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摘要 目前，数字化变电站技术在国内发展飞速，作为变电站自动化技术发展的重要过程，很多地区都在积极研究并进行试点投产。由于各地区在进行数字化站试点工程时考虑的侧重点不尽相同，因此，各试点工程的技术方案和施工方面差异很大。数字化变电站试点工程已经发展到了一定水平，唐山郭家屯220kV数字化变电站是国内运用数字化技术比较完整的试点工程。本文以郭家屯220kV变电站为例，重点对数字化技术解决现在变电站所存在的问题所起到的作用和意义。
关键词 IEC61850；电子式互感器；数字通讯网络；通讯架构
A 文章编号 1674-6708（2012）81-0091-02
近来，随着变电站自动化系统研究不断推进，技术研发人员提出了基于IEC61850标准的数字化变电站的概念。IEC 61850的重要目标是使变电站的自动化体系和通信系统做到标准、可靠、简单，并且能够使不同厂家的测控、保护等IED间能够互操作，并使其适应通信技术和计算机技术的高速发展，以此来提高变电站系统的标准性和可操作性，并能够降低用户的投资及维护成本。应用新一代分层分布式变电站自动化系统产品，将使设备的记录信息更加完备，系统的信息响应速度明显提高，不同设备厂家之间的设备互操作性也有了明显的提高，基于IEC61850研发的分层分布式变电站自动化系统在我国电力系统中正在得到普遍的应用。
当前的数字化变电站主要是充分利用国内最先进的数字化技术对现有变电站的一、二次设备进行改造，使之能够达到数字化变电站的建设要求。实现变电站信息通讯的数字化，提供实时、可靠的信息共享平台，并以此为基础完善现有设备的功能，建立新的自动化功能，从而提高变电站的经济性和技术性。
2）实现智能设备的互操作性。数字化设备均采用了抽象通信接口技术、对象建模技术及设备自描述规范，从而使设备全系统实现了通信协议和通信接口的一致，使设备具有更好的互操作性。
3）解决状态检修问题。状态检修是目前减少停电时间、提高可靠性、降低工作强度的有效方法，在数字化变电站条件下，由于信息通讯以数字信号的形式传输，可具备完善的自动闭锁及告警机制。变电站内所有信息均在实时监测之下，可以做到真正意义上的状态检修。
4）实现一次设备智能化。在现有数字化变电站中，一次设备的信号输出和控制输入均全部采用数字技术，继电器及其逻辑回路也已经被可编程软件代替，控制电缆被光缆代替，模拟信号被数字信号代替，从而进一步提高了可靠性。
5）使支持系统与变电站运行系统协调工作。基于信息共享平台的运行支持系统（如一次设备运行状态监测系统等）可以实现功能优化并可以与运行系统协调工作。
依据IEC61850标准，变电站的数字化从通信网络的角度可分以为站控层、间隔层和过程层。郭家屯220kV变电站工程采用了两层通信网络架构：即站控层网络和过程层网络。这两种网络架构分别通过站控层网络交换机和过程层网络交换机来实现，这两层网络架构在物理上是分开的。
在传统变电站内，录波功能大部分靠集中录波装置来实现。数字化条件下，模拟信号的采集主要由电子式互感器来完成，以光纤通信的方式将采集值传送到间隔层装置。状态量的信号以GOOSE方式传输。郭家屯工程以分散录波方式解决了数字化变电站采用集中录波装置录波时遇到的困难。具体分析，就是由置于测控和保护一体化装置内的录波装置将各自截取的SV和GOOSE信息记录下来，然后将其转换成COMTRADE格式向外界提供，最后由后台的保护管理信息系统来完成各间隔之间的数据整合和分析。
2）实现变电站数字化的顺控操作模式
