电站智能辅助监控系统
变电站智能辅助监控系统
变电站智能辅助监控系统 摘要：介绍了一种变电站智能辅助监控系统，系统以智能控制为核心，对变电站关键设备、安装地点以及周围环境进行全天候的状态监视和智能控制，并能将站端状态、环境数据、火灾报警信息、SF6监测、防盗报警等监测信息传输至调度管理中心。该系统满足了变电站安全生产和安全警卫的需求，具有非常好的推广应用价值。 关键词：智能；监控；网络；变电站 传统的变电站安防智能化系统受传统理念和技术的影响，各个子系统都是孤立的，以至于出现了一种监控“孤岛”现象，无形中降低了系统的实用性、稳定性和安全性，而且增加了投资成本。尤其是现在变电站系统平常的生产过程大量采用无人值守或少人值守的模式。而对于变电站这样的场所来说，远程、实时、多维、自动的智能化综合安保系统是变电站安全运作必备的前提条件。 系统总体设计 根据智能化变电站实际应用需求，把变电站智能辅助控制系统分为三级中心、九大子系统。
三级中心 变电站智能辅助控制系统(以下简称“辅助系统”)为分层、分区的分布式结构，按变电站智能辅助控制省级监控中心、变电站智能辅助控制地区级监控中心、变电站智能辅助控制区域监控中心系统和变电站智能辅助控制站端系统四 级构建，如图1所示。 变电站智能辅助控制系统从区域上分为三级中心，每级中心从技术上都分为主控中心、客户端和接口系统(预留)，用于扩充与其他系统之间的衔接，以及WEB浏览功能。主控中心：包含数据库和管理平台，实现数据存储、权限控制、实时监控、配置管理等全部功能。客户端：在变电站和其他必要的地方电脑上安装客户端，根据权限的不同，操作员可以进行相应的监控、管理和操作。接口系统：系统通过采用IEC61850通信规约与综合自动化等系统的接口和联动。WEB浏览：系统另外提供浏览器的方式，供值班和相关人员实时监控每个变电站区域的环境状态、报警状态、人员进出状态等实时状态。 九大子系统 辅助控制系统必须把环境、视频、火灾消防、SF6、防
我国数字化变电站发展现状及趋势
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。
数字化变电站的主要特征和关键技术概
数字化变电站的主要特征和关键技术概 摘要：数字化变电站必然会成为未来变电站发展的趋势。建设以光电式互感器、智能化集成开关、智能变压器等数字化一次设备和其他智能电子设备为基础的新 型变电站自动化系统。实现数字化变电站站内各层间的无缝通信。笔者就数字化 变电站的主要特征和关键技术加以阐述探讨，并对其主要内容进行分析研究。 关键词：数字化变电站；主要特征；关键技术 一、前言 数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建。作为一门新兴技术，数字化变电站从提出开始就受到了 极大的关注。目前已成为我国电力系统研究的热点之一。随着相关软硬件技术的不断发展和 成熟，数字化变电站将成为变电站技术的发展方向。 二、进行对数字化变电站的主要特征 1.实现自动变电站内部的自动检修功能 所谓数字化变电站，顾名思义指的是在进行变电站内部使用的的基础之上，根据对设备的 检修结果的整理和分析，有效的根据数字化概念制订出一套合理的变电站设备的各个项目的 状态检修的时间和流程。具体来说，就是在发现了变电站设备状态存在问题之后，在第一时 间对要进行检查或修缮内部的设备进行检修工作，保证变电站内部的各个设备可以安全高效 运行。数字化变电站要在变电站内部设备的运行状态研究的基础之上，结合计算机科学技术、电子通信技术等手段，准确找出变电站内部设备运行状态存在的问题。具体来说，变电站设 备状态检修的内容包括：变电站设备运行状态实时监测、变电站设备带电运行检测、变电站 设备故障诊断检测等。截至目前，数字化变电站设备状态检修工作都是预防性质的检测与修 缮工作，在这样的检测背景下，很难全面完善变电站内部设备存在的问题。针对这样的情况，尽可能的完善数字化变电站设备状态检修工作的功能，发现设备剩余的问题，以待后续解决。 2 通过数字化技术进行对变电站设备的准确评估 在进行数字化变电站设备状态检修的时候，监测的主要内容是对变电站内部设备的运行状 态进行检测。与此同时，为了有效保证变电站设备状态检修的有效性和准确性，需要对变电 站运行设备进行寿命评估。一般情况下，变电站设备检测的主要内容包括：变电站设备进行 交流测量、变电站设备进行直流测量，检测变电站设备是否存在信号干扰问题、检测变电站 逻辑系统，看看变电站设备是否具有自动修复功能、检测变电站通信系统和电流屏蔽系统。 