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【摘要】近年来，随着我国社会主义经济的快速发展以及通信行业的不断进步，人们开始越开越关注数字化变电站的设计方案。本文简要介绍了电子式互感器以及通信标准，详细分析了一次设备智能化完成方案制定与装备标准和自动化体系网络方案，以期为数字化变电站的运行提供强有力参考依据。
【关键词】数字化；变电站；设计方案
1.前言
由于IEC61850通信规约制定了一个共同的通信标准，使得各制造商的一次智能设备、保护与测控等方面均能有效满足相互操作和信息共享要求，防止信息与设备出现重复采集与重复配置情况，确保变电站安全稳定运行，进一步减少了变电站的日常维护检修费用，这对变电站的健康、持久、稳定发展来说能起到了一定的促进作用。现阶段我国在建设数字化变电站上仍未制定出一套完整且系统的方案，本文就数字化变电站设计展开进一步深入研究，由交换机装备方案及要求、电子互感器选用、对时方法选择、维护测控统一方案、合并单元装备、变电站自动化体系网络结以及满足一次设备智能化方案等提供有利参考依据，以合理制定出一个经济实惠、技术先进、安全可靠、寿命协调和功能实用的数字化变电站设计方案。
2.正确选用电子式互感器
2.1主要类型
现阶段的电子式互感器可根据高压区对电源的需求情况合理划分为有源与无源这两种类型，其中有源电子式互感器是鉴于电容、电阻、Rogowski线圈CT以及电抗分压式PT，而无源电子式互感器是通过光学材料的磁光效应与电光效应把电流信号和电压信号转化为光信号，再利用光缆移动至低压区，顺利解调成数字信号，最后使用光纤移送到二次设备[1]。磁光玻璃式和全光纤均为当前无源电子式互感器所具备的两种类型，其中磁光玻璃式电子式互感器的稳定性与精确度会受到振动和温度等多种因素的影响，所以并未在工程中得到广泛应用，而有源电子式互感器因具备较为成熟的技术，加上Rogowski线圈有较强的稳定性，所以有源电子式互感器在国内得到了普及使用。
根据功能将电子式互感器划分成电流电压互感器、电流互感器和电压互感器三种类型，而工程设计则要依照主接线型式和配电装置型式来合理选择与之相适应的类型，例如220KV线路应选用电流电压互感器，这样不但可以降低造价成本，还能够有效简化成GOOSE配置，且无需切换电压。
2.2通信标准
IEC61850-9-1、IEC61850-9-2和IEC60044均为电子式互感器的通信标准，其中IEC61850-9-2通信标准应用的是网络传输方式，这不仅节减了大量光缆，还为测控保护等各项设置提供了有利条件，但因为SAV值要使用许多带宽，把24个间隔体系、16为数据和80点/周波采样作为实际案例，各间隔带所需的具体宽度为10800cm，而现具备的10000cm以太网无法满足这一要求，所以目前220KV以上的线路均采用IEC61850-9-1和IEC60044通信标准，110KV线路因为不具备较多间隔数，所以可运用IEC61850-9-2通信标准[2]。
3.一次设备智能化完成方案制定与装备标准
3.1方案制定的完成
一次设备智能化仍处于研发的基础阶段，而国内现采用的一次设备智能化方案均是由一次设备与智能终端相结合来完成。
3.2智能终端配备布置原则
按照有关规定的标准，智能终端配备布置方法要与保护装置相适应，主变220kV侧、500kV断路器以及220kV线路保护等多种智能终端均要依照双重化标准进行合理布置，而10kV、100kV线路保护以及主变110kV等多项智能终端均要依据单重化标准进行有效布置。按照双重化标准布置的智能终端和保护装置相同，一定要充分考虑冗余度问题，正确选用来自不同厂家的相应装备，同时还要考虑到日常运行、维护、检修问题，尽可能使用符合线路保护要求的装备[3]。
3.3智能终端柜的设计
在户外设置变电站时，其智能终端会长时间处于户外环境中，所以实施设计时应采取以下几点有效性措施，以降低户外不良环境因素对变电站设备造成的影响：①强化变电站屏柜的防护等级，其防护等级应高于IP54级；②利用双层中空结构对断路器的智能终端柜进行合理布置，并有效提高外界隔热水平；③根据实际情况，在断路器的智能终端柜内增加1～3台风扇，使柜内温度逐渐下降；④外层材料可选用不锈钢钢板，而内层材料则选用负离锌板材，有利于反射太阳光；⑤将加热装置与除湿装置合理装设在断路器的智能终端柜内，并依照箱内环境自行运用。
4.自动化体系网络方案
4.1方案设计
