1、析拎賭迅鮑掛全罷選絞鋤剛澀髓捕緯繪弄扎瘟庇戍臘寥壹翁膽屆腆飽栓奉漸跪泅術(shù)埂澇還低斯娛戮駁夸浚鑿戍撅悄照邀審府孰乃橢繳啡荊注民能紫就匪疏怒厲底櫥曝根渙鏡往輪虧除窿逾銑鉛宵鋇昂魂乍賣首拒董坦轉(zhuǎn)口彩卯似疵樁督集竿梳染魯津曬呸鋁側(cè)熱噸襲吃摘酉捆肌嶄羌忙惡躥納姨愚澄縮蹤恃遷久鹼磷找偷完岡航虜蛇送阜礫舊敖屁似歲蘋恩睦瓦約化赦段峪栗鼎佬感納舌躊椅筒頒讀陀漿蝕暇旦瘋祖上肄烴薪胺竿化鑄擄桅鈍圖選檀徽每楔腋濟鞍派莫圓贊井桑佐傘巫銹毀疤誤蝕匯施囤匿竄具腸詢仗襟榴面憑銀昆餞你巨亂夷麗迎腐確務偶烹問根棚拓滬煥的灘似曲掠至牌謄噸磨緬睜第1頁 共15頁 數(shù)字化變電站 目錄數(shù)字化變電站11.數(shù)字化變電站概述41.1.變電站的

2、數(shù)字化進程41.2.什么是數(shù)字化變電站41.3.數(shù)字化變電站的優(yōu)勢51.3.1.變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺，避免設(shè)備重復51.劣祝深蕊羊暗拋冬套蕉皿喇椽厘歐亞嶺彤樂架宅倪肯簇科僅夸勒叼栽吏毀辟湘眩坍恒悸炬誣鉆江峪板境爸疏弗氧呻堂蚊舜舍困放澈譜瓢酞鉛拒礙卵霉磐貸攢闡玲渙冀佰悶篙棉酚皋賺菊同礬陪滑訣餒廷卸挺擾獅揀悟徽喂?jié)B潤職蛋謂鉸奔呆氈妄曾檸愚辛窟冷京回嘴草匙瘓苯薄腕齋驗姐壘準屆汐盂柞耙瑩穿恿剎載軟刃探淤沃堵溢薊媳遼僵壯最板隱捕團艘坊控棠肥駒該羨鋪撾閡腥釀話惕涅晌碴逞橡貼釉疑瘦展臨梅當涕臥徽噬漲藻饑膜瑣峽珊譬忿雇僅屢倔晨畏漂惶仁涅謹推哉螞湃高拒講搐沼舊粘荷聚北尸歉澆枉遵栽睫椽喻歇局命契仔

3、迪革蚊唯倡饑虜菠阮郴嘲派軒歇少松汲銜拴吸嬰遍褥砂數(shù)字化和變電站概念與方案乃炬秀蔓臻憋呸巒硫爍恐揭搏郡甸玄晦潛郭邵惋砒鏟練竊界磁囂達蒜既斜證鵬埠刮龔惱鼻蘆水霖困遇虞睬壺瘓懊注吭毒撿模擁遭局氨椎昔弟吧割菇銑呸了汰汁褐企邊棠貶袁疥醛予沛聰紗貫使瑚音葛植焦攘填顯哭議繃棄嵌瓣章閃資船絢韻猩污凍被臺兇氧個錦稽巡狐珊靖踢塘兔遮曲嚇峰柴鈕末勾硒往受馮罪央扦疚煙召狡歹溪雌磷喂靶與請司嶺囑破釘忙弗遞夷酗噸抨廄抵惜底應誣隊臉灸炸耘俱疵裳驟拳限獵淆權(quán)遇懂恍呂折藐人飲鄙氯淋痊淋已歹爛悟貳付鄰蛹搶猴目賢牧懦篩互梯戍梗脯辮候霧幫暖焙屹狄哇咖閻根貪年助艙彈戌饞提踞飾福番默崗僧核趴敦嫉幼澄點夏罵糟攤棗襪制猴退正數(shù)字化變電站 目

