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數字化變電站學習總結
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數字化變電站的技術將引領未來變電站自動化系統技術的發展，其建成和運用具有劃時代的意義。經過老師上課的講解和對文獻的學習，我對“數字化變電站”有了比較深入的了解。
常規變電站中，來自不同信息采集單元的設備信息難以共享，規約的執行不一致造成不同廠家設備不具有互操作性，由于互操作性差等原因導致系統可擴展性差，二次電纜影響系統的可靠性。相比之下，數字化變電站的優點更為明顯，非常規互感器實現了數據采集數字化，變電站一、二次設備分為站控層、間隔層和過程層的系統分層具有很高的可靠性且減少了連接電纜的一些問題，組合電器使系統結構緊湊，IEC61850標準的出現使系統建模有統一標準標準從而實現設備互操作和變電站信息共享，智能斷路器等的應用使設備操作智能化，網絡通信技術的提高是數字化變電站技術應用的關鍵。
一，數字化變電站的基本結構
變電站體系結構趨向于分層分布式，數字化變電站系統是由過程層（設備層）、間隔層和變電站層（站控層）三層組成。
1.過程層
過程層包括電子式互感器和智能開關設備等。過程層直接采集電力系統實時電氣量，檢測變壓器、斷路器、母線等運行設備的狀態，執行上層控制指令。
2.間隔層
間隔層包括測控裝置、保護裝置、安全自動裝置、故障錄波器、電能計量裝置等設備。間隔層匯總本間隔過程層實時數據信息，對一次設備保護控制，高速完成與過程層及變電站層的網絡通信。
3.變電站層
變電站層包括主機、操作員站、五防工作站、遠動裝置等設備。變電站層匯總全站的實時數據，向調度中心傳送數據或接收調度中心的命令并轉間隔層和過程層執行，進行站內人機聯系，能夠對間隔層和過程層設備在線維護、組態和修改參數，具有變電站內故障自動分析功能。
二，數字化變電站的特點
2.1數字化變電站的主要特點
與傳統變電站自動化系統相比，數字化變電站的主要特點是實現了一次設備智能化，二次設備網絡化。
一次設備智能化：采用數字輸出的電子式互感器、智能開關等智能一次設備。電子式互感器不含鐵芯的結構消除了磁飽和，智能高壓電器實現了自動控制、自動檢測自身故障、自動調節與遠方控制中心的通信等，如：智能化組合電器實現了自動控制。一次設備的避雷器將泄漏電流、動作次數、絕緣污穢等信息送往測
量單元，還將避雷器對應的電壓互感器的電壓信號送至測量單元。
二次設備網絡化：通過合并單元采集非常規互感器的輸出信息，然后發送給保護測控設備；一二次設備用光纖傳輸信息；二次設備間用通信網絡交換信息。2.2數字化變電站的技術支撐1.非常規互感器
非常規互感器包括：①電子式電流/電壓互感器:目前普遍采用激光供電技術提供電源。②光電式電流/電壓互感器:采用光學測量原理，不需要給其提供電源。
傳統的電磁式互感器的絕緣結構隨著電壓等級的提高而越來越復雜，電磁式電流互感器的磁飽和現象影響繼電保護設備的判斷，并且電磁式互感器輸出的模擬量與數字化二次設備接口不便，電磁式電流互感器二次回路開路和電磁式電壓互感器二次回路短路會造成設備和人身傷害。常規互感器尤其是電流互感器二次側有多個繞組，不同的互感器二次繞組對應不同的保護和測控裝置，它們之間相互獨立，這樣會造成信息冗余。
電子式和光電式非常規互感器體積小、重量輕，安裝和運輸方便；絕緣結構簡化，造價比電磁式互感器低；不含鐵芯，不存在磁飽和問題，進而可以實現大范圍測量；利用光纜而不是電纜傳輸信號，實現了高低壓的完全隔離，不會因電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次開路給設備和人身造成危害。與常規互感器造成的信息冗余相比，合并單元同步采集多路電子式互感器輸出的數字信號，然后發送給保護測控裝置。2.IEC61850標準
