试议数字化变电站关键技术及未来展望

三、数字化变电站通信网络结构

建设数字化变电站的基础之一就是从逻辑概念和物理概念上，将通信体系分为三个层次，即间隔层、变电站层以及过程层，并且制定了各层通信接口之间的通信标准。而另一个前提就是制定的IEC61850标准，该标准的制定，有利于实现电力自动化系统的三个功能，即控制、监视和继电保护功能。

由于没有规定通信拓扑，并且对设备之间的通信接口没有任何标准，所以各个厂家只是根据客户需求自行设计和定义物理通信链路上的通信接口，上述的三个层次仅是抽象的概念。由于IEC6185O使用以太网作为基本通信技术，并没有限制实际的网络形式，所以，随着网络技术的进步，同一个网络完全可以融合变电站总线和过程总线。这样的通信系统既有利于变电站与控制中心构成统一的无缝通信网络，而且可以同时实现变电站内的无缝连接。

变电站层有两种功能。变电站层功能是指SAS到各个接口的功能，即到本地站操作员人机接口、远方控制中心遥控接口或远程监视维护工程远方监视接口的功能。另外一个功能是指利用多个变电站或间隔的数据，而且作用到整个站的一次设备或多个间隔。

间隔层是利用分析某个间隔数据，然后可以实现控制该层一次设备的目的。该功能是与任何类型的I/O或智能传感器和执行器通信，即通过一定的逻辑接口在间隔层内通信或与过程层通信。

过程层功能是连接到过程的全部功能。

四、数字化变电站对变电站的影响

1.对二次系统应用的影响

由于现代数字技术的发展以及相关标准的制定，变电站数字化技术得以迅速发展应用。在电气量采集的环节、IED设备数据传输交换方式、变电站信息冗余性、变电站二次系统运行安全性、可靠性等，都将由于变电站数字化技术的应用产生巨大的影响。

2.对变电站整体建设方案的影响

当今，由于土地价格昂贵，缩小变电站的占地面积将是目前变电站建设急需考虑的问题。由于电子式互感器的体积小，方便安装，与其他高压设备集成方便，所以能减少变电站的占地面积。实现数字化的变电站基本上没有电缆，采用光纤通信，造价低，重量轻。可以取消变电站内大部分电缆井和电缆层，建设变电站的成本也可大大减少。

3.数字化变电站对设备调试的影响

数字化变电站不仅可以提高二次系统安全性，而且可以大大简化二次系统的调试;电压互感器的极性由安装位置决定，所以现场不需要校验;绝缘电阻不需要测试;电子式互感器还可以确保使用数据正确，这是由于该设备传输的数据都有标记，方便识别;除此之外，由于一二次回路接线不需要查线，原来的查线工作大大减少，减轻运行维护人员的工作量;由于绝缘的系统的光纤信号传输回路，所以没有接地，减少了变电站检查接地的工作量。

五、数字化变电站未来的发展

电力系统通过SAS技术的应用，不仅提高了电网运行的安全性、稳定性，而且还大大减少了系统的维护和检修费用，具有十分明显的经济价值。由于变电站是整个电力系统最基本信息源，所以它也是整个系统中数字化的基础。基于以上原因，数字化变电站应具备以下几项技术优点。

(1)过程层信息系统内部互相调用。在数字化变电站过程层的数据化的信息传输都是通过光纤完成的，所以过程层的信息可以实现系统内部互相调。

(2)数字化变电站通信网络技术有及时性、稳定性以及兼容性等优点。

(3)信息模型化和互操作。作为电力系统的信息源头，数字化变电站不仅要提供尽可能多的信息，而且这些信息应建立在统一的电力系统信息模型的基础之上。作为执行终端，实现各种协同功能是数字化变电站最基本的特征，这要求IED之间能够互操作。为了实现设备之间互相操作，变电站信息的标准化是基础。

(4)检测调试方法的变化。由于数字化变电站中的大多数自动化功能都以数据通信的方式实施，所以通信监测设备显得非常关键，不仅用于检查网络的联通性，而且对通信过程和传输信息进行监视，用来分析自动化功能的实施情况。

(5)广域自动化功能。数字化变电站的通信网络建设需求是互相兼容的，传输的信息有同一个标准同时必须能够相互共享，这样才能达到电网与变电站之间协同配合的目的。

六、总结

由于数字化变电站技术涉及到许多通信网络以及新设备的应用，所以从研发到实际应用将会是比较长期的过程。如IEC61850标准体系、智能断路器、电子式互感器、网络通信技术等。由于各种新技术没有经过一定时期的实践检验，所以在现场应用的稳定性需要结合工程实际逐步完善。

国内外数字化变电站的研究和建设也还在起步阶段。我国的数字化变电站建设的总思路是先把低电压变电站(110kV以下)作为建设试点，通过一段时间的摸索，然后应用到高的电压等级的变电站上，在此期间更需要进行大量的理论研究和实践摸索。同时，由于目前大部分变电站都没有经过数字化改造，所以现有的常规变电站就可以为数字化变电站技术的发展提供应用的平台，而电网的发展也为变电站数字化技术提供契机。未来数字化变电站应用技术的成熟，将标志着新一代数字化电网的实现。

但一些数字化变电站关键技术和设备，如电子式互感器、智能断路器技术、网络通信技术等还处于实际应用的起步阶段，需要进行大量的理论研究和运行经验的积累。