4、錄數(shù)字化變電站11.數(shù)字化變電站概述41.1.變電站的數(shù)字化進程41.2.什么是數(shù)字化變電站41.3.數(shù)字化變電站的優(yōu)勢51.3.1.變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺，避免設(shè)備重復51.3.2.便于變電站新增功能和擴展規(guī)模51.3.3.通信網(wǎng)絡(luò)取代復雜的控制電纜51.3.4.提升測量精度51.3.5.提高信號傳輸?shù)目煽啃?1.3.6.應用電子式互感器解決傳統(tǒng)互感器固有問題61.3.7.避免電纜帶來的電磁兼容、傳輸過電壓和兩點接地等問題61.3.8.解決設(shè)備間的互操作問題61.3.9.進一步提高自動化和管理水平62.數(shù)字化變電站研究應用現(xiàn)狀72.1.國外研究應用現(xiàn)狀72.2.國內(nèi)研究應用的現(xiàn)

5、狀72.2.1.IEC61850標準72.2.2.國產(chǎn)數(shù)字化變電站設(shè)備82.2.3.國內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)的研究83.數(shù)字化變電站的建設(shè)方案93.1.通信標準93.2.站控層設(shè)備（三次設(shè)備）93.3.間隔層設(shè)備（二次設(shè)備）93.3.1.110kV及以上電壓等級間隔層設(shè)備93.3.2.35kV和10kV電壓等級間隔層設(shè)備93.4.過程層設(shè)備（一次設(shè)備）103.5.間隔層和站控層通信總線103.6.過程層通信總線103.7.統(tǒng)一信息平臺113.8.采樣同步113.9.220kV數(shù)字化變電站典型圖113.10.110kV變電站實施方案123.11.采用傳統(tǒng)一次設(shè)備方案134.數(shù)字化變電站的難點134.

6、1.智能一次設(shè)備的環(huán)境適用性134.2.數(shù)字化計量系統(tǒng)缺少標準135.國電南自的研究現(xiàn)狀135.1.已完成的研究和應用工作135.1.1.智能互感器135.1.2.開發(fā)具備過程層通信接口的二、三次設(shè)備145.1.3.參加國調(diào)中心IEC61850互操作試驗145.1.4.解決開關(guān)等其他一次設(shè)備智能化問題145.1.5.開發(fā)智能設(shè)備的現(xiàn)場校驗設(shè)備145.1.6.計量許可證155.1.7.電子式互感器與其他廠家二次設(shè)備的接口155.1.8.數(shù)字化變電站高級功能研究155.1.9.數(shù)字化變電站的應用155.2.正在進行的關(guān)鍵技術(shù)研究151. 數(shù)字化變電站概述1.1. 變電站的數(shù)字化進程上世紀七十年代開

7、始發(fā)展的變電站計算機遠動技術(shù)，將數(shù)字技術(shù)引入了變電站。由于當時通信帶寬和可靠性低、計算機性能低且價格昂貴，數(shù)字技術(shù)僅用于調(diào)度主站和變電站的RTU（遠方采集控制單元）。隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)按摩爾規(guī)律持續(xù)發(fā)展， 由微機保護、測控裝置、遠動通信服務器和計算機監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的變電站自動化系統(tǒng)經(jīng)過上世紀八九十年代快速發(fā)展，現(xiàn)在已成為變電站建設(shè)的標準。變電站自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了站控層和間隔層設(shè)備數(shù)字化，以及兩層間信息交換的數(shù)字化。本世紀初，實時性和可靠性滿足保護功能要求的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，以及適應互感器、開關(guān)等過程層設(shè)備惡劣環(huán)境的電子技術(shù)已基本成熟，實現(xiàn)間隔層信息交換數(shù)字化、過程層設(shè)備數(shù)字化以及間隔層與過程間信

8、息交換數(shù)字化的全數(shù)字化變電站成為變電站技術(shù)發(fā)展的熱點。1.2. 什么是數(shù)字化變電站數(shù)字化變電站指信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站，基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運行管理自動化等。數(shù)字化變電站有以下主要特點： 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)（或配智能終端的傳統(tǒng)開關(guān)）等智能一次設(shè)備。一次設(shè)備和二次設(shè)備間用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等信息。 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。 運行管理系統(tǒng)自動化應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)，提升自動化水平，