顺控操作模式是为设备系统预先设定好操作步骤，并由设备系统进行自动操作，从而缩短倒闸操作的时间。顺控操作模式是近年来电力系统广泛关注的热点技术，在传统变电站中的一些工程中被普遍应用，并取得了显著的效果。当前，如何在数字化条件下实现顺控功能，尚属技术难题亟待解决。郭家屯工程是国内第一个在数字化条件下，全站实现顺控的变电站。
3）实现完整意义的数字化变电站
当前国内进行的数字化变电站全站项目，没有实现全面的数字化，而只是对数字化技术的几个方面做了局部探索。郭家屯220kV变电站工程全面运用了电子互感器（ECT/EPT）和自动网络跳闸技术，采用光纤通信技术取代了从开关设备场到保护室和保护屏之间的电缆连接，同时推广使用了数字化电表。展现了数字化变电站的技术特点，其技术要求和难度均为国内之最。
3 结论
数字化变电站研究意义是通过信息共享实现变电站内、站与系统间的信息集成与协同操作，而这是以信息标准化、模型化为前提的IEC61850作为通信网络的唯一国际标准和电力系统无缝通信体系基础。因此，研究和推广基于IEC61850的数字化变电站通信网络具有非常重要的意义。
郭家屯工程对数字化变电站的设计、设备研制、调试、施工、维护进行了全面的实践，该工程的成功实施对国内数字化变电站技术的发展和成熟做出了重要的贡献，对加快推进智能电网建设打下了良好基础。
参考文献
张勇平.数字化变电站若干关键技术研究[D].华北电力大学（河北），2010.
李澄，黄伟，吴钢.数字化变电站新技术特点及应用[J].江苏电机工程，2007（S1）.
关键词 IEC61850；电子式互感器；数字通讯网络；通讯架构
A 文章编号 1674-6708（2012）81-0091-02
1 相关国内数字化变电站的现有技术情况分析
1.1变电站自动化系统发展历程
1995年前后，国内制造二次设备的厂家逐步开发推出了关于系统化分层分布式变电站的自动化产品。由于在项目研发初期就系统性地考虑了变电站自动化系统的需求，特别关注了在继电保护装置、远动装置、测控装置和监控系统中的通信系统分布与实现条件，主要采用了现场总线通信技术和实时性较高的多主通信协议，这种变电站自动化系统克服了早期自动化系统的诸多缺点，具有可靠性高、扩展性强、简化维护、节省投资等优点，因而一经推出便很快得到了广泛地应用。近来，随着变电站自动化系统研究不断推进，技术研发人员提出了基于IEC61850标准的数字化变电站的概念。IEC 61850的重要目标是使变电站的自动化体系和通信系统做到标准、可靠、简单，并且能够使不同厂家的测控、保护等IED间能够互操作，并使其适应通信技术和计算机技术的高速发展，以此来提高变电站系统的标准性和可操作性，并能够降低用户的投资及维护成本。应用新一代分层分布式变电站自动化系统产品，将使设备的记录信息更加完备，系统的信息响应速度明显提高，不同设备厂家之间的设备互操作性也有了明显的提高，基于IEC61850研发的分层分布式变电站自动化系统在我国电力系统中正在得到普遍的应用。
1.2数字化变电站的研发意义
变电站是数字电力系统摘自：学年论文格式www.udooo.com
的最主要信息源和最终执行点，数字化变电站是以智能变电站的主要参考对象，因此，建造数字化变电站是实现智能电网系统的必要条件。随着继电保护技术的日渐成熟，建设数字化变电站的效果得到了越来越明显的体现。当前的数字化变电站主要是充分利用国内最先进的数字化技术对现有变电站的一、二次设备进行改造，使之能够达到数字化变电站的建设要求。实现变电站信息通讯的数字化，提供实时、可靠的信息共享平台，并以此为基础完善现有设备的功能，建立新的自动化功能，从而提高变电站的经济性和技术性。
1.3数字化变电站技术的主要特点
