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摘要：数字化变电站是以后的趋势，但是由于在改造的过程中，很多地方会出现较大的变化，这就给我们的采样带来一定的难度，因此做好这一研究意义重大。本文重点分析了数字化变电站采样技术的原理，并对其实现过程中的关键设备和关键技术进行了分析与探讨，希望能够给这方面的研究起到一定的指导作用。
关键词：数字化变电站；采样技术；电子式互感器；合并单元
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02
1 引言
随着社会的发展，数字化变电站已经由以往的理论阶段逐步走向了时间阶段，而且当前的数字化变电站有向着智能化方向前进的趋势。相对于以往的变电站，这种变电站在结构和通信模型上的变化并不大，但是在过程层上则变化较大。针对这些变化，当前在我们的工作中还有很多问题需要解决，因此，做好相应的设备和技术研究对于促进数字化变电站采样技术研究具有非常重要的指导意义。
2 数字化变电站采样原理
在我们一般的变电站中，二次回路的电压和电流是通过互感器得到的，然后再过相关的电路输送到智能电子设备中。在这个过程中，模拟信号是无法当作微机保护装置判定依据的，必须要将模拟信号转换为数字信号。将老式变电器转化为数字化变电器的过程中，一般来说，如果为110KV或者35KV则仍旧使用常规互感器，然后配置采集器实现模拟信号到数字信号的转化，至于10KV的电压等级我们则需使用电子式互感器，它的原理是将输出的二次信号直接转化为数字信号，然后通过传输光纤将其传输到合并单元，在合并单元对电压、电流进行过处理之后再由光纤通过过程层网络输送到智能电子设备。
3 数字化变电站采样工作中的重要设备
一般来说，数字化变电站采样系统的重要设备主要有电子式互感器、合并单元以及数字化变电站测试使用的新设备。
3.1 电子式互感器
在一般的变电站中，我们较多使用的是电磁式电流、电压互感器等，这一类设备非常容易出现电磁饱和、铁磁谐振以及暂态特性比较差等问题，加上高压条件下的绝缘结构复杂化，使得这类设备的控制和保护比较难集成。为了我们的工作效率，我们使用非常规互感器来解决传统互感器的不足，而非常规互感器又可以分为有源和无源这两类。一般来说，有源非常规互感器被称为电子式互感器，它需要向传感头供给电源，而无源非常规互感器则主要是指电流互感器，也被我们称之为光电式电流/电压互感器，这一类的特点是不需要向传感头供给电源。普遍来说，电子式互感器都有模拟、数字兼有的信号输出方式，而且大多数拥有数字输出方式，因此这就使其很少受到负载变化的影响，极大地降低了系统的误差。当然，系统误差依然是存在的，主要来自于传感头自身。这种设备在使用的过程中可以消除将信号传送到二次设备过程中出现的附加误差，对于保护、测量以及仪器的准确性都有非常大的改善效果，是未来数字化变电站的一大标志。
3.2 合并单元
合并单元一般来说是数字化变电站所特有的，它主要的功能是将采集器所采集的数字量进行合并处理，并通过一定的标准将这些数据转换为以太网数据，然后将光纤传送到相应的智能电子设备。以DMU-800系列为例，它的性能、结构以及可靠性都会给数字化变电站采样系统的性能带来很大的影响。一般来说，合并单元会并行处理多重任务，其与外部连接的端口也比较多，因此对于其运算能力以及控制能力的要求都会比较高。合并单元一般包括同步、数据采集与处理以及数字通道输出这三个模块，同步功能主要用以提供同步转换信号；多路数据采集及处理模块是合并单元的主要模块，针对不同的电子式互感器，这一模块能够使合并单元机连接带模拟输出电子互感器，也可以连接带数字输出电子互感器。
3.3 数字化变电站测试使用的新设备
数字化变电站采样系统的变化，会给整个系统提出了新的要求：首先，需要引进新的设备，比如由于电子式互感器的变化导致了机电保护现场试验会出现很大的变化，而电子式互感器直接使用光缆传输信号，就不再需要检验互感器的极性，这种极性只需要安装位置就可以决定。而且在数字化变电器中，不再需要二次回路的接线检查，这就使得其整个回路都是完全绝缘的。这样虽然在一定程度上减少了我们现场试验的工作量，但是对电子式互感器也多了一些新的要求，因此需要重新设置部分新的试验项目及试验设备。其次，随着保护、测控装置的应用，数字化变电站的接口相较于以往的变电站会有很大的变化，以前各种校验仪满足不了现场需求，需要进行很多相关的测试，因此，为了适应新的需求，我们应配置新的校验仪器。