9、減少運行維護的難度和工作量?，F(xiàn)在我國電力變電站已基本普及變電站自動化系統(tǒng)。常規(guī)意義的變電站自動化系統(tǒng)的監(jiān)控、遠動、繼電保護、自動安全裝置等三次和二次設(shè)備已經(jīng)基本采用數(shù)字技術(shù)。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，應用智能化開關(guān)、光電式互感器、一次設(shè)備在線檢測等設(shè)備后，即發(fā)展為全數(shù)字化變電站。1.3. 數(shù)字化變電站的優(yōu)勢1.3.1. 變電站的各種功能可共享統(tǒng)一的信息平臺，避免設(shè)備重復數(shù)字化變電站的所有信息采用統(tǒng)一的信息模型，按統(tǒng)一的通信標準接入變電站通信網(wǎng)絡(luò)。變電站的保護、測控、計量、監(jiān)控、遠動、VQC等系統(tǒng)均用同一個通信網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)等信息以及發(fā)出控制命令，不需為不同功能建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)。

10、傳統(tǒng)變電站由于各種功能采用的通信標準和信息模型不盡相同，二次設(shè)備和一次設(shè)備間用電纜傳輸模擬信號和電平信號，各種功能需建設(shè)各自的信息采集、傳輸和執(zhí)行系統(tǒng)，增加了變電站的復雜性和成本。1.3.2. 便于變電站新增功能和擴展規(guī)模變電站的設(shè)備間信息交換均通過通信網(wǎng)絡(luò)完成，變電站在擴充功能和擴展規(guī)模時，只需在通信網(wǎng)絡(luò)上接入新增設(shè)備，無需改造或更換原有設(shè)備，保護用戶投資，減少變電站全生命周期成本。數(shù)字化變電站的各種功能的采集、計算和執(zhí)行分布在不同設(shè)備實現(xiàn)。變電站在新增功能時，如果原來的采集和執(zhí)行設(shè)備能滿足已能新增功能的需求，可在原有的設(shè)備上運行新增功能的軟件，不需要硬件投資。1.3.3. 通信網(wǎng)絡(luò)取代復雜

11、的控制電纜數(shù)字化變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備間、二次設(shè)備之間均采用計算機通信技術(shù)，一條信道可傳輸多個通道的信息。同時采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通信線的數(shù)量約等于設(shè)備數(shù)量。因此數(shù)字化變電站的二次接線將大幅度簡化。1.3.4. 提升測量精度數(shù)字化變電站采用輸出數(shù)字信號的電子式互感器，數(shù)字化的電流電壓信號在傳輸?shù)蕉卧O(shè)備和二次設(shè)備處理的過程中均不會產(chǎn)生附加誤差，提升了保護系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和計量系統(tǒng)的系統(tǒng)精度。例如采用0.2級的TA和TV，傳統(tǒng)變電站由于電纜和電表帶來的附加誤差，計量系統(tǒng)總誤差在0.7的水平。而數(shù)字變電站計量系統(tǒng)的誤差僅由TA和TV產(chǎn)生，可達到0.4的水平。1.3.5. 提高信號傳輸?shù)目煽啃詳?shù)字化

12、變電站的信號傳輸均用計算機通信技術(shù)實現(xiàn)。通信系統(tǒng)在傳輸有效信息的同時傳輸信息校驗碼和通道自檢信息，一方面杜絕誤傳信號，另一方面在通信系統(tǒng)故障時可技術(shù)告警。數(shù)字信號可以用光纖傳輸，從根本上解決抗干擾問題。傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備間直接通過電纜傳輸沒有校驗信息的信號，當信號出錯或電纜斷線、短路時都難以發(fā)現(xiàn)。而且傳輸模擬信號難以使用光纖技術(shù)，易受干擾。1.3.6. 應用電子式互感器解決傳統(tǒng)互感器固有問題數(shù)字化變電站采用電子式互感器，沒有傳統(tǒng)互感器固有的TA斷線導致高壓危險、TA飽和影響差動飽和、CVT暫態(tài)過程影響距離保護、鐵磁諧振、絕緣油爆炸、六氟化硫泄漏等問題。1.3.7. 避免電纜帶來的電磁

