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【摘要】本文讨论了数字化变电站的基本概念及构成特点等诸多方面，提出了数字化变电站的运行与管理以及今后的发展前景。
【关键词】数字化变电站；概念；构成特点；运行管理与发展前景
0.前言
变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实。然而，随着智能化开关、电子式电流电压互感器、网络化二次设备等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统已获得了广泛的关注和投入。
1.数字化变电站的基本概念及构成特点
1.1基本概念
数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
1.2特点
1.2.1智能化的一次设备
一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
1.2.2网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
1.2.3自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意見；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
2.数字化变电站自动化系统的结构
数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。
2.1过程层
过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类。
2.1.1电力运行的实时电气量检测
与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。
2.1.2运行设备的状态参数在线检测与统计
变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。
2.1.3操作控制的执行与驱动
包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸分合控制，直流电源充放电控制。
2.2间隔层
间隔层设备的主要功能是。
2.2.1汇总本间隔过程层实时数据信息。
2.2.2实施对一次设备保护控制功能。
2.2.3实施本间隔操作闭锁功能。
2.2.4实施操作同期及其他控制功能。
2.2.5对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。
2.2.6承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。
2.3站控层
站控层的主要任务是。
2.3.1通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库。
2.3.2按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心。
2.3.3接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行。
2.3.4具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能。
2.3.5具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能。
2.3.6具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能。
2.3.7具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。
3.数字化变电站的发展前景
目前，国内已有十几座数字化变电站成功运行，这将给全国变电站特别是国家电网各区域变电站的自动化运行和管理带来深远影响，具有非常重大的技术和经济意义。在技术上，提高了设备的安全性和可靠性，避免信号传输和处理带来的附加误差；提高了保护、测量和计量系统的精度，减少了自动化设备数量，简化了二次接线，提高了系统可靠性，使设备具有互操作性，可实现信息在运行系统和其它支持系统之间的共享。在经济上，不再敷设大量电缆，应用二次光纤接线，缩短工程周期，减少通道重复建设和投资，方便变电站的扩建和自动化内容的扩充，减少了设备的投运时间及设备的退出次数和退出时间，提高了设备的使用效率。
综上所述，数字化变电站在国家电网建设中是有一定的发展前景的，为今后国家电网全面建设智能电网奠定了一定的基础。■
【关键词】数字化变电站；概念；构成特点；运行管理与发展前景
0.前言
变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实。然而，随着智能化开关、电子式电流电压互感器、网络化二次设备等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统已获得了广泛的关注和投入。
1.数字化变电站的基本概念及构成特点
1.1基本概念
数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
1.2特点
1.2.1智能化的一次设备
一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
1.2.2网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
1.2.3自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意見；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
2.数字化变电站自动化系统的结构
数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。
2.1过程层
过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类。
2.1.1电力运行的实时电气量检测
与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。
2.1.2运行设备的状态参数在线检测与统计
变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。
2.1.3操作控制的执行与驱动
包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸分合控制，直流电源充放电控制。
2.2间隔层
间隔层设备的主要功能是。
2.2.1汇总本间隔过程层实时数据信息。
2.2.2实施对一次设备保护控制功能。
2.2.3实施本间隔操作闭锁功能。
2.2.4实施操作同期及其他控制功能。
2.2.5对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。
2.2.6承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。
2.3站控层
站控层的主要任务是。
2.3.1通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库。
2.3.2按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心。
2.3.3接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行。
2.3.4具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能。
2.3.5具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能。
2.3.6具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能。
2.3.7具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。
3.数字化变电站的发展前景
目前，国内已有十几座数字化变电站成功运行，这将给全国变电站特别是国家电网各区域变电站的自动化运行和管理带来深远影响，具有非常重大的技术和经济意义。在技术上，提高了设备的安全性和可靠性，避免信号传输和处理带来的附加误差；提高了保护、测量和计量系统的精度，减少了自动化设备数量，简化了二次接线，提高了系统可靠性，使设备具有互操作性，可实现信息在运行系统和其它支持系统之间的共享。在经济上，不再敷设大量电缆，应用二次光纤接线，缩短工程周期，减少通道重复建设和投资，方便变电站的扩建和自动化内容的扩充，减少了设备的投运时间及设备的退出次数和退出时间，提高了设备的使用效率。
综上所述，数字化变电站在国家电网建设中是有一定的发展前景的，为今后国家电网全面建设智能电网奠定了一定的基础。■