4 数字化变电站采样技术要点
在数字化变电站系统的建设中，需要考虑的问题有很多，比如：准确度、经济性以及抗干扰性等，只有符合了这些要求，在实践中才有意义。而在这些要求中，最为重要的是准确度方面的要求，在对其准确度进行测量的时候，非常关键的因素是电子式互感器以及合并单元等一次电气设备的准确度等级、参数的准确度以及一次设备和二次设备的连接等。而在抗干扰这一要求上，主要是指一次设备在实际的运行中，可以不受环境、温度变化的影响而保证测量的准确度。至于经济性，数字化变电站本身就有一定的优势，比如我们不需要敷设电缆，这就既避免了重复建设的浪费，有使设备方便维护。
针对数字化变电站采样技术要点，本文主要阐述电子式互感器的准确度等级以及采用同步问题这两个方面：
4.1 电子式互感器的准确度等级
电子式互感器的准确度等级在数字化变电站中非常重要，对数字化变电站系统的采样性能起着决定作用。在这种互感器内，由于传输的为数字信号，所以不会像传统变电站一样受负载变化的影响，数字化变电站系统的误差一般来说只存在于传感头自身。在有源电子式互感器中，它的主要问题在于需要附加电源，当这种电源对传感器进行供能的过程中，由于会长期使用大功率激光供能，这就会严重的影响光器件的寿命，加上罗氏线圈输出信号与结构有很强的关联性以及各种温度变化对结构的影响，这都会给电子线路测量的准确度带来不利的影响。 此外，很多光学方面的原因也会给准确性带了影响，比如光学传感材料、微弱信号的检测、传感头组装等原因，这些原因会使物源电子式互感器的测量精度出现偏差，而基于不同光学原理建立的电子式互感器必然会或多或少的存在这种问题，这是不可避免的。
4.2 采样同步问题
为了减小相位以及幅值上的误差，我们的二次设备所学的采样数据一般来说要保证是在同一时刻采到得，这也就是我们所说的时间同步。基于这一要求，电子式互感器系统中的输出信号必须要包含时间信息，使用站内统一的GPS时钟信号。
而合并单元作为ECT/EVT与保护等设备机构的一个重要的构成部分，它的主要作用是对多路电子式互感器的输出信号进行同步采集，然后把这些数字信号依据规定的格式发送到保护设备和测控设备。从这一点看来，采样值同步在一定程度上和合并单元同比是完全等同的。那么，采用同步问题就是指合并单元下电子式互感器的数据采集同步时钟存在的差异等。
举例子来说明这一问题，一个110KV变电站过程层在使用IEEE1588对的时候，合并单元这个时候选取了DMU-800系列装置，并使用双对是脉冲或门输入，装置对各采集器输入数据进行重采样的时候，使用二元拉格朗日算法以及晶振误差自适应补偿技术来满足我们工作中对于精确度的要求。
因此，只有当合并单元在采样的过程中做到了同步，才能满足我们系统对准确性以及实时性的要求，进而才能确保采样数据具有参考价值并可以应用到以后到分析、处理工作之中。当然，关于同步问题方面的研究还比较落后，未来会有实现可靠性更高且准确度更好的合并单元同步实现方案。
5 结语
数字化变电站由于其很多优势必将在未来获得更为广泛的应用，但是为了保证其采样的准确性，我们需要做的工作还有很多，加之此技术研究本身难点较多，这都会给我们的工作带来一定的挑战。针对这一问题，我们应加强自身的学习，我相信随着我们技术水平的不断提升，采样技术以及采样设备一定会越来越成熟，我们的变电站也将真真正正的进入数字化时代。
参考文献
[1]冯娜，尚秋峰.电子式电流互感器数字接口的研究进展[J].电测与仪表，2009，6
[2]殷志良，刘万顺，杨奇逊，秦应力.基于IEEE 1588实现变电站过程总线采样值同步新技术[J].电力系统自动化，2009，13
[3]童晓阳，李岗，陈德明，王晓茹.采用IEC 61850的变电站间隔层IED软件设计方案[J].电力系统自动化，2009，14
