IEC61850系列標準的頒布與推廣應(yīng)用為數(shù)字化變電站的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過近20年的發(fā)展,國內(nèi)外在數(shù)字化變電站設(shè)備的研究、開發(fā)和運用上取得長足進展。目前, 國內(nèi)已有多個數(shù)字化變電站投入運行或試運行, 運行狀況良好。數(shù)字化變電站由于具有信息充分共享、通信系統(tǒng)能可靠實時交換所有設(shè)備的完整信息、降低變電站整個生命周期費用等優(yōu)點, 必然會成為未來變電站發(fā)展的趨勢。

　　數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般分為3層: 變電站層、間隔層和過程層。基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運行管理自動化、系統(tǒng)建模標準化等。數(shù)字化變電站電氣一、二次設(shè)備與傳統(tǒng)變電站電氣一、二次設(shè)備在接口上有本質(zhì)的區(qū)別。因此, 如要對傳統(tǒng)變電站進行數(shù)字化改造, 必將對原有的通信網(wǎng)絡(luò)、電纜線路、綜自設(shè)備進行顛覆性改造, 資金投入大, 尤其是對于一些剛剛進行完綜合自動化改造的變電站, 新設(shè)備還沒有產(chǎn)生效能就更換, 勢必造成資金的嚴重浪費。因此, 在傳統(tǒng)變電站數(shù)字化改造中如何有效地利用現(xiàn)有設(shè)備、最大限度地減少投資和工程量, 又能充分發(fā)揮數(shù)字化變電站的優(yōu)點, 使當(dāng)前正在運行的傳統(tǒng)變電站平滑過渡到數(shù)字化變電站是一個關(guān)系到數(shù)字化變電站能否得到快速推廣的現(xiàn)實問題。

　　本文針對現(xiàn)階段實際情況, 提出分階段進行傳統(tǒng)變電站數(shù)字化改造的實施方案。

　　1　數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)及特點

　　1.1　數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)

　　數(shù)字化變電站從結(jié)構(gòu)上分為過程層、間隔層和變電站層, 如圖1所示。

　　a. 過程層

　　[$page]　　過程層設(shè)備主要包括光電式電流、電壓互感器、智能一次設(shè)備等�，F(xiàn)階段智能化開關(guān)由傳統(tǒng)開關(guān)加智能終端方式實現(xiàn)一次設(shè)備智能化。光電式電流、電壓互感器采用羅氏線圈或純光學(xué)電流、電壓互感器來實現(xiàn)互感器設(shè)備的數(shù)字化并配有合并單元。

　　b. 間隔層

　　間隔層設(shè)備由按間隔對象配置的數(shù)字式保護測控裝置、低壓保護裝置、計量裝置以及與接入其他智能設(shè)備規(guī)約轉(zhuǎn)換設(shè)備。間隔層設(shè)備與站控層設(shè)備間信息交換采用100M交換以太網(wǎng), 通信標準采用IEC61850 - 9 - 1。

　　c. 變電站層

　　變電站層設(shè)備由傳統(tǒng)意義上的后臺監(jiān)控系統(tǒng)和遠動服務(wù)器等構(gòu)成。監(jiān)控、遠動通信服務(wù)器等站控層設(shè)備需支持IEC61850 - 8標準信息模型和通信協(xié)議。

　　遠動通信服務(wù)器的遠動通信接口仍支持常用的CDT、101或104等規(guī)約。

　　1.2　數(shù)字化變電站特點

　　數(shù)字化變電站是指信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站, 與傳統(tǒng)變電站相比,具有以下特點: 設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運行管理自動化、系統(tǒng)建模標準化。

　　a. 一次設(shè)備智能化
　　采用數(shù)字輸出的電子式互感器、智能開關(guān)(或配智能終端傳統(tǒng)開關(guān))等智能一次設(shè)備。一次設(shè)備和二次設(shè)備間以光纖傳輸數(shù)字編碼信息方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等。
　　b. 二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化
　　二次設(shè)備間用通信網(wǎng)絡(luò)交換模擬量、開關(guān)量和控制命令等信息, 取消控制電纜。裝置冗余被信息冗余取代, 降低了工程造價, 提高了可靠性。
　　c. 運行管理系統(tǒng)自動化
　　應(yīng)包括自動故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動化系統(tǒng), 提高自動化水平, 降低運行維護難度, 減少工作量。
　　d. 系統(tǒng)建模標準化
　　統(tǒng)一的信息模型和信息交換模型解決了互操作問題, 實現(xiàn)了信息共享, 簡化了系統(tǒng)維護、工程配置和工程實施。

　　2　數(shù)字化變電站技術(shù)現(xiàn)狀
　　
　　對常規(guī)變電站的數(shù)字化改造是從一次設(shè)備、二次設(shè)備、運行管理、系統(tǒng)建模等幾個特征點來具體實施。

　　一次設(shè)備智能化實施目前國內(nèi)主要采用直接輸出數(shù)字信號的羅氏線圈互感器或純光學(xué)互感器等。國內(nèi)外已有多個廠家生產(chǎn)此類互感器(已通過鑒定并投入實際運行) , 電壓等級涵蓋10～500 kV。由于國內(nèi)一次設(shè)備廠家的電子技術(shù)能力相對較弱,尚沒有開展智能開關(guān)設(shè)備等其它智能一次設(shè)備的研究工作。為解決開關(guān)等其它一次設(shè)備智能化問題,一般采用在一次設(shè)備端子箱中安裝智能終端, 采集設(shè)備狀態(tài)和控制設(shè)備, 并用光纖通信與二次設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。

　　二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化實施中, 對自動化系統(tǒng)采用RTU傳統(tǒng)變電站需要重新配置數(shù)字化二次設(shè)備,搭建二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò); 對綜合自動化變電站, 由于其原有的微機二次設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化, 只需將接口部分改為可接數(shù)字量的數(shù)字接口, 將原來的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分前移至一次部分, 同時采用IEC61850標準規(guī)約實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信即可。

　　[$page]　　為實現(xiàn)運行管理自動化與系統(tǒng)建模標準化, 要求全站均按照同一標準建模( IEC61850標準) 。所有設(shè)備之間根據(jù)IEC61850標準進行通信, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

　　3　實施方案

　　3.1　改造方案

　　從目前數(shù)字化變電站的技術(shù)現(xiàn)狀來看, 數(shù)字化變電站的改造工作可以分解為相對獨立的3 個部分: 過程層數(shù)字化改造; 間隔層數(shù)字化改造; 變電站層數(shù)字化改造。在進行數(shù)字化變電站改造時可根據(jù)被改造變電站現(xiàn)有一次、二次設(shè)備現(xiàn)狀, 制定相應(yīng)的分階段改造方案。

　　a. 結(jié)合一次設(shè)備更換分階段實施數(shù)字化改造
　　在日常生產(chǎn)過程中, 變電站一次設(shè)備達到使用壽命進行更換時, 可選擇采用數(shù)字化羅氏線圈互感器或純光學(xué)互感器, 完成過程層數(shù)字化改造。兩種互感器均可提供數(shù)字接口和模擬接口, 更換后可使用互感器的模擬接口與廠站二次設(shè)備連接, 無需更換原有的二次設(shè)備。待二次設(shè)備達到使用壽命后,再更換為數(shù)字化二次設(shè)備, 同時改用互感器數(shù)字接口與數(shù)字化二次設(shè)備進行通信, 完成間隔層的數(shù)字化改造。在進行間隔層數(shù)字化改造時可同步對變電站層服務(wù)器軟件進行數(shù)字化升級改造, 完成變電站層的數(shù)字化改造。<