李建龍， 李新利， 朱世梅， 楊振君

(承德供電公司,河北 承德 067000)

常規(guī)綜自站數(shù)字化改造的可能性

李建龍， 李新利， 朱世梅， 楊振君

(承德供電公司,河北 承德 067000)

作者介紹了西地變電站110kV變電站數(shù)字化改造后的特點(diǎn)，通過數(shù)字站和常規(guī)站在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的比較，說明了數(shù)字站在安全性、可靠性、測(cè)量精度、抗干擾性能等方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)闡述了今后數(shù)字化變電站技術(shù)擴(kuò)展的方向。

數(shù)字化；變電站；改造；IEC61850

數(shù)字化變電站是變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向，就目前技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，數(shù)字化變電站是由電子式互感器、智能化開關(guān)等智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，建立在IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備間信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。110kV西地站數(shù)字化改造于2007年9月投入試運(yùn)行，其采用了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)；傳統(tǒng)互感器及純光學(xué)電子互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用技術(shù)；傳統(tǒng)高壓電器實(shí)現(xiàn)智能化控制技術(shù)；基于以太網(wǎng)數(shù)字接口測(cè)控保護(hù)裝置技術(shù)；基于GOOSE機(jī)制控制及保護(hù)技術(shù)；基于光纖簡(jiǎn)化的二次系統(tǒng)體系架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)。

1 目前常規(guī)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在著很多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的局限性

1.1 二次設(shè)備之間存在互操作性問題

（1）二次設(shè)備缺乏統(tǒng)一的信息模型規(guī)范和通信標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互聯(lián)，必須設(shè)置大量規(guī)約轉(zhuǎn)換器或保護(hù)管理機(jī)，增加了系統(tǒng)復(fù)雜和設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的難度，降低了通信系統(tǒng)的性能。

（2）當(dāng)變電站二次設(shè)備選擇不同廠家產(chǎn)品時(shí)，全站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備互聯(lián)成了變電站投產(chǎn)前必須重點(diǎn)安排的一項(xiàng)復(fù)雜工作。常常因?yàn)樵O(shè)備之間互聯(lián)通信不暢等原因拖延調(diào)試工作周期，使變電站不能按期投運(yùn);并且給后期運(yùn)行維護(hù)帶來許多不便，給安全生產(chǎn)帶來很大的隱患。

1.2 傳統(tǒng)電流、電壓互感器的問題

電壓等級(jí)越高，短路電流越大。為解決絕緣和傳變特性，必須是體積增大，設(shè)備得更加笨重，安裝運(yùn)輸極不方便。暫態(tài)傳變特性差。高壓系統(tǒng)中要求保護(hù)動(dòng)作速度快，改善暫態(tài)傳變特性需增加投資。電流互感器二次側(cè)輸出對(duì)負(fù)載要求嚴(yán)格，超高壓變電站占地面積大，從開關(guān)場(chǎng)到控制室的二次電纜可達(dá)200米，為保證傳變精度，增加電纜截面也不能解決問題。傳變大電流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鐵芯飽和現(xiàn)象，使得差動(dòng)保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)。

1.3 二次電纜對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響

雖然現(xiàn)有的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的智能化，但這些智能設(shè)備之間以及智能設(shè)備與一次系統(tǒng)設(shè)備和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間仍然采用電纜進(jìn)行連接。電纜遭受電磁干擾和一次設(shè)備傳輸過電壓可能引起二次設(shè)備運(yùn)行異常；在二次電纜比較長(zhǎng)的情況下由電容禍合的干擾可能造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作。

1.4 設(shè)備選擇的限制造成成本和加大

（1）一次設(shè)備和二次裝置之間依然采用電纜硬連接方式，需要敷設(shè)了大量的二次電纜。這無論是對(duì)設(shè)計(jì)、施工還是運(yùn)行維護(hù)都存在很大的工作量，并形成可觀的成本。

（2）信息共享困難。常常存在多套并行的應(yīng)用系統(tǒng)，卻未實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)的公用信息共享，因此不便擴(kuò)展、難以維護(hù)，加大了變電站整體造價(jià)及運(yùn)行維護(hù)成本。