按照EC61850通信规约标准，数字化变电站系统与通信网络有过程层GOOSE网络与站控层MMS网络这两种。目前，星形网与环形网均为数字化变电站自动化体系的重要组网方法，其中星形网的长处是网络延时少和网络实时性好，短处是单网冗余性明显低于环形网；环形网的长处是冗余性好，短处是网络实时性差，一旦通信发生故障就极有可能致使网络风暴问题产生，严重影响了设备的兼容性和服务性。
4.2G0OSE交换机配备布置原则
在布置G0OSE交换机时，有间隔布置与集中布置这两种方案，但由于工业级交换机的购买价格高，所以通常均采用集中布置方案。
4.3测控装置与保护装置的一体化布置方案
基于IEC61850通信规约要求，各厂商已顺利完成了相互操作以及系统无缝集成目标。数字化变电站的传统交流量、开入与开出等各种硬接线已替换成间隔层和过程层之间存在的以太网网络通讯，而数字通信也为测控装置与保护装置的运转提供了有利依据，成为变电站装备展开协调配合工作的关键。例如唐山郭家屯的数字化变电站系统就是运用测控装置与保护装置的一体化布置方案。测控装置与保护装置的一体化布置方案无任何技术问题，且使用周期长，日常运行维护费用低，投资少，具有较高的可靠性和安全性。
4.4确定对时方法
设置数字化变电站以及运用电子式互感器时，必须采用时钟同步方法对相同间隔和不同间隔的互感器进行合理布置，以确保采样同步。目前数字化变电站的站内对时方案包括IEEE1588网络对时、综合对时、脉冲对时、IRIG-B编码对时以及通信对时这几种，其中IEEE1588网络对时一定要具备交换机支持，但现阶段的IEEE1588网络对时通常不具备交换机支持，所以该对时方法较少使用。而IRIG-B编码对时具有高精度、操作简单等优点，在数字化变电站中得到了广泛应用。
5.结语
综上所述，数字化变电站在设计方案过程中，应采取远方不停电纠正与核查定值措施，只有这样才能获得最大化经济效益与社会效益。同时各地区要按照自身的实际情况，采用低压保护装置做初期试点，获得良好成效后再依次推广使用。
参考文献
[1]曹珍崇，吴皓，申狄秋，周哲，陆忻.500kV变电站全数字化试点间隔工程研究[J].广西电力，2010，（06）：6-9.
[2]何永祥.数字化变电站技术在西昌电网中的应用及其关键技术研究[J].国外电子测量技术，2009，（02）：42-48.
[3]侯伟宏，张沛超，胡炎.数字化变电站系统可靠性与可用性研究[J].电力系统保护与控制，2010，（14）：34-38.
【关键词】数字化；变电站；设计方案
1.前言
由于IEC61850通信规约制定了一个共同的通信标准，使得各制造商的一次智能设备、保护与测控等方面均能有效满足相互操作和信息共享要求，防止信息与设备出现重复采集与重复配置情况，确保变电站安全稳定运行，进一步减少了变电站的日常维护检修费用，这对变电站的健康、持久、稳定发展来说能起到了一定的促进作用。现阶段我国在建设数字化变电站上仍未制定出一套完整且系统的方案，本文就数字化变电站设计展开进一步深入研究，由交换机装备方案及要求、电子互感器选用、对时方法选择、维护测控统一方案、合并单元装备、变电站自动化体系网络结以及满足一次设备智能化方案等提供有利参考依据，以合理制定出一个经济实惠、技术先进、安全可靠、寿命协调和功能实用的数字化变电站设计方案。
2.正确选用电子式互感器
2.1主要类型
现阶段的电子式互感器可根据高压区对电源的需求情况合理划分为有源与无源这两种类型，其中有源电子式互感器是鉴于电容、电阻、Rogowski线圈CT以及电抗分压式PT，而无源电子式互感器是通过光学材料的磁光效应与电光效应把电流信号和电压信号转化为光信号，再利用光缆移动至低压区，顺利解调成数字信号，最后使用光纤移送到二次设备[1]。磁光玻璃式和全光纤均为当前无源电子式互感器所具备的两种类型，其中磁光玻璃式电子式互感器的稳定性与精确度会受到振动和温度等多种因素的影响，所以并未在工程中得到广泛应用，而有源电子式互感器因具备较为成熟的技术，加上Rogowski线圈有较强的稳定性，所以有源电子式互感器在国内得到了普及使用。
根据功能将电子式互感器划分成电流电压互感器、电流互感器和电压互感器三种类型，而工程设计则要依照主接线型式和配电装置型式来合理选择与之相适应的类型，例如220KV线路应选用电流电压互感器，这样不但可以降低造价成本，还能够有效简化成GOOSE配置，且无需切换电压。
2.2通信标准