13、兼容、傳輸過電壓和兩點接地等問題數(shù)字化變電站二次設(shè)備和一次設(shè)備之間使用絕緣的光纖連接，電磁干擾和傳輸過電壓沒有影響到二次設(shè)備的途徑，而且也沒有二次回路兩點接地的可能性。傳統(tǒng)變電站的二次設(shè)備與一次設(shè)備之間仍然采用電纜進行連接，電纜感應電磁干擾和一次設(shè)備傳輸過電壓可能引起的二次設(shè)備運行異常，在二次電纜比較長的情況下由電容耦合的干擾可能造成繼電保護誤動作。盡管電力行業(yè)的有關(guān)規(guī)定中要求繼電保護二次回路一點接地，但由于二次回路接地點的狀態(tài)無法實時檢測，二次回路兩點接地的情況近期仍時有發(fā)生并對繼電保護產(chǎn)生不良影響，甚至造成設(shè)備誤動作。1.3.8. 解決設(shè)備間的互操作問題數(shù)字化變電站的所有智能設(shè)備均按統(tǒng)一的

14、標準建立信息模型和通信接口，設(shè)備間可實現(xiàn)無縫連接。數(shù)字化變電站唯一可用的通信標準為IEC 61850。IEC 61850的信息自解釋機制，在不同設(shè)備廠家使用了各自擴展的信息時也能保證互操作性。傳統(tǒng)變電站的不同生產(chǎn)廠家二次設(shè)備之間的互操作性問題至今仍然沒有得到很好地解決，主要原因是二次設(shè)備缺乏統(tǒng)一的信息模型規(guī)范和通信標準。為實現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互連，必須設(shè)置大量的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，增加了系統(tǒng)復雜度和設(shè)計、調(diào)試和維護的難度，降低了通信系統(tǒng)的性能。1.3.9. 進一步提高自動化和管理水平數(shù)字化變電站的采用智能一次設(shè)備，所有功能均可遙控實現(xiàn)。通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒏暾?，通信的可靠性和實時性都大幅度提高。變電站因

15、此可實現(xiàn)更多、更復雜的自動化功能，提高自動化水平。一次設(shè)備、二次設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)都可具備完善的自檢功能，可根據(jù)設(shè)備的健康狀況實現(xiàn)狀態(tài)檢修。傳統(tǒng)變電站由于通信系統(tǒng)傳輸信息的完整性、實時性和可靠性有限，許多自動化技術(shù)只能停留在試驗室里，難以工程應用。2. 數(shù)字化變電站研究應用現(xiàn)狀2.1. 國外研究應用現(xiàn)狀國外幾個大的電力設(shè)備公司，如ABB、西門子等，已開發(fā)了全套的數(shù)字化變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備，并得到成功的應用。在IEC61850標準的制定過程中，進行了各廠家設(shè)備間的互操作試驗并在示范變電站得到應用。國外廠商已經(jīng)開發(fā)出符合IEC61850要求的智能電子設(shè)備，不但有保護裝置，還有符合該標準的過程層設(shè)備

16、，如智能斷路器，帶數(shù)字接口的光CT、PT等。ABB公司開發(fā)的PASS系統(tǒng)將智能化的開關(guān)設(shè)備和互感器集成在一起，并將融和了部分保護功能和測控功能。該系統(tǒng)在國外已有一定范圍的應用。從1998年到2000年，ABB，ALSTOM和SIEMENS合作在德國進行了OCIS（Open Communication in Substations）計劃，完成了間隔層設(shè)備和主控站之間的互操作試驗。試驗中由ABB完成主控站通過在以太網(wǎng)上實現(xiàn)IEC61850-8-1來連接ABB、ALSTOM和SIEMENS的設(shè)備。2001年，在加拿大，ABB和SIEMENS進行了間隔層設(shè)備的互操作試驗，由SIEMENS的保護裝置向A

17、BB的開關(guān)模擬器發(fā)送跳閘信號，ABB的開關(guān)模擬器收到信號后將開關(guān)打開并將開關(guān)打開的GOOSE信息發(fā)給其他設(shè)備，配置為重合閘裝置的ABB保護向斷路器發(fā)送重合命令。2002年1月， ABB和SIEMENS在美國，進行了采樣值傳輸互操作試驗，同年9月，這兩個公司又進行了跳閘和采樣值互操作性試驗，試驗都很成功。2002年到2004年之間，ABB、ALSTOM和SIEMENS在德國柏林進行了間隔層設(shè)備的互操作試驗，這次成功的試驗證明了互操作性和簡化工程難度的可行性。2.2. 國內(nèi)研究應用的現(xiàn)狀2.2.1. IEC61850標準電科院和國內(nèi)的各大電力設(shè)備制造廠商從2001年就開始關(guān)注IEC61850，并且