（3）站內(nèi)各種二次設(shè)備無法互操作。各種二次設(shè)備采用私有協(xié)議和不兼容的網(wǎng)絡(luò)，使變電站造價(jià)及調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)成本大為增加。

2 改造后數(shù)字化變電站的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

通過數(shù)字化變電站技術(shù)改造，能夠比較好的解決現(xiàn)有變電站自動(dòng)化技術(shù)存在的上述缺陷。數(shù)字化變電站具有簡(jiǎn)潔的二次接線、更好的保護(hù)性能、一致化的計(jì)測(cè)精度、較高的設(shè)備使用效率、更高的系統(tǒng)可靠性，同時(shí)數(shù)字化變電站設(shè)備具有很高的互操作性，設(shè)備較易維護(hù)和更新，信息實(shí)現(xiàn)共享的特點(diǎn)。因此，將傳統(tǒng)變電站改造為數(shù)字化變電站將是必然趨勢(shì)。

通過數(shù)字化改造，可以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

（1）通過過程層數(shù)字化，取消大量電纜硬連接，降低系統(tǒng)成本。

（2）采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互操作，消除站內(nèi)信息孤島。設(shè)備的互操作性使得用戶可以選擇最好的系統(tǒng)部件，大幅改善系統(tǒng)集成、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、監(jiān)視診斷和運(yùn)行維護(hù)等的費(fèi)用，節(jié)約大量時(shí)間，增加自動(dòng)化系統(tǒng)使用期間的靈活性。

（3）優(yōu)化功能布局，減少設(shè)備數(shù)量，簡(jiǎn)化二次系統(tǒng)。因此，對(duì)常規(guī)變電站進(jìn)行數(shù)字化改造，對(duì)于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)和科技創(chuàng)新型電力企業(yè)，通過節(jié)能調(diào)度實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，通過標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)的互聯(lián)互通，減少投資，降低維護(hù)工作量，提高效率和效益，提高大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平和災(zāi)變防治能力，提高電網(wǎng)生產(chǎn)的科學(xué)、智能決策水平，顯著提高電網(wǎng)生產(chǎn)效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 數(shù)字化變電站技術(shù)擴(kuò)展的方向

西地?cái)?shù)字化變電站的建設(shè)，采用數(shù)字化技術(shù)使變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過程全部數(shù)字化，將保護(hù)、控制、數(shù)據(jù)采集功能集成在最少的平臺(tái)上，進(jìn)行了高度的集成。特別提出繼電保護(hù)的高度集成化，要實(shí)現(xiàn)1對(duì)N保護(hù)功能。為我們今后的數(shù)字化建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，因此我們提出區(qū)域數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)，區(qū)域數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)對(duì)通信網(wǎng)提出了較高的要求。要求通信網(wǎng)可靠，在一條光纜中斷時(shí)不影響整個(gè)系統(tǒng)通信，在一套光傳輸設(shè)備故障時(shí)不影響其它網(wǎng)元的業(yè)務(wù)傳輸，能夠提供多業(yè)務(wù)接入，組成綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，提供100M以太網(wǎng)接口、語音接口、低速數(shù)據(jù)接口和視頻接口等。

常規(guī)的綜合自動(dòng)化變電站二次設(shè)備及控制均在站內(nèi)實(shí)現(xiàn)。而且全部是1∶1面向間隔，隨著電網(wǎng)通信設(shè)備的發(fā)展，通信能夠滿足100M的站間通信要求，集中建立中心控制站，中心控制站的保護(hù)設(shè)備一套裝置可控一個(gè)站或多個(gè)變電站線路或變壓器保護(hù)，大大減少設(shè)備總數(shù)，減少投資，而且站內(nèi)二次設(shè)備全部簡(jiǎn)化其中到中心控制站，實(shí)現(xiàn)保護(hù)1∶N或N∶N保護(hù)和控制，站內(nèi)只有一次設(shè)備和通信設(shè)備，減少站內(nèi)檢修、調(diào)試及基建費(fèi)用。

[1]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技校術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008.

[2]陳立新,張寶健.數(shù)字變電站系統(tǒng)（D PSS）的研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[M].北京:煤礦機(jī)械出版社,2005.

TP2

A

1005-1554（2010）02-0032-02

2009-11-09

李建龍（1974-），男,河北隆化人，承德供電公司高級(jí)工程師。