[4]孙一民，李延新，黎强.分阶段实现数字化变电站系统的工程方案[J].电力系统自动化，2009，5
[5]刘琨，周有庆，张午阳，吴桂清.电子式互感器合并单元时间同步问题的解决方法[J].电力系统通信，2010，3
关键词：数字化变电站；采样技术；电子式互感器；合并单元
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02
1 引言
随着社会的发展，数字化变电站已经由以往的理论阶段逐步走向了时间阶段，而且当前的数字化变电站有向着智能化方向前进的趋势。相对于以往的变电站，这种变电站在结构和通信模型上的变化并不大，但是在过程层上则变化较大。针对这些变化，当前在我们的工作中还有很多问题需要解决，因此，做好相应的设备和技术研究对于促进数字化变电站采样技术研究具有非常重要的指导意义。
2 数字化变电站采样原理
在我们一般的变电站中，二次回路的电压和电流是通过互感器得到的，然后再过相关的电路输送到智能电子设备中。在这个过程中，模拟信号是无法当作微机保护装置判定依据的，必须要将模拟信号转换为数字信号。将老式变电器转化为数字化变电器的过程中，一般来说，如果为110KV或者35KV则仍旧使用常规互感器，然后配置采集器实现模拟信号到数字信号的转化，至于10KV的电压等级我们则需使用电子式互感器，它的原理是将输出的二次信号直接转化为数字信号，然后通过传输光纤将其传输到合并单元，在合并单元对电压、电流进行过处理之后再由光纤通过过程层网络输送到智能电子设备。
3 数字化变电站采样工作中的重要设备
一般来说，数字化变电站采样系统的重要设备主要有电子式互感器、合并单元以及数字化变电站测试使用的新设备。
3.1 电子式互感器
在一般的变电站中，我们较多使用的是电磁式电流、电压互感器等，这一类设备非常容易出现电磁饱和、铁磁谐振以及暂态特性比较差等问题，加上高压条件下的绝缘结构复杂化，使得这类设备的控制和保护比较难集成。为了我们的工作效率，我们使用非常规互感器来解决传统互感器的不足，而非常规互感器又可以分为有源和无源这两类。一般来说，有源非常规互感器被称为电子式互感器，它需要向传感头供给电源，而无源非常规互感器则主要是指电流互感器，也被我们称之为光电式电流/电压互感器，这一类的特点是不需要向传感头供给电源。普遍来说，电子式互感器都有模拟、数字兼有的信号输出方式，而且大多数拥有数字输出方式，因此这就使其很少受到负载变化的影响，极大地降低了系统的误差。当然，系统误差依然是存在的，主要来自于传感头自身。这种设备在使用的过程中可以消除将信号传送到二次设备过程中出现的附加误差，对于保护、测量以及仪器的准确性都有非常大的改善效果，是未来数字化变电站的一大标志。
3.2 合并单元
合并单元一般来说是数字化变电站所特有的，它主要的功能是将采集器所采集的数字量进行合并处理，并通过一定的标准将这些数据转换为以太网数据，然后将光纤传送到相应的智能电子设备。以DMU-800系列为例，它的性能、结构以及可靠性都会给数字化变电站采样系统的性能带来很大的影响。一般来说，合并单元会并行处理多重任务，其与外部连接的端口也比较多，因此对于其运算能力以及控制能力的要求都会比较高。合并单元一般包括同步、数据采集与处理以及数字通道输出这三个模块，同步功能主要用以提供同步转换信号；多路数据采集及处理模块是合并单元的主要模块，针对不同的电子式互感器，这一模块能够使合并单元机连接带模拟输出电子互感器，也可以连接带数字输出电子互感器。
3.3 数字化变电站测试使用的新设备
数字化变电站采样系统的变化，会给整个系统提出了新的要求：首先，需要引进新的设备，比如由于电子式互感器的变化导致了机电保护现场试验会出现很大的变化，而电子式互感器直接使用光缆传输信号，就不再需要检验互感器的极性，这种极性只需要安装位置就可以决定。而且在数字化变电器中，不再需要二次回路的接线检查，这就使得其整个回路都是完全绝缘的。这样虽然在一定程度上减少了我们现场试验的工作量，但是对电子式互感器也多了一些新的要求，因此需要重新设置部分新的试验项目及试验设备。其次，随着保护、测控装置的应用，数字化变电站的接口相较于以往的变电站会有很大的变化，以前各种校验仪满足不了现场需求，需要进行很多相关的测试，因此，为了适应新的需求，我们应配置新的校验仪器。