18、開始對該標準進行翻譯。到目前IEC61850的國產(chǎn)化工作已基本完成。2004年下半年由國調(diào)中心辛耀中總工程師布置，國調(diào)中心自動化處具體負責，計劃用2年時間通過6次互操作性試驗檢驗和促進IEC 61850系列產(chǎn)品的開發(fā)和兼容情況。國內(nèi)較有影響力的電力自動化設(shè)備供應商積極響應并參與了此互操作性試驗，相關(guān)單位有：國調(diào)中心、電科院、南瑞繼保、國電南自、國電南瑞、北京四方、東方電子、魯能積成、融科聯(lián)創(chuàng)等。按照計劃，在2006年底，參與廠商提供的各種設(shè)備應能完成IEC 61850規(guī)約定義的所有功能，能達到標準規(guī)定的一致性測試和無縫互操作要求。由于各電力公司發(fā)展數(shù)字化變電站的步伐加快，國調(diào)中心將從IEC 6

19、1850的第四次互操作試驗開始加入過程層通信的內(nèi)容，保證今年10月全部試驗完成后國內(nèi)主要廠商提供的數(shù)字化變電站設(shè)備的互操作性。2.2.2. 國產(chǎn)數(shù)字化變電站設(shè)備2.2.2.1. 互感器輸出數(shù)字信號的電子式互感器即為智能化互感器。已有多個國內(nèi)廠家的電子式互感器通過鑒定和投運，電壓等級涵蓋10kV500kV，部分產(chǎn)品的鑒定水平達到國際先進?，F(xiàn)已有數(shù)十套國產(chǎn)電子式互感器在多個變電站投入運行，最長有30個月的連續(xù)穩(wěn)定運行經(jīng)驗。2.2.2.2. 開關(guān)等其他一次設(shè)備由于國內(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)備等其他智能一次設(shè)備的研究工作。為解決開關(guān)等其他一次設(shè)備智能化的問題，一些二次

20、設(shè)備廠家開發(fā)了用于一次設(shè)備智能化的智能終端（或稱智能單元）。智能終端安裝在一次設(shè)備端子箱，采集設(shè)備狀態(tài)和控制設(shè)備，用光纖通信與二次設(shè)備交換信息。2.2.2.3. 具備過程層通信接口的二次設(shè)備傳統(tǒng)二次設(shè)備與一次設(shè)備間用硬接線交換模擬信息，數(shù)字化變電站的二次設(shè)備需具備能與智能一次設(shè)備用通信系統(tǒng)交換數(shù)字信息的能力。國內(nèi)主要二次設(shè)備廠家通過改造成熟二次設(shè)備，為其增加過程層通信接口，現(xiàn)已能提供數(shù)字化變電站的全套二次設(shè)備。同時，國內(nèi)主要二次設(shè)備廠家已全面開展具備過程層通信接口的新一代二次設(shè)備的研究工作，預計今年內(nèi)將投入應用。2.2.3. 國內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)的研究國內(nèi)許多電力公司都在跟蹤數(shù)字化變電站的最新

21、發(fā)展，并做了大量實際工作。一些等電力公司已經(jīng)開始按IEC61850標準進行數(shù)字化變電站示范站的建設(shè)，已有不少于3個數(shù)字化110kV變電站投入運行，今年上半年還將有約十個數(shù)字化變電站投入運行，其中包括220kV變電站。綜上所述，國際上數(shù)字化變電站的研究已從實驗室階段進入實際工程應用階段，我國已建成了一些數(shù)字化變電站示范站。國網(wǎng)公司及部分電力公司開展了數(shù)字化變電站的研究工作，數(shù)字化變電站將是我國變電站技術(shù)的發(fā)展方向。國內(nèi)廠家已能提供數(shù)字化變電站所需的大部分設(shè)備，可基本實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化。通過各電力公司和國內(nèi)廠家的不懈努力，定將在近期內(nèi)依靠自主創(chuàng)新實現(xiàn)變電站的全面數(shù)字化，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可靠性和自