1）实现变电站的信息共享。站内及控制系统之间实现了无缝通信体系，从而真正实现了信息共享。2）实现智能设备的互操作性。数字化设备均采用了抽象通信接口技术、对象建模技术及设备自描述规范，从而使设备全系统实现了通信协议和通信接口的一致，使设备具有更好的互操作性。
3）解决状态检修问题。状态检修是目前减少停电时间、提高可靠性、降低工作强度的有效方法，在数字化变电站条件下，由于信息通讯以数字信号的形式传输，可具备完善的自动闭锁及告警机制。变电站内所有信息均在实时监测之下，可以做到真正意义上的状态检修。
4）实现一次设备智能化。在现有数字化变电站中，一次设备的信号输出和控制输入均全部采用数字技术，继电器及其逻辑回路也已经被可编程软件代替，控制电缆被光缆代替，模拟信号被数字信号代替，从而进一步提高了可靠性。
5）使支持系统与变电站运行系统协调工作。基于信息共享平台的运行支持系统（如一次设备运行状态监测系统等）可以实现功能优化并可以与运行系统协调工作。
2 郭家屯数字化变电站技术特点分析
2.1工程总体情况
郭家屯220kV数字化变电站工程自2007年开始调研和论证，工程设备招标采用四方、南自、新宁等国内先进厂商设备。系统集成商为北京四方公司，2009年1月开始在场内联调，2009年9月份投入运行。依据IEC61850标准，变电站的数字化从通信网络的角度可分以为站控层、间隔层和过程层。郭家屯220kV变电站工程采用了两层通信网络架构：即站控层网络和过程层网络。这两种网络架构分别通过站控层网络交换机和过程层网络交换机来实现，这两层网络架构在物理上是分开的。
2.2工程创新点分析
1）实现分散的录波形式在传统变电站内，录波功能大部分靠集中录波装置来实现。数字化条件下，模拟信号的采集主要由电子式互感器来完成，以光纤通信的方式将采集值传送到间隔层装置。状态量的信号以GOOSE方式传输。郭家屯工程以分散录波方式解决了数字化变电站采用集中录波装置录波时遇到的困难。具体分析，就是由置于测控和保护一体化装置内的录波装置将各自截取的SV和GOOSE信息记录下来，然后将其转换成COMTRADE格式向外界提供，最后由后台的保护管理信息系统来完成各间隔之间的数据整合和分析。
2）实现变电站数字化的顺控操作模式
顺控操作模式是为设备系统预先设定好操作步骤，并由设备系统进行自动操作，从而缩短倒闸操作的时间。顺控操作模式是近年来电力系统广泛关注的热点技术，在传统变电站中的一些工程中被普遍应用，并取得了显著的效果。当前，如何在数字化条件下实现顺控功能，尚属技术难题亟待解决。郭家屯工程是国内第一个在数字化条件下，全站实现顺控的变电站。
3）实现完整意义的数字化变电站
当前国内进行的数字化变电站全站项目，没有实现全面的数字化，而只是对数字化技术的几个方面做了局部探索。郭家屯220kV变电站工程全面运用了电子互感器（ECT/EPT）和自动网络跳闸技术，采用光纤通信技术取代了从开关设备场到保护室和保护屏之间的电缆连接，同时推广使用了数字化电表。展现了数字化变电站的技术特点，其技术要求和难度均为国内之最。
3 结论
数字化变电站研究意义是通过信息共享实现变电站内、站与系统间的信息集成与协同操作，而这是以信息标准化、模型化为前提的IEC61850作为通信网络的唯一国际标准和电力系统无缝通信体系基础。因此，研究和推广基于IEC61850的数字化变电站通信网络具有非常重要的意义。
郭家屯工程对数字化变电站的设计、设备研制、调试、施工、维护进行了全面的实践，该工程的成功实施对国内数字化变电站技术的发展和成熟做出了重要的贡献，对加快推进智能电网建设打下了良好基础。
参考文献
张勇平.数字化变电站若干关键技术研究[D].华北电力大学（河北），2010.
李澄，黄伟，吴钢.数字化变电站新技术特点及应用[J].江苏电机工程，2007（S1）.