數(shù)字化變電站IEC標準的應用及推廣

趙亮 朱鶴 陳建凱

摘 要：本文對數(shù)字化變電站進行了簡要的介紹，闡述了數(shù)字化變電站的應用特點，針對數(shù)字化變電站IEC標準的推廣進行了深入的研究，提出了幾條推廣的測量，希望可以幫助數(shù)字化變電站IEC標準更好的進行應用和推廣。

關鍵詞：數(shù)字化變電站；IEC標準；應用；推廣

隨著我國科學技術的飛速發(fā)展，數(shù)字化變電站也取得了巨大的進步，很多技術更加成熟和完善。在數(shù)字化變電站的發(fā)展過程中，對于電力設備以及系統(tǒng)有了更高的要求，需要其開放自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)電力設備以及系統(tǒng)之間的有效連接，方便進行相互操作，兼容相關的接口、協(xié)議以及數(shù)據(jù)。為了促進這一目標的順利實現(xiàn)，國際電工委員會（IEC）制定了一系列的協(xié)議以及標準，基于IEC標準基礎上，加強數(shù)字化變電站的建設力度，對于我國數(shù)字化變電站的發(fā)展有著非常重要的意義。

1 數(shù)字化變電站

1.1 數(shù)字化變電站概念

數(shù)字化變電站基于IEC61850通信規(guī)范建立，有智能化一次設備和網絡化二次設備組合構建而成，屬于一種現(xiàn)代化的變電站，通過數(shù)字化變電站，可以實現(xiàn)變電站內部各個電氣設備之間的信息共享和互操作功能。

1.2 數(shù)字化變電站特點

1.2.1 智能化一次設備

智能化一次設備對原有一次設備重新進行了設計，采用電子式互感器替代了傳統(tǒng)互感器，通過集成智能化一次設備實現(xiàn)了之前需要用二次電纜傳輸?shù)男盘柫?，對整個繼電器以及其控制回路進行了簡化，放棄了傳統(tǒng)的導線連接法，選擇用數(shù)字公共信號網絡來實現(xiàn)。也就是說，通過可編程器件代替了以往的傳統(tǒng)繼電器以及邏輯回路，用光纖網絡代替以往的控制電纜，用光電式數(shù)字量代替了強電模擬信號。

1.2.2 網絡化二次設備

網絡化二次設備之間的連接通過高速網絡通信來實現(xiàn)，以往的二次設備，如遠動裝置、繼電保護裝置等都基于微處理基進行模塊化以及標準化設計制造，減少了以往I/O現(xiàn)場接口的使用，借助網絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)以及資源之間的實時共享。

1.2.3 自動化運行管理系統(tǒng)

在變電站運行過程中，需要對故障進行檢查，通過自動化運行管理系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)以及狀態(tài)的記錄變?yōu)橛嬎銠C數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)間的自動化分層以及互換，可以在線進行故障檢測分析，自動生成檢測報告。

2 數(shù)字化變電站的應用

2.1 IEC61850協(xié)議的優(yōu)勢

IEC61850協(xié)議在應用過程中有著以下幾個方面的優(yōu)勢：第一，IEC61850協(xié)議是在信息源出進行建模，避免同一條信息被多次定義，調試工作簡單；第二，通過網絡信息資源交流法，極大的減少了電纜的用量以及建筑面積的浪費，降低了變電站在進行建設時所花費的成本，更高效的實現(xiàn)信息資源之間的互換以及共享；第三，在面向對象是進行自我描述，有效的解決了以往傳遞信息量變化借助通信協(xié)議無法滿足的現(xiàn)象，可以在技術飛速發(fā)展過程中一直保持其適用性；第四，對服務接口進行了改良，通過抽象通信服務接口，更加方便用戶感受到網絡以及信息技術發(fā)展所帶來的便利，與之前所采用的協(xié)議棧以及通信技術無過多關聯(lián)；第五，通過IEC61850協(xié)議，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)間的無縫通信，簡化了整個系統(tǒng)的運行流暢，降低了現(xiàn)場運行維護的工作量，同時有效解決了變電站在自動化運行過程中協(xié)議轉換以及互操作之間的問題。

2.2 IEC1588精確時間同步協(xié)議的應用

時鐘服務器屬于數(shù)字化變電站系統(tǒng)中站控層設備，在變電站實現(xiàn)數(shù)字自動化系統(tǒng)之后，變電站的時鐘也需要跟上技術發(fā)展的步。在進行時間上的信息傳遞時，既可以通過服務器以廣播等形式向各設備傳遞時間信息，還可以通過智能設備向時鐘服務器發(fā)送請求的方式來獲得時間信息，為了保證整個數(shù)字化變電站的時間同步性，將秒脈沖信號接入到智能化設備中，選擇光脈沖同步信號能夠極大的增強控制的精度。另外，在數(shù)字化變電站發(fā)展過程中，將外部家換季、對時服務器以及光擴展裝置結合在一起，進而將整個變電站的授時進行統(tǒng)一化管理。IEC1588精確時間同步協(xié)議對整個網絡對時脈沖的穩(wěn)定性起到了很大的增強作用。

