数字化变电站综合自动化技术升级改造要点分析
变电站；综合自动化系统；数字化；技术升级和改造
1，变电站数字化改造原理
为了保证数字化变电站改造工程的高经济性，原则上变电站内的一次电气设备包括断路器、隔离开关、变压器等大型设备。当性能满足数字化变电站要求时，一般不直接更换，而是在过程层使用电子式电压(电流)互感器，完成整个变电站系统中电气数据信息的实时采集。间隔层的IED智能电子设备与站控层之间采用C61850标准通信协议，实现数据信息交互、共享和互操作。传统断路器配合智能自动操作控制箱，实现断路器设备的数字化改造，完成控制、数据采集、操纵等功能的在线远程集中控制。随着电网系统向高参数、大容量、结构复杂的方向发展，变电站的接线在数字化改造过程中变得越来越复杂。为实现全站不停电运行条件下的技术升级改造，需要对整体系统进行规划设计，确保改造工程安全、可靠、高效、稳定。
2.数字化变电站技术改造的优势分析。
数字化变电站综合自动化系统具有数据信息充分共享、互操作功能强、降低变电站日常维护周期成本等优点，必将成为未来变电站自动化系统研发的重要方向。数字化变电站自动化系统以变电站一、二次系统信息的数字化为研究对象，按照统一的建模规则对变电站内的物理设备进行虚拟信息化，采用统一规范的网络通信平台，实现智能ied设备间数据信息的实时通信、共享和互操作，能够满足安全、稳定、可靠、节能、经济等现代智能变电站调度运行的功能要求。
3、数字化变电站技术升级方案
常规变电站数字化技术升级主要包括三个部分:过程层数字化改造、间隔层数字化改造和站控层数字化改造。但是，整个变电站数字化改造工程涉及的专业多，工作量大。因此，在实际的变电站数字化改造过程中，应根据变电站现有一、二次设备系统的现状，制定阶段性改造方案。
在变电站数字化改造过程中，高压进出线、主变压器等。需要一套或几套支持IEC61850国际标准的集中测控保护装置(每组需按冗余设计原则配置)，组成基于IEC61850标准的数字化变电站间隔系统的高压部分；对于35kV及以下的电压等级，实际工程中通常采用开关柜的布置，馈线上通常配有常规变压器。因此，支持IEC61850标准的间隔层IED智能电子设备可分布在开关柜内，实现35kV及以下部分的测量、控制和保护功能。对于大型复杂的变电站系统，数字化改造时应采取分步改造措施。比如一个220kV变电站系统，要实现全站数字化改造，要分低压和高压两个阶段。第一阶段是低压35kV和10kV数字化技术升级；第二阶段是等间隔升级220kV、110kV、主变数字化技术。同时，在整个数字化技术升级改造过程中，变电站系统中的所有保护、故障录波、遥控、二次公用设备、计量设备等都要严格按照IEC61850标准体系进行升级改造。变电站数字化技术升级实际上是根据一次设备数字化、二次设备网络一体化、通信数据平台标准化的要求，通过智能一次设备和集成网络化二次设备，实现变电站系统内智能电气设备间数据信息的实时通信、共享和互操作。
4、数字化变电站技术升级要点
4.1流程层数字化改造要点
智能终端是实现常规变电站一次设备数字化技术改造的重要保障基础。智能终端主要包括MU合并单元、主变智能单元和智能操作箱。为了降低数字化改造的综合成本，在变电站原有一次设备中，通过智能终端将常规电信号转换为光信号，然后通过光纤网络完成变电站常规一次设备与夹层上的测控保护装置之间的数据信息交互和共享。智能操作箱有效解决了常规变电站一次设备与数字通信网络之间的通信协议转换接口问题。智能操作箱作为数字化变电站就地一次开关柜远程操作的智能终端，可以通过光纤网络将常规一次开关柜与间隔单元内的保护、测控装置有机互联，完成就地断路器、隔离开关(接地开关)等断路器的分合闸操作。智能操作箱接收到间隔层测控保护装置通过GOOSE网络发送给断路器或刀闸相应的分、合、闭锁命令后，将转换成相应的脉冲信号，驱动继电器硬触点完成相应的远方操作。
4.2间隔层数字化改造要点
基于IEC61850标准，采用具有GOOSE通信网络输入输出功能的测控保护装置对常规变电站夹层设备进行数字化升级。变电站综合自动化系统中间间隔室的测量、控制和保护装置应按双以太网结构互联，各间隔室的智能IED装置可通过双网共享系统内的模拟量和开关量信息，再经内部DSP数据处理单元分析运算后，完成保护动作的动作逻辑和间隔室单元间的闭锁功能。数字化变电站系统中的模拟传输采用IEC61850标准中的单播采样值(SMV)服务，开关量传输采用IEC61850标准中的通用面向对象变电站事件(GOOSE)服务。缎CC61850标准通过GOOSE通信服务机制实现了变电站系统中数据信息的快速传输。通过GOOSE网络，可以实现变电站系统中相关遥信、遥控、保护跳闸数据信息的快速传输和交互共享，有效简化了变电站二次系统，提高了变电站综合自动化系统的综合可靠性。
4.3站控层数字化改造要点
在站控层，监控主机、工程师站、远程机、宝信分站和GPS网络通过1000/100M工业以太网有机互联，网络采用双冗余设计原则配置。间隔层和站控层按照消息规范格式MMS通过1000/100M工业以太网交换数据。
5.结束语
数字化变电站的建设和技术升级已经成为未来变电站发展的必然方向。根据变电站原有一、二次设备的现状，结合IEC61850等国家标准，如何采用合适有效的数字化技术改造方案，实现常规变电站向数字化信息变电站平稳、稳定、安全、可靠的过渡，已成为数字化变电站技术升级改造中必须解决的实际问题。
参考
[1]高翔。数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社，2008。