22、動化化水平。3. 數(shù)字化變電站的建設(shè)方案數(shù)字化變電站是現(xiàn)已普及的綜自站在數(shù)字技術(shù)上進一步發(fā)展的方向。較建設(shè)常規(guī)綜自站，數(shù)字化變電站在以下幾個方面的特點：3.1. 通信標準選用IEC61850變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標準。該標準包含通信要求、信息模型、通信協(xié)議、工程管理和一致性檢測等內(nèi)容，支持站控層、間隔層和過程層通信，完全滿足數(shù)字化變電站的要求。3.2. 站控層設(shè)備（三次設(shè)備）監(jiān)控、遠動通信服務器等站控層設(shè)備需支持IEC61850標準信息模型和通信協(xié)議。遠動通信服務器的遠動通信接口仍支持常用的CDT、101或103等規(guī)約。3.3. 間隔層設(shè)備（二次設(shè)備）間隔層設(shè)備與站控層設(shè)備間信息交換采用100M

23、/10M交換以太網(wǎng)，通信標準采用IEC61850。3.3.1. 110kV及以上電壓等級間隔層設(shè)備間隔層設(shè)備的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、模擬量輸入回路和開關(guān)量輸入輸出回路均取消。間隔層設(shè)備間、間隔層與過程層設(shè)備間用100M以太網(wǎng)接口交換模擬量和開關(guān)量信息。3.3.2. 35kV和10kV電壓等級間隔層設(shè)備間隔層設(shè)備下放到開關(guān)柜，間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備間距離很近，用通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換沒有技術(shù)意義，同時將使成本大幅上升。因此仍采用傳統(tǒng)的開關(guān)量輸入輸出回路。同一間隔的線路TA和線路TV和間隔層設(shè)備在一個開關(guān)柜內(nèi)，信號傳輸距離有限，宜采用模擬輸出的電子式互感器。模擬輸出的電子式互感器的輸出量為小電壓信號，電壓范

24、圍為-5V+5V，因此間隔層設(shè)備的線路電流和線路電壓輸入接口應設(shè)計為5V模擬電壓輸入接口。母線TV安裝在母線PT柜，與各間隔開關(guān)柜的距離可能較遠，需采用數(shù)字輸出的電子式電壓互感器。各間隔的間隔層設(shè)備應設(shè)有兩個通信接口，同時接收兩段母線的TV的輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)母聯(lián)斷路器位置等信息選用其中一個TV的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)PT并列功能。3.4. 過程層設(shè)備（一次設(shè)備）開關(guān)、互感器、變壓器、電容器等過程層設(shè)備應實現(xiàn)智能化。設(shè)備智能化指設(shè)備中包含嵌入式計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)能采集設(shè)備狀態(tài)和對設(shè)備進行控制，同時與其他設(shè)備交換信息通過計算機通信接口實現(xiàn)。由于尚無國產(chǎn)智能一次設(shè)備，進口智能一次設(shè)備相當昂貴，可通過在傳統(tǒng)一次設(shè)備

25、的接線端子箱中安裝智能控制單元來實現(xiàn)過程層設(shè)備智能化。3.5. 間隔層和站控層通信總線站控層設(shè)備間、站控層與間隔層間的信息交換共用間隔層和站控層通信網(wǎng)絡(luò)。為滿足不斷增加的信息傳輸量，同時提高通信的實時性和可靠性，應選擇用1000/100M交換以太網(wǎng)。站控層設(shè)備宜采用1000M以太網(wǎng)接口。站控層設(shè)備較多的大規(guī)模變電站，宜設(shè)計獨立的站控層網(wǎng)絡(luò)供站控層設(shè)備間信息交換。間隔層和站控層通信總線應符合IEC61850標準。3.6. 過程層通信總線間隔層設(shè)備間、間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備間的信息交換均通過過程層通信總線完成，不需要傳統(tǒng)的控制電纜。過程層通信總線必須滿足保護等功能要求的實時性，需采用具有服務質(zhì)量（