4 数字化变电站采样技术要点
在数字化变电站系统的建设中，需要考虑的问题有很多，比如：准确度、经济性以及抗干扰性等，只有符合了这些要求，在实践中才有意义。而在这些要求中，最为重要的是准确度方面的要求，在对其准确度进行测量的时候，非常关键的因素是电子式互感器以及合并单元等一次电气设备的准确度等级、参数的准确度以及一次设备和二次设备的连接等。而在抗干扰这一要求上，主要是指一次设备在实际的运行中，可以不受环境、温度变化的影响而保证测量的准确度。至于经济性，数字化变电站本身就有一定的优势，比如我们不需要敷设电缆，这就既避免了重复建设的浪费，有使设备方便维护。
针对数字化变电站采样技术要点，本文主要阐述电子式互感器的准确度等级以及采用同步问题这两个方面：
4.1 电子式互感器的准确度等级
电子式互感器的准确度等级在数字化变电站中非常重要，对数字化变电站系统的采样性能起着决定作用。在这种互感器内，由于传输的为数字信号，所以不会像传统变电站一样受负载变化的影响，数字化变电站系统的误差一般来说只存在于传感头自身。在有源电子式互感器中，它的主要问题在于需要附加电源，当这种电源对传感器进行供能的过程中，由于会长期使用大功率激光供能，这就会严重的影响光器件的寿命，加上罗氏线圈输出信号与结构有很强的关联性以及各种温度变化对结构的影响，这都会给电子线路测量的准确度带来不利的影响。 此外，很多光学方面的原因也会给准确性带了影响，比如光学传感材料、微弱信号的检测、传感头组装等原因，这些原因会使物源电子式互感器的测量精度出现偏差，而基于不同光学原理建立的电子式互感器必然会或多或少的存在这种问题，这是不可避免的。
4.2 采样同步问题
为了减小相位以及幅值上的误差，我们的二次设备所学的采样数据一般来说要保证是在同一时刻采到得，这也就是我们所说的时间同步。基于这一要求，电子式互感器系统中的输出信号必须要包含时间信息，使用站内统一的GPS时钟信号。
而合并单元作为ECT/EVT与保护等设备机构的一个重要的构成部分，它的主要作用是对多路电子式互感器的输出信号进行同步采集，然后把这些数字信号依据规定的格式发送到保护设备和测控设备。从这一点看来，采样值同步在一定程度上和合并单元同比是完全等同的。那么，采用同步问题就是指合并单元下电子式互感器的数据采集同步时钟存在的差异等。
举例子来说明这一问题，一个110KV变电站过程层在使用IEEE1588对的时候，合并单元这个时候选取了DMU-800系列装置，并使用双对是脉冲或门输入，装置对各采集器输入数据进行重采样的时候，使用二元拉格朗日算法以及晶振误差自适应补偿技术来满足我们工作中对于精确度的要求。
因此，只有当合并单元在采样的过程中做到了同步，才能满足我们系统对准确性以及实时性的要求，进而才能确保采样数据具有参考价值并可以应用到以后到分析、处理工作之中。当然，关于同步问题方面的研究还比较落后，未来会有实现可靠性更高且准确度更好的合并单元同步实现方案。
5 结语
数字化变电站由于其很多优势必将在未来获得更为广泛的应用，但是为了保证其采样的准确性，我们需要做的工作还有很多，加之此技术研究本身难点较多，这都会给我们的工作带来一定的挑战。针对这一问题，我们应加强自身的学习，我相信随着我们技术水平的不断提升，采样技术以及采样设备一定会越来越成熟，我们的变电站也将真真正正的进入数字化时代。
参考文献
[1]冯娜，尚秋峰.电子式电流互感器数字接口的研究进展[J].电测与仪表，2009，6
[2]殷志良，刘万顺，杨奇逊，秦应力.基于IEEE 1588实现变电站过程总线采样值同步新技术[J].电力系统自动化，2009，13
[3]童晓阳，李岗，陈德明，王晓茹.采用IEC 61850的变电站间隔层IED软件设计方案[J].电力系统自动化，2009，14
[4]孙一民，李延新，黎强.分阶段实现数字化变电站系统的工程方案[J].电力系统自动化，2009，5
[5]刘琨，周有庆，张午阳，吴桂清.电子式互感器合并单元时间同步问题的解决方法[J].电力系统通信，2010，3