一般情况下，变电站内部设备交流测量主要通过系统内部的 PT、CT 回路进行输入交流电处理，以便测量变电站内部设备线路是否有效运行；变电站内部设备进行直流操作，检测变电站内 部设备是否存在信号干扰问题主要是通过接通直流电，检测变电站内部设备是否可以在通直 流电基础上，保证变电站设备的自动运行；变电站内部逻辑系统检测主要指的是查看变电站 系统内部是否具有自动化的控制能力。 3 通过数字化技术合理选择设备评测方法 为了有效发挥数字化变电站设备状态检修效果，需要选择合适的检修方法，与一次设备状 态检修方法相比，设备状态检修主要是依靠变电站内部的传感器设备。针对这样的情况，在 进行设备状态检修的过程中，可以尽可能的减少对成本资金的消耗。与此同时，为了有效提 升设备状态检修的效果，还可以引进一些比较先进的科技，例如，在设备状态检修过程中引 进 PT，CT 的断线检测技术、保险熔断报警等先进技术，防止变电站设备存在未检测出来的问题，有效保证变电站内部设备的高效运行。 三、数字化变电站的关键技术 1 通过数字化电磁抗干扰技术提升变电站运行的准确率 在进行数字化变电站设备状态检修的过程中，由于利用了较多的电子传感器设备和相应的 计算机处理设备，因此，这些高端精密的电子仪器很容易受到来自电磁信号的干扰，导致设 备状态检修的准确性和精密性难以保证，最终导致收集到的变电站内部设备运行参数不准确、变电站内部设备损坏等问题的出现。针对这样的情况，需要在进行设备状态检修的过程中，
数字化变电站系统结构概要
2006年12月Power System Technology Dec. 2006 文章编号:1000-3673(200624-0073-05 中图分类号:TN734; TM764 文献标识码:A 学科代码:520·3040 数字化变电站系统结构 张沛超1,高翔2 (1.上海交通大学电气工程系,上海市徐汇区200030;2.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市310027 System Architecture of Digitized Substation ZHANG Pei-chao1,GAO Xiang2 (1.Department of Electrical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Xuhui District,Shanghai 200030,China; 2.College of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,Zhejiang Province,China ABSTRACT: The system architecture and design principles of digitized substation are expounded and the technical fundamentals for the proposed system architectures are analyzed. The basic scheme of network composition for process bus and station bus are presented. Digitized substation architectures with high reliability are proposed in the matter of functional redundancy and network fault tolerance, and the solutions for the connecting of conventional devices are put forward in the process level and bay level. KEY WORDS:power system;digitized substation;system architecture;communication;IEC 61850 摘要:阐述了数字化变电站的系统结构和设计原则,讨论了过程总线和变电站总线的基本组网方案,分别从功能冗余及网络容错等方面提出了多种具有高可靠性的数字化变电站系统结构,并从过程层和间隔层方面提出了常规设备的接入方案。
