张斌

【摘 要】智能化技术的飞速发展，是当今社会科技发展的新趋势。变电站作为电网建设的物理基础，发展和实现数字化技术是目前电网建设和变电站发展的方向，具有重要意义。本文介绍了数字变电站的特点，从其主要特征和结构、功能划分等几方面进行了阐述，使对数字变电站的发展及应用有更深一步认识。

【关键词】智能化；数字变电站；技术应用

1、数字变电站概述

近年来，大家广泛关注 “数字变电站”这个概念。它一直都在不断的发展着，它可以简单的理解为在已有变电站技术的基础上，结合电子式互感器、网络光纤通信技术及站内设备互操作技术，向数字化、自动化、智能化和网络化方向的综合进一步延伸。

在现有技术水平不断发展和运行经验不断总结的基础上，数字变电站将以其在数字化、自动化、智能化、安全性和互操作性等方面的优势，成为未来变电站技术发展的必然趋势。

以往常规综合自动化变电站，系统采用单元间隔布置，设备与设备间相对对立，采集装置通过电缆传输模拟信号，测控装置对信号数模转换后通过网线将数字信号传到后台监控系统收集显示；而数字变电站则不同，信息的采集、传输和处理的全过程都是数字化的，而且每个环节都具备相应的自诊断功能，并采用IEC-61850（电力系统无缝通信的规约）来构建电力通信网络，采集、传输、测控、计量和监控保护等功能都使用同一网络接收信息，从而实现了整个系统的信息实时共享。

数字变电站的特点可简单概括为以下几点：

a、一次设备智能化：一次设备信号检测和控制可直接采用微处理和光电技术实现，强电信号和控制电缆可用光电信号及光纤代替；b、二次设备网络化：保护测量检测等装置均基于微处理机设计，设备间实现高速网络通信； c、生产运行、管理和维护均实现自动化，数据由系统统一收集处理；d、自诊断功能； e、信息的实时共享。

2、数字变电站系统结构

随着智能化电气的发展，保护、测控、安全自动化设备将成为智能化一次设备的一部分，也就是说一次设备的数字化传感器及相关控制回路将代替常规保护测控等设备的输出接口，甚至可以完整的安装在设备上，实现变电站机电一体化。

各逻辑接口的意义在于：①间隔层和变电站层间保护数据交换；②间隔层和远方保护间数据交换；③间隔层内部数据间交换；④过程层和间隔层间电流互感器和电压互感器瞬时数据间交换；⑤过程层和间隔层间控制数据间交换；⑥间隔层和变电站层之间控制数据间交换；⑦变电站层与远方工程师工作站间数据间交换；⑧间隔层间直接数据间交换，特别是快速功能（例如联锁）；⑨变电站层内交换数据；⑩变电站层和远方控制中心间控制数据交换。

3、数字变电站建设技术应用

不管是数字变电站的研究设计，还是实践中的建设运营，都需要一系列的技术支持。概括来说，数字变电站的技术应用主要有：

a、IEC-61850无缝通信协议

通信标准给数字变电站的建设奠定了标准技术，它是国际电工委员会制定的“变电站通信网络和系统”标准系列，在整个电力系统中形成从变电站到配电自动化的通信标准，适用于数字变电站过程层、间隔层及变电站层。

此规约的采用将会大幅降低人工现成的工作量，又能够完善解决系统互操作性及协议转换的问题。

b、电子互感器技术

与以前的电流互感器或地磁式电压相对比，电子互感器不但有良好的绝缘性及抗电磁干扰能力，并和计算机网络技术紧密结合，而且具有重量轻、体积小、物美价廉等优点。新型的电子互感器采用了光电晶体的优异特点及光电技术能高速传输数据的突出点，处理困难的算法快捷方便，同时也极大的方便了和主机的通信及电力系统的所有数据互联共享。

c、智能化一次设备与网络化二次设备

智能化一次设备与网络化二次设备为变电站的信息采集到输出的整个程序实现了数字化。概况来说，智能开关和智能变压器技术是数字变电站的关键技术。其一，智能开关具有传统开关所没配备的智能控制单元。而智能变压器不但具有传统变压器的所有功能外，还有数字通信、处理能力及自诊断功能。

d、嵌入式系统

嵌入式系统技术广泛应用于保护、单元、测控及智能电器设备的控制单元，还有一些相关的智能电子设备，总体来说，此系统是数字变电站缺一不可的关键技术。目前，不管是从硬件结构上的嵌入式处理器、I/O设备等，还是从软件上支持的嵌入式多任务操作系统、驱动程序等，都具有相当的发展程度。综上所述，都是为数字变电站的建设提供技术上的支持。

4、数字变电站建设运营的效益

数字变电站的建设，不但可缓解如今变电站供电能力吃紧状况，也可以满足工农业及居民生活用电的前提下，还可以优化整合地区的供电系统，从中降低了电能损耗，还能提高供电效率。从经济效益方面来讲，数字变电站的建设可提高设备维护的安全性，可避免设备损耗以及造成人员伤亡事故造成经济上的损失。同时，数字变电站大多数设备及线路都具有自诊断功能，维护起来更快捷方便，也大大降低成本。从社会效益来说，数字变电站的安全性及稳定性对保证电网稳定可靠运行、实现精简机构、增加效益有显著的效果。

5、结束语

随着国内部分地区数字变电站的顺利投入运行，总体情况良好，设备运行平稳，保护装置及自动装置动作正常，数据采集传输无误，也再次说明了数字变电站技术在实际应用是完全可行的，满足安全稳定运行的要求，具有传统常规变电站无法比拟的优势。不久的将来，数字变电站将会全面普及推广，必将推动电网自动化建设的进一步发展，提高整体电网的运行管理水平。

数字变电站建设是一个系统工程，要进一步实现数字变电站自动化系统功能还有许多技术问题需要攻关解决，但作者相信在不太远的将来，数字变电站系统将有一个蓬勃的发展期。

参考文献：

[1]王刚，110kV数字变电站研究与应用；能源环境，2013

[2]刘清瑞，刘日堂，尚学军，110 kV数字变电站的关键技术[J].继电器，2007（12）