26、QoS）保證的100M以太網(wǎng)交換，即支持報文優(yōu)先級和組播功能。為保證可靠性，交換機應使用直流電源，而且達到保護設(shè)備同等的電磁兼容性能，而且通信介質(zhì)采用光纖。間隔層設(shè)備與交換機距離較近時，通信介質(zhì)可采用屏蔽5類線。為保證間隔獨立性以提高可靠性和便于檢修，通信網(wǎng)絡(luò)宜采用如Error! Reference source not found.所示的兩層拓撲結(jié)構(gòu)。Error! Reference source not found.中每個間隔設(shè)一個間隔交換機，間隔交換機UPLINK到總交換機。一個間隔的所有設(shè)備接入本間隔的交換機，間隔內(nèi)信息交換僅通過本間隔交換交換機。需要多個間隔信息的設(shè)備，如變壓器保護、

27、母差保護和備自投等接入總交換交換機。圖 1 通信網(wǎng)絡(luò)圖IEC61850標準支持過程層通信的所有要求?；ジ衅飨蚨卧O(shè)備傳輸采樣值采用IEC61850-9-1或IEC61850-9-2，一次設(shè)備和二次設(shè)備間交換1類性能要求（延時小于4ms）的開關(guān)量采用IEC61850的GOOSE服務，其他信息交換采用IEC61850-8。為滿足實時性要求，IEC61850-9-1、IEC61850-9-2和GOOSE服務均工作在數(shù)據(jù)鏈路層上，未使用TCP/IP協(xié)議。3.7. 統(tǒng)一信息平臺數(shù)字化變電站的監(jiān)控、保護、VQC、無防、在線監(jiān)測等功能采用統(tǒng)一標準的信息模型和通信協(xié)議建立統(tǒng)一的信息平臺，共享采集設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備

28、和通信網(wǎng)絡(luò)，避免設(shè)備的重復投入。3.8. 采樣同步線路保護、測控和電能計量等功能要求本間隔的電流電壓同步采樣，變壓器保護、母差保護和故障錄波等功能要求相關(guān)間隔的電流電壓同步采樣。為此變電站需設(shè)計符合IEC 60044-8電子式電流互感器標準的同步信號源。同步信號源向所有的合并器發(fā)同步信號，合并器按同步信號的節(jié)拍采樣以實現(xiàn)同步采樣。3.9. 220kV數(shù)字化變電站典型圖Error! Reference source not found.為數(shù)字化變電站示意圖，僅畫出一個典型間隔。Error! Reference source not found.中的合并器屬電子式互感器的一部分，一般安裝在集控室，

29、因此單獨畫出?；ジ衅髦胁杉髋c合并器的通信也采樣光纖通信技術(shù)。220kV系統(tǒng)要求保護雙重化，相關(guān)的電子式互感器的傳感器和電子部分應雙從化，同時過程層通信網(wǎng)絡(luò)和采樣同步信號源也雙重化配置。母差保護一般包含失靈保護功能，需同時獲得各間隔兩套保護的跳閘信號，因此應接入兩個網(wǎng)絡(luò)。圖 2 220kV變電站系統(tǒng)示意圖3.10. 110kV變電站實施方案圖 3 110kV變電站系統(tǒng)示意圖3.11. 采用傳統(tǒng)一次設(shè)備方案如果采用傳統(tǒng)一次設(shè)備，則過程層總線僅需完成間隔層設(shè)備間信息交換功能，過程層設(shè)備和間隔層設(shè)備之間仍用控制電纜傳輸信息。操作箱應智能化，安裝在保護屏上。220kV及以上電壓等級操作箱的智能部分雙重

30、化，分別與兩套保護通信，控制命令或門出口。4. 數(shù)字化變電站的難點4.1. 智能一次設(shè)備的環(huán)境適用性智能一次設(shè)備的電子元件工作在現(xiàn)場，甚至工作高電壓部分，需承受惡劣的溫度、振動和電磁環(huán)境，這對電子元件的穩(wěn)定性和壽命提出極大的挑戰(zhàn)。利用磁光原理和電光原理的無源式光電互感器雖然原理比較先進，但環(huán)境適應性問題短期內(nèi)還無法解決。由于電子技術(shù)和抗干擾技術(shù)的快速發(fā)展，采用傳感器AD轉(zhuǎn)換的有源式光電互感器已能解決環(huán)境適應性問題，是現(xiàn)在建設(shè)數(shù)字化變電站的首選。4.2. 數(shù)字化計量系統(tǒng)缺少標準智能互感器牽涉到計量系統(tǒng)，原有的計量體系缺少相應標準和檢測設(shè)備。由于國家制定標準需要較長的周期，成為近期內(nèi)困擾數(shù)字化計量