数字化变电站的构成及发展趋势
数字化变电站的构成及发展趋势 随着61850规约的广泛使用，数字化变电站在我国逐步得到推广、使用，首先，什么是数字化变电站，数字化变电站由哪些设备构成，数字化变电站的优势在哪里，只有了解了这些才能有助于我们新产品的研发，现在我将数字化变电站的整体构成和几个保护装置生产厂家在数字化变电站上所做的工作做简单介绍，希望通过这个介绍让大家了解数字化变电站的一些基本情况，更有助于我们新产品（PWF）的推广。 一、数字化变电站的构成： 1、数字化变电站的定义：数字化变电站是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开 关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。 2、各层所包含的主要设备： 1)站控层：包括监控系统中的监控工作站、打印机、维护工程师站等，就地信息上传 到调度的远动系统（通讯服务器、路由器等），微机五防闭锁系统，变电站直流系统，全站的GPS等。 2)间隔层：保护装置、测控装置、保护测控一体化装置、智能仪表等。 3)过程层：光电互感器（ECT/EPT）、MU、智能开关设备（如果是与传统开关配 合就是智能单元） MU(合并单元)的作用:一是解决同步采样问题（常规互感器与电子式互感器会并存，如电压、电流之间，变压器不同的电压等级之间 —三相电流、电压采样必须同步， —变压器差动保护从不同电压等级的多个间隔获取数据存在同步问题
—母线差动保护从多个间隔获取数据也存在同步问题 —线路纵差保护线路两端数据采样也存在同步问题） 二是解决数据传送标准问题。 3、间隔层与过程层之间的连接方式及比较： 我们测试仪注重的是间隔层设备与过程层设备之间的联系，所以这里只介绍这部分的连接方式。 1)110kV及以上电压等级新建变电站标准连接方式 这两种方案看着比较相近，但是点到点的拓扑连接只是将原来的电缆用光纤代替，二次回路上并没有简化多少，数据、信息没有真正意义上实现共享。由交换机组成的星型拓扑连接方式简化了二次回路，数据、信息真正做到共享。点到点的连接方式二次回路虽然比较复杂，但是由于从MU到保护装置的时延相同，所以保护装置算法上不存在由于时延造成的误动或拒动。星型拓扑连接方式会有时延时间不同的现象，对交换机的要求比较高，需要在硬件和软件做的工作较多。 2)110kV及以上电压等级改造变电站标准连接方式
智能变电站的对时系统(一)
智能变电站的对时系统（一） 摘要：时间是基本物理量，那么时间也就会有精度的问题，不同时间源有着不同的精度。如Apple Watch与iPhone配合使用，同UTC时间误差不超过50ms。50ms误差对于人类的感知可以忽略，可是如果用在智能变电站中就显得不尽人意了。 Apple Watch的发售将智能手表提高到一个新的热度，时下不管哪个厂家的Watch都是在手表的基本时间功能上进行扩展，如加入心跳的测量，从而变成智能化。提到时间，不同的人对时间有不同的理解，古代文人将时间的流逝描绘成一首首耐人寻味的诗句；哲学家将时间看成抽象概念，表达事物的生灭排列；科学家给出了时间科学的定义：事件过程长度和发送顺序的度量，是物理学中的七个基本物理量之一。 时间是基本物理量，那么时间也就会有精度的问题，不同时间源有着不同的精度。如今人们生活获取的时间都是国际标准时间（UTC），不同的设备都是获取UTC进行对时，这样就产生了不同的精度，如Apple Watch与iPhone配合使用，同UTC时间误差不超过50ms。50ms误差对于人类的感知可以忽略，可是如果用在智能变电站中就显得不尽人意了。 变电站对时系统的重要性 电网系统是时间相关的系统，对于电网的运行和事故系统性分析需要有描述电网暂态过程的电流、电压波形，断路器、保护装置动作时序的时间，各种事件发生的时间序列在电网运行或故障分析过程中起着决定性的作用，同时全站的时间同步技术也是智能化变电站乃至智能电网稳定运行的关键技术之一。智能变电站的二次系统通常包含电子式互感器、合并单元、交换机、保护测控等设备。这些装置必须基于统一的时间基准运行，方能满足事件顺序记录（SOE）、故障录波、实时数据采集时间一致性的要求，确保线路故障测距、相量和攻角动态监测、机组和电网参数校验的准确性。这些要求对智能变电站的时钟同步系统提出严格的要求。 IEC61850标准将变电站分为站空层、间隔层和过程层，对时间同步精度的要求，各层设备是不同的。间隔层设备需要到达ms精度；而过程层设备，由于主要传输采样值、跳闸信息，需要达到μs的同步精度。智能变电站的测试设备DT6000系列（DT6000、DT6000E 和DT6000S）的对时精度可达μs的同步精度，完全满足变电站各层的设备的对时精度。
