数字化变电站自动化技术的应用

刘彪

摘 要：数字化变电站技术涉及计算机、通信网络、继电保护自动化等多个高端科研领域，随着智能化电气的发展，变电站自动化技术即将进入数字化时代。数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革。本文结合110kV燕南变电站论述了数字化变电站自动化技术特征、网络结构及系统组成等。

数字化变电站技术是当今世界最先进的电力自动化技术，引领着电力技术发展方向，其主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，由电子式互感器、智能化终端、数字化保护测控设备、数字化计量仪表、光纤以太网及IEC61850规约组成的全智能化的分层分布式变电站，即站内信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。数字化的110kV燕南变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅提升，在智能化、数字化技术日新月异的今天，这必将对深圳智能电网建设产生深远影响。

1.数字化110kV燕南变电站关建技术

智能化的一次设备智能化的一次设备包括光电/电子式互感器，智能化断路器等一次设备。光电/电子式互感器110kV燕南变电站按无人值守数字式变电站设计，按照数字式程控化变电站设计要求，一次设备配置光电式电流、电压互感器。光电/电子式互感器的最大特点是可以输出低压模拟量和数字量信号，直接用于微机保护和电子式计量设备，特别是光电/电子式互感器的应用，克服了传统互感器绝缘复杂、体积大且笨重，CT动态范围小、易饱合且二次输出不能开路，电磁式PT易产生铁磁谐振等诸多缺点。光电/电子式互感器具有绝缘简单、体积小、重量轻等优点，特别是CT动态范围宽、无磁饱合、二次输出可以开路，PT无谐振现象，精度高，暂态特性好。

2.智能化断路器

110kV燕南变电站按数字化变电站的设计要求配置智能化断路器。110kV設备采用合资户内GIS装置，额定电流2000A，开断电流40kA，动稳定电流100kA；10kV开关柜选用合资厂中置柜，柜中配进口或合资厂真空断路器，电动弹簧操作机构，电动手车及电动机构接地开关。断路器同时配有微处理器、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面。智能化断路器代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器，实现按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸时间，减少暂态过电压幅值；检测电网中断路器开断前一瞬间的各种工作状态信息，自动选择和调节操动机构以及灭弧室状态相适应的合理工作条件，以改变现有断路器的单一分闸特性；在轻载时以较低的分闸速度开断，而在系统故障时又以较高的分闸速度开断等，这样就可获得开断时电气和机构性能上的最佳开断效果；断路器设备的信息由微处理器直接处理，并独立执行当地功能。

3.网络化的二次设备

（1）二次回路参数

直流电压110V，交流电压380V/220V。110kV电流、电压互感器采用光学电子式互感器（ECT，EPT），提供数字输出。10kV采用一体化模拟小信号输出的电子式一体化电流/电压互感器（ECT/EPT），提供模拟小信号输出。

（2）继电保护

110kV燕南变电站继电保护按《继电保护和安全自动装置技术规程》GB14285-2006的要求配置。110kV线路、分段及主变保护组屏安装于二次设备室，采用直接接入数字量输入的数字型保护装置。10kV部份采用保护与测控一体化并支持IEC61850的常规模拟量输入保护装置，安装在开关柜上。

（3）防误操作闭锁

10kV配电装置采用带五防功能的开关柜，110kVGIS部分采用带现场布线式电气闭锁的汇控柜。变电站自动化系统五防功能按照与变电站自动化系统一体化配置，并应满足《广东电网110kV～220kV变电站自动化系统技术规范》要求。变电站五防子系统应由站控层防误和间隔层防误两层构成，站控层防误包括防误闭锁软件系统、电脑钥匙及锁具，间隔层防误是由测控装置的软件逻辑闭锁来完成。现场布线式电气闭锁也作为整个变电站五防的组成部分，并应满足《广东电网防止电气误操作闭锁装置技术规范》要求，实现本间隔内电动隔离开关（接地开关）、断路器之间的电气闭锁，以及为完成线路倒闸操作所必需的母线接地开关与线路隔离开关之间跨间隔的电气闭锁。现场布线式单元电气闭锁与变电站自动化系统五防子系统相互配合，共同完成刀闸闭锁，正常操作时，二者之间逻辑为“与”的关系。

（4）测量

110kV燕南变电站由数字化综自系统实现电气测量，二次设备室及配电装置不设常规测量表计。110kV部分采用直接采集

数字量输入的测控装置，于主控室集中组屏。10kV保护测控装置采用支持IEC61850，按照点对点面向间隔配置的保护测控一体化装置，支持模拟小信号输入，采用下放10kV开关柜分散布置。测量采集符合现行标准《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001，向地调传送的遥测量还应满足《广东电网110kV～220k变电站自动化系统技术规范》及深圳供电局企业标准《调度和变电站监控系统信息规范》的要求。

总之，变电站采用数字化程控操作技术使变电站获得提高信息传输可靠性；简化二次接线；提高测量精度；共用统一信息平台，减少重复设备；便于功能扩充；操作管理自动化，提高生产可靠性，减员增效的优势。

结语

数字化110kV燕南变电站还将节约能源、降低能耗、保护环境全面融入电网规划、设计、建设、运营和管理全过程。数字化110kV燕南变电站以传统变电站不可比拟的绿色环保、节约土地、节约资源、节能降耗、安全生产、供电可靠等优点，引领了国内和国际科技发展的潮流，产生了良好的经济和社会效益。作者提昌在开展节能设计、环保设计，推行全过程和全寿命周期最优化设计的同时，建设数字化型、资源节约型、环境友好型绿色智能电网。