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【摘 要】随着变电站自动化程度越来越高，数字化变电站技术在我国得到迅速发展。数字化变电站就是把变电站的信息采集、处理、传输以及输出全部实现数字化。以站内一次电气设备与二次电子装置为对象，通过统一建模、物理设备虚拟化、以及标准化的网络数据通信平台，实现智能装置间的互操作及信息共享，保证现代变电站稳定、可靠、经济、安全的运行要求。这项技术汇集多方面、多层次技术革新，所以它的发展将会是一个比较长期的过程。主要阐述了数字化变电站的背景和特征，较完整地分析了变电站数字化过程中的关键技术特征，总结了建设数字化变电站的技术和经济意义。
【关键词】电力系统 数字化变电站 通信网络 智能电子装置（IED）
为了提高电力系统的自动化水平和可靠性，提高电网企业的经济效益和管理水平，我国电力企业积极进行变电站的数字化。随着国家标准的不断完善以及智能断路器、非常规互感器和网络技术的发展，数字化将是未来变电站自动化发展的必然趋势。
一、数字化变电站的特点
随着数字化技术的出现和应用，数字化变电站的概念也被提出。数字化变电站可以实现信息的整体和统一处理，同时具备变电站内IED之间、控制中心和变电站之间协同互动运行的能力。一般情况下，数字化变电站具备以下几个技术特点。
（一）层次化
由于所具备的功能差异，变电站的结构逻辑可分成间隔层、过程层以及变电站层。间隔层的作用是通过本间隔的数据作用于自身间隔的一次设备。所有与一次设备接口功能的实现是通过过程层完成的。利用全站的数据，变电站层可以对全站的一次设备进行监视以及控制，同时可以实现与远方控制中心进行交换数据。
（二）一次设备的智能化
可编程（PLC）控制器可以替换变电站二次回路中的继电器及其配套的逻辑回路，光电数字和光纤将会代替变电站目前普通的模拟信号和控制线路被。
（三）二次设备的网络化
变电站的二次设备不设功能装置重复的输入/输出接口，通过网络可以真正实现数据共享、资源共享，普通的功能装置也会演变成逻辑的功能模块。
（四）运行管理实现自动化
日常运行、维护、数据记录可以实现无纸化办公和自动化的信息分流交换；变电站发生故障时，及时提出故障原因和维修意见；系统可以自动发出变电站设备状态检修报告。
二、数字化变电站中的关键技术
由于用户对供电质量、可靠性要求以及电压等级和电网容量的不断提高，电力电子、传感器、网络通信和信号处理等技术日渐成熟，所以变电站一次设备智能化、自动化成为发展的必然趋势。当前，该技术主要是智能断路器、集成型智能开关以及电子式电流电压互感器等设备的发展和应用。
（一）非常规的互感器
随着计算机技术和光电技术日益成熟，非常规互感器在实际生产中得到了广泛的应用。它具有很强的抗电磁干扰能力、绝缘好、可测量频带宽，新型光电/电子式互感器具有现代光电技术的优点以及电光晶体的各种优异特性，在电力行业有着广泛的应用。同时，结合数字信号处理DSP技术和光电技术，未来将呈现出很好的发展势头。
（二）断路器智能技术
为了改变现有断路器的单一空载分闸特性，自动获得实际开断时电气和机械性能上的最佳开断效果，且由于电网运行过程中会经常有各种开断指令，断路器可以执行相应的智能操作——自动调整执行机构和灭弧室工作条件的选择。通过智能断路器的过程层（I/O）通信接口，输入和输出通信数据，而这些通信数据必须符合IEC61850标准。或者说根据IEC61850提出的标准体系，断路器属于过程层设备，所以控制跳合闸命令的传递以及断路器状态信息传输是通过IEC61850标准的通信数据来实现的。
（三）集成型智能开关设备
国外一些大的电力设备生产公司已经推出类似产品，瑞士ABB公司推出的接插式开关系统PASS是最具代表性的。它是ABB公司在生产气体绝缘组合电器GLS和空气绝缘开关设备ALS的基础上研发的一种新型电器设备，而该款产品具备了GLS的优点。从20世纪末应用至今，已在美国、加拿大、英国、瑞典等变电站使用并且用户反应良好。可以说，集成型智能开关设备是电力系统将来一次电气设备的发展方向，它的主要优点是结构紧凑、安装方便、接线简化、占地面积小、自动化程度高、可靠性高和日常维护简单。
三、数字化变电站通信网络结构
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。
数字化变电站的发展说明了数字化技术正从变电站的二次设备向一次设备延伸，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。 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。