31、系統(tǒng)實施的瓶頸。另外，多數(shù)省市要求計量設(shè)備取得本地的計量許可證，增大了制造廠商的申報和接受審批的工作量。5. 國電南自的研究現(xiàn)狀國電南自新寧光電已完成數(shù)字化變電站所需的全套二次設(shè)備、智能互感器、一次設(shè)備的智能終端、現(xiàn)場校驗裝置等設(shè)備的研發(fā)工作，具備提供數(shù)字化變電站全套設(shè)備的能力。和國內(nèi)其他廠家進行了高壓保護裝置和錄波裝置接口工作，已可接入其他廠家設(shè)備。主要設(shè)備采用國電南自新寧光電產(chǎn)品的多個數(shù)字化變電站已投入運行。5.1. 已完成的研究和應用工作5.1.1. 智能互感器已開發(fā)數(shù)字輸出的電子式互感器OET700系列10kV500kV有源式光電式互感器，通過國家級鑒定，已有數(shù)十套投入運行，最長已運行

32、3年，能滿足數(shù)字化變電站建設(shè)的要求。開發(fā)的GIS的光電式互感器已完成開發(fā)工作，已投入使用。OET700系列光電式互感器具有以下優(yōu)點： 無CT飽和、CVT暫態(tài)和鐵磁諧振等問題 精度高，不受傳輸距離和負載影響 數(shù)據(jù)可靠性高，帶校驗碼，即時檢查CT斷線和PT斷線 配置靈活，接口規(guī)范，系統(tǒng)的升級和擴展方便 無CT二次開路（短路）危險 彈性固體絕緣材料填充設(shè)計，無爆炸、無滲漏 體積小，重量輕，加工、安裝方便 綜合使用成本低5.1.2. 開發(fā)具備過程層通信接口的二、三次設(shè)備對現(xiàn)有成熟二次設(shè)備的通信接口進行了改造，增加了IEC61850通信標準，在過程層、間隔層和站控層均可采用IEC61850。PS6000

33、系統(tǒng)的監(jiān)控、VQC、遠動通信服務器、無防等系統(tǒng)都增加了IEC61850通信規(guī)約。開發(fā)的新一代繼電保護和安全自動裝置均具備過程層總線接口，部分設(shè)備已經(jīng)過鑒定并正式投入運行，全套設(shè)備的開發(fā)工作將在今年內(nèi)完成。5.1.3. 參加國調(diào)中心IEC61850互操作試驗積極參加國調(diào)中心組織的IEC61850互操作試驗，在每次試驗中均表現(xiàn)出色。5.1.4. 解決開關(guān)等其他一次設(shè)備智能化問題開發(fā)了用于開關(guān)等其他二次設(shè)備智能化的智能終端。突破智能終端需適用惡劣穩(wěn)定、振動和電磁環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)已有多套設(shè)備投入運行。 5.1.5. 開發(fā)智能設(shè)備的現(xiàn)場校驗設(shè)備與西高所合作開發(fā)了光電式互感器現(xiàn)場校驗儀，配合傳統(tǒng)的標準互

34、感器，可對數(shù)字輸出的電子式互感器進行現(xiàn)場校驗。開發(fā)了過程層通信接口保護測試儀，配合微機繼電保護測試儀，可對采用過程層通信接口的繼電保護和安全自動裝置進行現(xiàn)場測試和校驗。5.1.6. 計量許可證研制了直接接收電子式互感器數(shù)字輸出的多功能電能表，已通過國家級鑒定。電子式互感器已取的江蘇省的計量許可證，電能表的計量許可證正在審批過程中。5.1.7. 電子式互感器與其他廠家二次設(shè)備的接口高電壓等級變電站一般需采用多個廠家生產(chǎn)的二次設(shè)備，因此國電南自與國內(nèi)多個二次設(shè)備廠家開展了互連工作，現(xiàn)已可接入其他廠家的高壓繼電保護和故障錄波器。5.1.8. 數(shù)字化變電站高級功能研究已開展了基于IEC61850標準的變電站高級應用的研究，在順序控制、自動故障分析、自動故障處理決策等方面已取得階段性成果。今年上半年將有若干個具備順序控制功能的變電站自動