2.3 IEC60044-8/7電子式互感器技術規(guī)范

隨著技術的發(fā)展，各種新型互感器隨之出現(xiàn)，IEC制定了相關的技術標準規(guī)范，對電子式互感器的技術以及定義進行了明確。電子式互感器為新型互感器的統(tǒng)稱，主要有電子式電流互感器以及電子式電壓互感器兩種。電子式電流互感器的線圈主要有羅氏線圈、低功率線圈等，作為一次傳感器進行使用；電子式電壓互感器的一次傳感器采用光學材料或者電阻電容分壓器來實現(xiàn)，這兩種電子式互感器在進行信號的傳輸時都說采用光纖方式，模擬量以及數(shù)字量的輸出主要是通過處理測量電量信號來完成。電子式互感器在國外已經得到了廣泛的應用，不僅在技術上更為先進，同時價格上更加優(yōu)廉。國內在解決了掛網運行穩(wěn)定性的問題之后，也開始將電子式互感器廣泛的應用到數(shù)字化變電站中，具有良好的發(fā)展前景。

2.4 自動化控制系統(tǒng)的檢測

數(shù)字化變電站具有良好的系統(tǒng)集成以及自動化控制檢測優(yōu)勢，降低了電纜接線數(shù)量以及現(xiàn)場調試工作的工作量。在實際的系統(tǒng)集成以及自動化控制檢測中，需要在實驗室來完成，不會對基建工程施工帶來影響，加快了整個工程的施工進度。這種方法對于實驗室的條件有著非常高的要求，需要做好變電站一次系統(tǒng)的模擬運行工作，為整個集成以及檢測打下良好的基礎。

3 數(shù)字化變電站IEC標準的推廣策略

3.1 搭建控制保護系統(tǒng)的檢測平臺

根據(jù)IEC61850相關標準，在進行數(shù)字化變電站建設時，要滿足通信規(guī)約、網絡性能以及關鍵設備的測試需求，建立起綜合測試平臺，可以實現(xiàn)對過程層、間隔層以及站控層設備的測試。電力系統(tǒng)中增添保護、控制裝置，需要提前進行相關的試驗，新建的變電站還需要對設備進行現(xiàn)場調試，保證設備的參數(shù)正確設置，設備的功能完善性。整個控制保護系統(tǒng)的功能直接受到通信網絡性能的影響，傳統(tǒng)的檢測方式已經很難完整的檢測出其中的故障以及問題，因此，需要建設其基于IEC61850標準的綜合化檢測平臺。

3.2 構建設備與技術產業(yè)化服務體系

國際上現(xiàn)行的保護類型功能是根據(jù)歐美的相關標準來定的，很難完全適用于我國目前的電力系統(tǒng)環(huán)境中。IEC1588可以滿足網絡對時技術需求，但是在主鐘、子鐘以及交換機方面的裝置技術還有待提高。另外，500kV光互感器還存在著一些問題，光學回路缺乏穩(wěn)定性，偶爾會發(fā)生溫漂現(xiàn)象，這主要是因為廠家在進行互感器的生產時，無法生產出復合絕緣筒等零部件，外部購買的與生產的零件組裝在一起不能完美的結合。為了促進數(shù)字化變電站的發(fā)展，需要全面實行IEC61850標準，在各個廠家之間建立起相應的聯(lián)系。

3.3 加大新產品研發(fā)以及使用力度

數(shù)字化變電站不僅具有安全性高、投資少、成本低等優(yōu)勢，還可以促進各類電氣設備在線監(jiān)測技術的發(fā)展，有利于提高電能管理質量，但是這類技術產品在開發(fā)過程中需要花費較大的投資，且有一定的風險，需要政府提供一定的支持和幫助。

4 結束語

雖然我國目前的數(shù)字化變電站發(fā)展迅猛，且取得了一定的成績，但是與國際先進水平還存在一定的差距，在線監(jiān)測技術等還需要不斷深入研究發(fā)展。在數(shù)字化變電站IEC標準的應用以及推廣過程中，還需要政府加大支持與幫助力度，加快新技術以及新產品的研發(fā)進程。

參考文獻

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（作者單位：1.國網鄭州供電公司；2.國網許昌供電公司）