参考文献：
[1]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术.2006年12月第30卷24期
[2]丁杰，数字化变电站的技术特征和架构研究[J].江苏电机工程.2007年8月第26卷增卷
[3]高翔，数字化变电站应用技术[M]北京：中国电力出版社，2008
【关键词】电力系统 数字化变电站 通信网络 智能电子装置（IED）
为了提高电力系统的自动化水平和可靠性，提高电网企业的经济效益和管理水平，我国电力企业积极进行变电站的数字化。随着国家标准的不断完善以及智能断路器、非常规互感器和网络技术的发展，数字化将是未来变电站自动化发展的必然趋势。
一、数字化变电站的特点
随着数字化技术的出现和应用，数字化变电站的概念也被提出。数字化变电站可以实现信息的整体和统一处理，同时具备变电站内IED之间、控制中心和变电站之间协同互动运行的能力。一般情况下，数字化变电站具备以下几个技术特点。
（一）层次化
由于所具备的功能差异，变电站的结构逻辑可分成间隔层、过程层以及变电站层。间隔层的作用是通过本间隔的数据作用于自身间隔的一次设备。所有与一次设备接口功能的实现是通过过程层完成的。利用全站的数据，变电站层可以对全站的一次设备进行监视以及控制，同时可以实现与远方控制中心进行交换数据。
（二）一次设备的智能化
可编程（PLC）控制器可以替换变电站二次回路中的继电器及其配套的逻辑回路，光电数字和光纤将会代替变电站目前普通的模拟信号和控制线路被。
（三）二次设备的网络化
变电站的二次设备不设功能装置重复的输入/输出接口，通过网络可以真正实现数据共享、资源共享，普通的功能装置也会演变成逻辑的功能模块。
（四）运行管理实现自动化
日常运行、维护、数据记录可以实现无纸化办公和自动化的信息分流交换；变电站发生故障时，及时提出故障原因和维修意见；系统可以自动发出变电站设备状态检修报告。
二、数字化变电站中的关键技术
由于用户对供电质量、可靠性要求以及电压等级和电网容量的不断提高，电力电子、传感器、网络通信和信号处理等技术日渐成熟，所以变电站一次设备智能化、自动化成为发展的必然趋势。当前，该技术主要是智能断路器、集成型智能开关以及电子式电流电压互感器等设备的发展和应用。
（一）非常规的互感器
随着计算机技术和光电技术日益成熟，非常规互感器在实际生产中得到了广泛的应用。它具有很强的抗电磁干扰能力、绝缘好、可测量频带宽，新型光电/电子式互感器具有现代光电技术的优点以及电光晶体的各种优异特性，在电力行业有着广泛的应用。同时，结合数字信号处理DSP技术和光电技术，未来将呈现出很好的发展势头。
（二）断路器智能技术
为了改变现有断路器的单一空载分闸特性，自动获得实际开断时电气和机械性能上的最佳开断效果，且由于电网运行过程中会经常有各种开断指令，断路器可以执行相应的智能操作——自动调整执行机构和灭弧室工作条件的选择。通过智能断路器的过程层（I/O）通信接口，输入和输出通信数据，而这些通信数据必须符合IEC61850标准。或者说根据IEC61850提出的标准体系，断路器属于过程层设备，所以控制跳合闸命令的传递以及断路器状态信息传输是通过IEC61850标准的通信数据来实现的。
（三）集成型智能开关设备
国外一些大的电力设备生产公司已经推出类似产品，瑞士ABB公司推出的接插式开关系统PASS是最具代表性的。它是ABB公司在生产气体绝缘组合电器GLS和空气绝缘开关设备ALS的基础上研发的一种新型电器设备，而该款产品具备了GLS的优点。从20世纪末应用至今，已在美国、加拿大、英国、瑞典等变电站使用并且用户反应良好。可以说，集成型智能开关设备是电力系统将来一次电气设备的发展方向，它的主要优点是结构紧凑、安装方便、接线简化、占地面积小、自动化程度高、可靠性高和日常维护简单。
三、数字化变电站通信网络结构
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。
数字化变电站的发展说明了数字化技术正从变电站的二次设备向一次设备延伸，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。 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。
参考文献：
[1]高翔，张沛超.数字化变电站的主要特征和关键技术[J].电网技术.2006年12月第30卷24期
[2]丁杰，数字化变电站的技术特征和架构研究[J].江苏电机工程.2007年8月第26卷增卷
[3]高翔，数字化变电站应用技术[M]北京：中国电力出版社，2008