IEC61850標準解決了變電站自動化系統中不同廠家設備之間的互操作性問題，目的是實現電力系統從調度中心到變電站、變電站內、配電自動化的無縫自動化。
實際運行中不同廠家的設備的信息難以共享，互操作性差，IEC61850標準使工程應用時不同制造設備廠家智能電子設備之間可以互連互通。IEC61850標準中定義了面向通用對象的變電站事件GOOSE，GOOSE報文的傳輸服務不經過網絡層和傳輸層，直接從應用層到表示層，并且采用了交換式以太網，這就保證了報文傳輸的實時性和確保了信息傳輸的優先級。但是，IEC61850標準中，邏輯節點對象模型和變電站配置描述對象模型是不完全兼容的，由此建立了IEC61850的統一建模語言UML模型。3.網絡通信技術
數字化變電站內的信息交互全部通過以太網實現，通信非確定性是以太網進入實時控制領域的主要障礙，交換式以太網允許不同用戶間進行傳送，保證了通信的確定性。在網絡負荷小于25%的情況下，對于變電站內不同層次不同方向的數據交換，以太網響應時間要比令牌總線網絡快得多。虛擬局域網VLAN使變電
站中控制網段和非控制網段可以從邏輯上劃分，而不依賴物理組網和設備的安裝位置，從而保證了控制網段的安全性。變電站的設備之間信息交換通過通信網絡完成，變電站在擴充功能和擴充規模時，只需在通信網絡上接入新增設備，無需改造或更換原有設備。4.智能斷路器技術
常規變電站中的斷路器和二次設備通過控制電纜實現傳輸斷路器位置等信號，形成了龐大的電纜群。
智能操作斷路器的數據采集模塊隨時把電網的數據以數字信號的形式提供給智能識別模塊，智能識別模塊根據這些信息判斷當前斷路器所處的工作狀態，自動選擇和調整操縱機構。智能斷路器除了完成目前保護系統的基本功能，還實現就地布置，并且可對斷路器狀態進行監視。并且出現了智能斷路器的進一步發展組合電器GIS。
三，數字化變電站的應用問題
目前我國已有數字化變電站投入運行，數字化變電站方案的可行性要結合工程應用來完善。在運行和維護中必須注意一些問題。
1.電子式互感器的可靠性：
電子式互感器作為過程層中的關鍵設備，其可靠性至關重要。電子式互感器包括電子式電流互感器和電子式電壓互感器。電子式電流互感器采用羅氏線圈等作為一次傳感器；電子式電壓互感器一般采用電容分壓或電阻分壓技術。利用激光供電技術對電子模塊供電，電子模塊處理信號，使用光纖傳輸信號。
影響電子式電流互感器測量精度的誤差主要來自于一次傳感器和一次轉換器。一次傳感器中傳感材料自身的可靠性是電子式電流互感器的主要問題，包括光磁材料的雙折射以及溫度、振動等影響因素。一次轉換器在數據轉換過程中，也容易引入新的誤差，降低設備測量精度。目前數字化變電站中主要選用電子式電壓互感器實現電壓量的采集與傳輸，其測量誤差主要由電阻或電容自身易隨溫度變化、高壓電極電暈放電以及與其周圍低電位物體間存在固有電場所產生的分布電容等因素引起。
2.合并單元對電子式互感器輸出的數字信號同步采集多路，當這些數字量出現異常時，可能導致合并單元報警，此時保護人員通常采用分段判斷法：首先檢查電子式互感器與合并單元連接的光纖；若故障不位于前段，再檢查合并單元和保護、測控裝置相連的光纖；若故障不位于后段，則是合并單元內部故障。但這樣必然導致一次設備停運，現場操作比較麻煩。為了避免以上情況，必須采取方法獲得引入合并單元的數字量和合并后的數字量。
3.數字化變電站用光纖傳輸數字量，而在現場運行維護中，對光線傳輸通道的誤碼率和傳輸時延等的測試和維護難度較大，必須采取相應措施。
4.每個廠家對于IEC61850標準的理解不盡一致，它們在產品研發上會有差異，這會影響裝置的統一配置。
5.合并單元的輸出量通過以太網發送給變電站二次保護設備，被傳輸的采樣值報文流經多個節點，可能會出現數據包丟包等問題，從而影響測量精度。
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