智能变电站自动化系统
智能变电站自动化系统 1 智能变电站简介 智能变电站作为智能电网的物理基础，同时作为高级调度中心的信息采集和命令执行单元，是智能电网的重要组成部分。作为智能电网当中的一个重要节点，智能变电站以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现站内外信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。智能变电站既是下一代变电站的发展方向，又是建设智能电网的物理基础和要求。为了实现智能化电网的目标，智能变电站的研究和建设具有重要的意义。 1.1智能变电站的特点及功能 随着智能电网的提出和建立，变电站将由数字化演变为智能化，更突出“智能”的特点。智能化变电站在数字化变电站的基础之上，赋予了以下十二个“智能特征”或“智能化功能”。 1.1.1 一次设备智能化 与数字化变电站描述的一次设备智能化相比，智能变电站加大了一次设备信息化，可监测更多自身状态信息，也可通过网络获知系统及其他设备的运行状态等信息。自动化程度更高，具有比常规自动化设备更多、更复杂的自动化功能。具备互动化能力，与上级监控设备、系统及相关设备、调度及用户等及时交换信息，分布协同操作。 1.1.2 信息建模统一化 除了基于 IEC61850 标准的建模外，智能变电站能实时监测辖区电网的运行状态，自动辨识设备和网络模型，从而为控制中心提供决策依据。 1.1.3 数据采集全景化 智能变电站利用对时系统，同步区域和站内时钟，完善和标准化站内设备的静态和动态信息模型，向智能电网提供统一断面的全景数据。采用新型传感技术、同步测量技术、状态检测技术等逐步提高数字化程度，逐步实现潮流数据的精确时标，实时信息共享、支撑电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用。 1.1.4 设备检修状态化 全面采集能够反映系统主设备运行的电脉冲、气体生成物、局部过热等各种特征量。智能变电站配置用于监测系统主设备的传感器，或者由智能一次设备直接提供其功能。利用 DL/T860 提供的建模方法，建立设备状态检修的信息模型，构建具备较为可靠实用的状态监测预警算法和机制、支撑状态检修实践的专家系统。 1.1.5 控制操作自动化 程序化操作。智能变电站具备程序化操作功能，除站内的一键触发，还可接收和执行监控中心、调度中心和当地后台系统发出的操作指令，自动完成相关运行方式变化要求的设备操作。程序化操作具备直观的图形界面，在站层和远端均可实现可视化的闭环控制和安全校验，且能适应不同的主接线和不同的运行方式，满足无人值班及区域监控中心站管理模式的要求。
电气二次设计在数字化变电站的应用探讨
电气二次设计在数字化变电站的应用探讨 发表时间：2017-10-25T11:26:13.743Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：程振凯[导读] 摘要：变电站是电力系统中重要的组成部分，随着电力系统数字化的发展，变电站也逐渐的演变为数字化结构，有效的提升了变电站的数字化，提高了电子系统的供电质量。在本文中，首先介绍了数字化变电站的特点，接着分析了数字化变电站电气二次设计的方案。 （广东天联电力设计有限公司广东广州 510670）摘要：变电站是电力系统中重要的组成部分，随着电力系统数字化的发展，变电站也逐渐的演变为数字化结构，有效的提升了变电站的数字化，提高了电子系统的供电质量。在本文中，首先介绍了数字化变电站的特点，接着分析了数字化变电站电气二次设计的方案。 关键词：二次设计；数字化；变电站 引言 电力行业在国民经济发展过程中的作用越来越重要，由此促使电力行业更为繁荣的发展，并向着智能化与数字化迈进。在进行数字化变电站电气二次设备的过程中，要结合数字化变电站的实际情况，合理的选择智能化设备及通信规约，并科学的进行网络结构、组屏方案等方面的设计，提高设计的质量，从而有效的保证数字化变电站可靠的运行，最终提升电力系统运行的稳定性。 