摘要：本文以數(shù)字化變電站基本理論為依托，介紹了數(shù)字化變電站的組成架構(gòu)及與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別，闡述了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)及向智能化變電站過渡的發(fā)展方向。以綜述的方式對(duì)數(shù)字化變電站技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，為全面理解數(shù)字化變電站技術(shù)提供了理論指導(dǎo)。

    20世紀(jì)70年代，能源、環(huán)境等問題的日益突顯，促使變電站向更加節(jié)能、環(huán)保、智能的方向發(fā)展。IEC61850國(guó)際通信規(guī)范的制定實(shí)現(xiàn)了通信體系的現(xiàn)代化，其良好的互操作性和兼容性，也使數(shù)字化變電站成為了可能。數(shù)字化變電站技術(shù)是電力系統(tǒng)發(fā)展中具有里程碑的一次突破與變革，具有一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、通信標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備間的信息共享和相互控制。

    1 數(shù)字化變電站概述
    1.1數(shù)字化變電站基本架構(gòu)
    基于功能的不同，數(shù)字化變電站可分為智能化的一次設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)化的二次層（過程層、間隔層、站控層）和企業(yè)層，而基于IEC 61850的通信標(biāo)準(zhǔn)貫穿于各層結(jié)構(gòu)之間，以達(dá)到各層之間信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪康摹?br/>     （1）智能化的一次設(shè)備層是數(shù)字化變電站的最底層，也是基礎(chǔ)層，在具備傳統(tǒng)功能的同時(shí)兼具實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理、交換的能力。該層主要設(shè)備包括智能化變壓器、電子式互感器、智能化的隔離開關(guān)、斷路器及其它電氣輔助設(shè)備。
    （2）網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備層可細(xì)分為過程層、間隔層和站控層。過程層是數(shù)字化變電站一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、保護(hù)、監(jiān)測(cè)與控制等功能。間隔層建立在過程層之上，基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)完成各設(shè)備間的通信與操作。站控層可描述為自動(dòng)化應(yīng)用層，將從過程層接收到的信息進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，以達(dá)到為運(yùn)維、調(diào)度、管理人員提供信息的目的。
    （3）企業(yè)層是數(shù)字化變電站的最上層，也可理解為終端層，為電力企業(yè)各部門提供運(yùn)行信息，為電力系統(tǒng)維護(hù)、管理、決策提供依據(jù)，并可發(fā)布調(diào)控指令。

    1.2與傳統(tǒng)變電站區(qū)別
    數(shù)字化變電站采用微處理器和光電技術(shù)，有效簡(jiǎn)化了控制回路及繼電器的結(jié)構(gòu)，大大減少了電纜和導(dǎo)線的使用。基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)建立的數(shù)字通信平臺(tái)，可有效將全站設(shè)備聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)交互通信和操作，是數(shù)字化變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的最主要方面。

    2 數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)
    2.1 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)研究及應(yīng)用
    IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)基于現(xiàn)有的通信標(biāo)準(zhǔn)，基本定義了變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的功能和設(shè)備模型，支持新功能的增加及新設(shè)備的擴(kuò)充。該標(biāo)準(zhǔn)的研究?jī)?nèi)容主要包括信息交換、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)專用信息模型、抽象通信接口服務(wù)對(duì)具體通信模型的映射、變電站智能電子設(shè)備配置等。
    雖然IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)已相當(dāng)完善，但是該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)歐美標(biāo)準(zhǔn)及情況，應(yīng)用于國(guó)內(nèi)時(shí)仍存在網(wǎng)絡(luò)沖突和延時(shí)的問題，而且國(guó)內(nèi)的高壓保護(hù)一般為雙重化配置，當(dāng)兩套保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，上送的報(bào)文可能會(huì)發(fā)生沖突，因此建立一個(gè)完善的IEC 61850測(cè)試環(huán)境十分重要。
    2.2互操作性
    實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)各電子設(shè)備間的互操作性是數(shù)字化變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的重要方面，也是制定IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的目的。為了保證互操作性需進(jìn)行性能和一致性測(cè)試。性能測(cè)試也稱為應(yīng)用測(cè)試，主要測(cè)試電子設(shè)備的性能是否正常。一致性測(cè)試主要檢驗(yàn)電子設(shè)備通信是否符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。
    2.3通信網(wǎng)絡(luò)
    數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)。站控層的通信網(wǎng)絡(luò)主要有雙星型以太網(wǎng)、單星型以太網(wǎng)和單自愈環(huán)網(wǎng)。過程層的通信網(wǎng)絡(luò)通常采用SV采樣值網(wǎng)絡(luò)。間隔層智能電子設(shè)備間的通信及過程層中智能操作箱與間隔層智能電子設(shè)備間的通信主要由GOOSE網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)階段，數(shù)字化變電站的通信網(wǎng)絡(luò)尚未形成一套規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式和策略。
    2.4數(shù)據(jù)采集
    數(shù)字化變電站采用光電互感器和電子互感器。光電互感器也稱為無源式互感器，其原理是基于電光效應(yīng)。電子互感器由連接到二次轉(zhuǎn)換器和傳輸系統(tǒng)的傳感器組成，也稱為有源式互感器。光電互感器具有抗干擾能力和絕緣性能良好、測(cè)量頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)。
    但光電互感器研究仍處于探索階段，在電磁兼容性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性等方面都需進(jìn)一步提升，關(guān)鍵技術(shù)在于材料技術(shù)、組裝技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，解決溫度、震動(dòng)對(duì)光電互感器精度、穩(wěn)定性的影響等。

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