IEC61850-9-1、IEC61850-9-2和IEC60044均为电子式互感器的通信标准，其中IEC61850-9-2通信标准应用的是网络传输方式，这不仅节减了大量光缆，还为测控保护等各项设置提供了有利条件，但因为SAV值要使用许多带宽，把24个间隔体系、16为数据和80点/周波采样作为实际案例，各间隔带所需的具体宽度为10800cm，而现具备的10000cm以太网无法满足这一要求，所以目前220KV以上的线路均采用IEC61850-9-1和IEC60044通信标准，110KV线路因为不具备较多间隔数，所以可运用IEC61850-9-2通信标准[2]。
3.一次设备智能化完成方案制定与装备标准
3.1方案制定的完成
一次设备智能化仍处于研发的基础阶段，而国内现采用的一次设备智能化方案均是由一次设备与智能终端相结合来完成。
3.2智能终端配备布置原则
按照有关规定的标准，智能终端配备布置方法要与保护装置相适应，主变220kV侧、500kV断路器以及220kV线路保护等多种智能终端均要依照双重化标准进行合理布置，而10kV、100kV线路保护以及主变110kV等多项智能终端均要依据单重化标准进行有效布置。按照双重化标准布置的智能终端和保护装置相同，一定要充分考虑冗余度问题，正确选用来自不同厂家的相应装备，同时还要考虑到日常运行、维护、检修问题，尽可能使用符合线路保护要求的装备[3]。
3.3智能终端柜的设计
在户外设置变电站时，其智能终端会长时间处于户外环境中，所以实施设计时应采取以下几点有效性措施，以降低户外不良环境因素对变电站设备造成的影响：①强化变电站屏柜的防护等级，其防护等级应高于IP54级；②利用双层中空结构对断路器的智能终端柜进行合理布置，并有效提高外界隔热水平；③根据实际情况，在断路器的智能终端柜内增加1～3台风扇，使柜内温度逐渐下降；④外层材料可选用不锈钢钢板，而内层材料则选用负离锌板材，有利于反射太阳光；⑤将加热装置与除湿装置合理装设在断路器的智能终端柜内，并依照箱内环境自行运用。
4.自动化体系网络方案
4.1方案设计
按照EC61850通信规约标准，数字化变电站系统与通信网络有过程层GOOSE网络与站控层MMS网络这两种。目前，星形网与环形网均为数字化变电站自动化体系的重要组网方法，其中星形网的长处是网络延时少和网络实时性好，短处是单网冗余性明显低于环形网；环形网的长处是冗余性好，短处是网络实时性差，一旦通信发生故障就极有可能致使网络风暴问题产生，严重影响了设备的兼容性和服务性。
4.2G0OSE交换机配备布置原则
在布置G0OSE交换机时，有间隔布置与集中布置这两种方案，但由于工业级交换机的购买价格高，所以通常均采用集中布置方案。
4.3测控装置与保护装置的一体化布置方案
基于IEC61850通信规约要求，各厂商已顺利完成了相互操作以及系统无缝集成目标。数字化变电站的传统交流量、开入与开出等各种硬接线已替换成间隔层和过程层之间存在的以太网网络通讯，而数字通信也为测控装置与保护装置的运转提供了有利依据，成为变电站装备展开协调配合工作的关键。例如唐山郭家屯的数字化变电站系统就是运用测控装置与保护装置的一体化布置方案。测控装置与保护装置的一体化布置方案无任何技术问题，且使用周期长，日常运行维护费用低，投资少，具有较高的可靠性和安全性。
4.4确定对时方法
设置数字化变电站以及运用电子式互感器时，必须采用时钟同步方法对相同间隔和不同间隔的互感器进行合理布置，以确保采样同步。目前数字化变电站的站内对时方案包括IEEE1588网络对时、综合对时、脉冲对时、IRIG-B编码对时以及通信对时这几种，其中IEEE1588网络对时一定要具备交换机支持，但现阶段的IEEE1588网络对时通常不具备交换机支持，所以该对时方法较少使用。而IRIG-B编码对时具有高精度、操作简单等优点，在数字化变电站中得到了广泛应用。
5.结语
综上所述，数字化变电站在设计方案过程中，应采取远方不停电纠正与核查定值措施，只有这样才能获得最大化经济效益与社会效益。同时各地区要按照自身的实际情况，采用低压保护装置做初期试点，获得良好成效后再依次推广使用。
参考文献
[1]曹珍崇，吴皓，申狄秋，周哲，陆忻.500kV变电站全数字化试点间隔工程研究[J].广西电力，2010，（06）：6-9.
[2]何永祥.数字化变电站技术在西昌电网中的应用及其关键技术研究[J].国外电子测量技术，2009，（02）：42-48.
[3]侯伟宏，张沛超，胡炎.数字化变电站系统可靠性与可用性研究[J].电力系统保护与控制，2010，（14）：34-38.