摘要：隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展和電力市場改革的深入，人們對電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行和供電質量的要求越來越高。變電站作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，要求提供的信息量和實現(xiàn)的集成控制越來越多，數(shù)字化、信息化以及信息模型化的要求越來越迫切。因此，數(shù)字化變電站將成為變電站自動化的發(fā)展方向。本文就數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)相關問題進行了探討。

關鍵詞：數(shù)字化 變電站 系統(tǒng)

一、變電站自動化系統(tǒng)概述

變電站作為電網(wǎng)中的關鍵節(jié)點，擔負著電能輸配電的控制、管理的任務，其運行的安全可靠性對保證整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行及可靠供電具有重要的作用。具備繼電保護、監(jiān)控和遠動等功能的變電站自動化系統(tǒng)(Substation Automation System，SAS)是保證上述任務完成的基礎。

而傳統(tǒng)的SAS并不能很好地滿足這些要求，它存在如下不足：首先，信息建模缺乏統(tǒng)一的規(guī)范，IED之間相對獨立，來自不同信息采集單元的設備信息無法實現(xiàn)共享，形成了各種“信息孤島”現(xiàn)象;其次，缺乏統(tǒng)一的功能和接口規(guī)范，不同廠家的IED缺乏互操作性，進一步導致系統(tǒng)的可擴展性差;最后，系統(tǒng)可靠性受二次電纜影響，實際運行中因二次電纜引起的保護不正確動作率較高。因此，基于這些技術的數(shù)字化變電站系統(tǒng)(Digital Substation Automation System，DSAS)成為變電站自動化的發(fā)展方向已成為共識。

二、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的特征

數(shù)字化變電站的概念是隨著數(shù)字式過程層設備的誕生而出現(xiàn)的。在實現(xiàn)過程層數(shù)字化、信息共享化的基礎上，數(shù)字化變電站強調(diào)SAS整體的信息化、統(tǒng)一模型化和站內(nèi)EID之間、變電站與控制中心之間協(xié)同操作、集成應用的能力。未來的SAS將以輸配電系統(tǒng)的統(tǒng)一信息源和執(zhí)行終端、自動化功能的協(xié)調(diào)和集成為目標，從數(shù)字化的趨勢出發(fā)進行建設。目前，數(shù)字化變電站尚未有嚴格定義，但普遍認為它大致應具備以下幾項形態(tài)特征：

1. 變電站層次化

根據(jù)不同功能，變電站在邏輯結構上劃分為變電站層、間隔層和過程層。變電站層的功能是利用全站的數(shù)據(jù)對全站的一次設備進行監(jiān)視和控制及與遠方控制中心進行數(shù)據(jù)交換。間隔層的功能是利用本間隔的數(shù)據(jù)對本間隔的一次設備進行保護和控制。過程層的功能是實現(xiàn)所有與一次設備接口相關的功能，包括開入/開出、模擬量采樣等;過程層是專門針對數(shù)字式過程層設備劃分的，它分擔了常規(guī)變電站間隔層的部分功能。

2.過程層設備數(shù)字化

一次設備被檢測信號回路采用電子式互感器(ECT、EVT)，被控制驅動回路采用綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISG)，運行控制操作過程經(jīng)網(wǎng)絡通信方式以信息報文的方式實現(xiàn)，常規(guī)的強電模擬信號測量電纜和控制電纜被數(shù)字光纖所取代。

3. 間隔層設備網(wǎng)絡化

間隔層設備，包括繼電保護、防誤閉鎖、測控、遠動、故障錄波、電壓無功調(diào)節(jié)、同期操作和在線監(jiān)測等裝置均基于標準化、模塊化的微處理器設計制造;設備與過程層、變電站層和設備之間均通過高速通信網(wǎng)絡交互信息。由于過程層設備數(shù)字化，常規(guī)間隔層設備的開入/開出、模擬量輸入等外部接口均被通信接口所取代。

4.運行管理自動化

電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化;信息分層、分流交換自動化;變電站運行發(fā)生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因和處理意見;系統(tǒng)能自動發(fā)出變電站設備檢修報告，即常規(guī)的變電站設備“定期檢修”改變?yōu)?ldquo;狀態(tài)檢修”。

三、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的功能

為了保證互操作的實現(xiàn)，應該對DSAS應實現(xiàn)的功能達成共識。國際大電網(wǎng)委員會(CIGRE)的34.03工作組(WG34.03)在關于變電站的數(shù)據(jù)流的報告中，分析了變電站自動化需要完成的63種功能，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)可以分為以下功能組：控制功能;監(jiān)視功能;繼電保護功能;與繼電保護有關的功能(如故障錄波、故障測距、小電流接地選線等);測量表計功能(如三相智能式電子電費計量等);接口功能(如與微機五防、繼電保護、電能計量、全球定位系統(tǒng)(GPS)等IED的接口);自動控制功能(如有載調(diào)壓變壓器分接頭和并聯(lián)補償電容器的綜合控制、電力系統(tǒng)低頻減載、靜止無功補償器控制、配網(wǎng)系統(tǒng)故障分段隔離、非故障段恢復供電與網(wǎng)絡重組等);遠動功能;系統(tǒng)控制功能(與主站通信，當?shù)豐CADA等)。

四、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結構

IEC61850標準基于可交換的網(wǎng)絡技術定義了站級和過程層兩種總線結構：站級總線將所有間隔集合到站級監(jiān)控管理層，并且在相互之間傳遞主要的控制信息，例如測量，聯(lián)閉鎖等(典型應用包括MMS站級到間隔級的信息交換和GOOSE間隔級之間的信息交換);過程層總線連接間隔層和過程層IED設備，并傳輸用于保護裝置的實時采樣數(shù)據(jù)(SV)。

由于IEC61850標準并未規(guī)定網(wǎng)絡拓撲，因此無論是樹型網(wǎng)、星型網(wǎng)或者環(huán)網(wǎng)結構都是適用的，甚至站級總線和過程層總線都可以使用同一物理網(wǎng)絡。作為站級總線，在大型變電站系統(tǒng)中，對于各個不同的電壓等級一般采用環(huán)網(wǎng)加交換機形式，用于連接所有的主保護設備、后備保護和控制設備。在大型變電站系統(tǒng)中，各電壓等級的環(huán)網(wǎng)通過樹型結構連接到站級總線當中，從而使站級總線呈現(xiàn)出一種混合的樹型和環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構。站級總線和過程總線對于時間的要求是有嚴格區(qū)別的，它決定了冗余網(wǎng)絡結構的不同應用方式。當在站級總線上僅僅傳輸控制命令的時候，它可以容許100ms的網(wǎng)絡傳輸延時，當傳輸互聯(lián)、跳閘及反向閉鎖信號時，它們要求網(wǎng)絡的傳輸延時不能超過2ms。然而最糟糕的情況已經(jīng)實際出現(xiàn)過，在極端情況下，當控制命令序列執(zhí)行時，它要求網(wǎng)絡延時不能超過0ms。過程總線由于要傳輸實時采樣數(shù)據(jù)，無論在正�；驑O端情況下，它要求的網(wǎng)絡傳輸延時不能超過4ms。

參考文獻：

[1] 高翔. 數(shù)字化變電站應用技術. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[2] 徐立子. 變電站自動化系統(tǒng)的分析和實施. 電網(wǎng)技術, 2000, 24(05): 25-29.

轉載請注明來自：http://www.jinnzone.com/dianlilw/16122.html