一、数字化变电站的特点 数字化变电站是由电网计划实施的，在其建设的过程中，所显露出的特点比较多，其中主要的特点主要体现在以下几个方面：（1）应用一次智能化设备，利用数字化技术实现一次设备的智能控制，以及输入与信号的输出，在二次回路设计中，在实现数字化后，利用可编程软件代替传统程序，大大增加了变电站的稳定性； （2）智能设备的互操作性，在数字化变电站中应用中，更新技术应用于智能设备中，例如对象建模技术等，加强了通信协议与接口的一致性，将互操作性变得更加人性化； （3）变电站信息共享，建模时，一次设备统一进行，站内各个设备之间的通信以及站与控制中心的通信信息真正的做到了共享； （4）数据采集数字化，电流、电压等电气量在进行采集时，应用数字化电气量测系统采集，这不仅是数字化变电站的主要标志，同时，动态测量范围、测量精度也明显的提高； （5）系统结构紧凑化，体积小、重量轻是数字化电气量测系统的主要特点，在智能开关设备系统中即可集成该系统，而且在优化功能以及布置设备时，可以依据机电一体化的设计思想来进行，提升了系统结构的紧凑性。 二、数字化变电站电气二次设计方案 1、设计原理 工业电视系统、元件继电保护、直流电源系统等均为电气二次设计的对象，包含的比较多。电气二次设计过程中，电子式互感器是首先要用到的智能设备，应用之后，输出信息传送的简洁性与便利性显著提升，有效的保证了设备运行的稳定性。在数字化变电站中，智能开关中增加了智能终端，实现数值化控制输出与传输命令。利用相应的数字化技术处理一次设备的开光量，之后由二次设备接收处理后的信息，再进行处理后，输出到智能终端，这个过程中，开关量信息的采集、处理及传输均良好的实现了数字化。数字化变电站系统运行时，取消二次设备间的电气联系后，可靠性健全性有效提升，设备的运行及维护便利性显著提升，而且部分设备直接取消使用，使得设计成本有效减少。 2、科学选择智能设备 二次设备、电子式互感器等为数字化变电站中主要使用的智能设备，电气二次设计过程中，各种智能设备的选择必须要具备科学性。选择二次设备时，网络化形式为最优选择，同时也是唯一选择；选择开关时，智能终端是不可缺少的，即使选择传统的开关，也需要结合智能终端，以满足数字化变电站二次设备的运行需求；选择电子式互感器时，可选择的类型有两种，一种是有源式，一种是无源式，可依据具体的工程来选择，通常，有源式为主要使用的类型。 3、合理选择通信规约 站控层以及过程层共同组成了数字化变电站的网络层，通信规约的选择主要是在这两层中进行，选择合理时，变电站各个设备之间可以更好的互联，进而实现数字化。站控层的通信规约包含103规约和IEC61850规约两种，传统通信网络层的通信规约多使用103规约，而数字化变电站站控层的通信规约则使用IEC61850规约。过程层的通信规约也包含两种，一种是与站控层想用的IEC61850规约，另一种时ORC60044-8规约，一般说来，是将这两种规约结合在一起应用于过程层中。 4、设计组屏方案 在进行组屏方案设计时，数字化变电站电压一体化装置不同时，处理方式也存在着一定的区别，而且可以组合不同的组屏设计方案，经过优化之后，选择最优的设计方案。数字化变电站组屏设计方案中，电压一体化装置等级不同时，组屏设计分别进行，合并单独的组屏，此外，通信管理机设置时，与常规的组屏方案并不相同，在主控室内放置监控主机、远动主机、工程师站等，保证了对时的统一性。 5、设计网络结构 对于数字化变电站来说，30～500kV的电压等级为比较适用的，因此，设计网络结果时，需要与IEC61850相结合，以保证设计的合理性。通常，站控层、间隔层、过程层共同组成了数字化变电站系统结构，这其中，采用IEC61850-8-1的方式实现间隔层与站控层之间的信息交换，以以太网作为连接媒介，而间隔层的电气设备之间利用GOOSE通信协议实现信息的交换，提升其防误闭锁能力，避免误闭锁事件的发生，过程层设备的互感信息在传输时，媒介为以太网，通信协议为IEC61850-9-2，实现信息传递到间隔保护层以及测控设备。 6、设计端子排图 端子排图是数字化变电站电气二次设计中比较重要的环节，在设计的过程中，一次和二次之间的端子排列设计可以取消，对控制回路的设计进行优化，将工作量有效减少的同时，二次回路设计也实现简化，而且保护压板、按钮、把手的数量也可有效的减少，保证了数字化变电站运行的可靠性。 三、电气数字化在电气工程中的应用 1、在电网调度中的应用