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摘 要：本文分析了数字化变电站的结构与技术特征，研究了数字化变电站技术应用的优点与效益，并对数字化变电站自动化技术应用的问题缺陷和实践难点进行了有益的探索。
关键词：数字化变电站；自动化技术；应用研究
前言
数字化变电站是指变电站内一次电气设备实现数字化通信，数字化一次设备与二次智能装置均按照全站统一的IEC61850标准平台进行数据建模及通信，并在此平台的基础上实现相互之间的互操作性。它实现了电子式互感器开关设备的智能化二次设备分层（过程层间隔层站控层）的网络化，简化了二次接线系统，克服了传统电缆无法排查故障的缺陷数字化变电站的实现，对推进变电站综合自动化技术的推广应用提高设备可靠性以及优化电网运行方式等具有深远的现实意义。
一、数字化变电站的结构与特征
（一）数字化变电站的结构功能
1、过程层功能
一是电力运行的实时电气量检测：主要是电流电压相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功无功电能量可以通过间隔层的设备运算得出二是运行设备状态参数在线检测与统计，如温度压力密度绝缘机械特性以及工作状态等数据的上送三是操作控制的执行与驱动：包括直流电源充放电控制变压器分接头调节控制，电容电抗器投切控制，断路器隔离开关的分合控制。
2、间隔层功能
间隔层是进行汇总本间隔过程层实时数据信息、实施对一次设备保护控制功能、实施本间隔操作闭锁功能、实施操作同期及其它控制功能、对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制、承上启下的通信功能等。间隔层设备可通过间隔层通信实现设备间相互对话机制。间隔层内主要有保护测控保护故障录播系统及其他IED设备。
3、站控层功能
通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登陆历史数据库，按既定规约，将有关数据信息送往调度或控制中心，将调度或控制中心有关控制命令传达给间隔层过程层；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能，具有站内当地监控人机联系功能，具有对间隔层过程层诸设备的在线维护在线组态在线修改参数的功能，具有变电站故障自动分析和操作培训功能具有站内当地监控人机联系功能如显示操作打印报警图像声音等功能。
（二）数字化变电站的技术特征
1、一次设备智能化
采用微处理器和光电技术设计，对一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路处理，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接，二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程控制器代替，光电数字和光纤代替了强电模拟信号和控制电缆智能化一次设备可直接处理设备信息并独立执行本地功能，而不依赖于变电站级的控制系统。
2、二次设备网络化
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置测量控制装置防误闭锁装置远动装置故障录波装置电压无功控制同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化模块化的微处理机设计制造，通过网络化，实现了各机电设备间高速的网络化信息连接二次设备不再出现功能装置重复的I/O现场接口，常规的功能装置被逻辑的功能模块所取代。
3、标准平台的统一化
IEC61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一的标准的信息模型和信息交换模型通过采用对象建模抽象通信服务接口以及设备自我描述规范，实现智能设备的互操作；通过变电站信息共享，对一二次设备进行统一建模，资源采用全局统一命名规则，使变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信；设备功能系统配置以及网络连接都可采用基于XML的变电站配置语言进行描述存储交换配置和管理，从而简化了系统维护配置和工程实施。
二、数字化变电站应用的优点与效益分析
数字化变电站技术的发展将是个长期的过程虽然要实现全部数字化变电站自动化的功能还有许多技术问题需要攻关解决，但由于其具有信息充分共享通信系统能可靠实时地交换所有设备的完整信息降低变电站整个生命周期的费用等优点，数字化变电站的发展将对变电站的自动化运行和管理带来深远的影响，因此具有重大的技术和经济意义具体表现如下。
1、变电站的各种功能可共享统一的信息平台
基于IEC61850标准的建模和通信的数字化变电站，实现了电网一次设备智能化二次设备网络化的颠覆性变革，变电站的所有保护测控计量监控等系统全部采用同一个通信网络进行接收电流电压和状态等信息，发出控制信息也是如此，不再需要为不同功能建设信息采集传输和执行系统采用统一的信息模型数据模型功能模型，不仅提高了变电站信息共享和系统互操作性，而且实现了信息在运行系统和其他支持系统之间的共享，减少了重复建设的投资以及变电站寿命周期内的总体成本。
2、有利于变电站规模的扩大和功能的更新
数字变电站的各种设备间信息交换通过通信网路进行，如果变电站要新增功能或者扩大变电站的整体规模，只需在通信网络上接入新的设备，而不需要更换掉原有的设备，这就大大地节约了资源，保护用户投资，减少变电站的生命周期成本这也可以使变电站的工作更加地简单化，也会提高变电站的工作效率。
3、提高了变电站电气设备运行的安全可靠性
以往的变电站的通信设备大多数采用电缆进行传输和接收，不仅需要大量的电缆资源和人力资源，而且检修起来也不是很方便数字化变电站使用光纤取代传统电缆，彻底解决了电磁兼容的难题，实现了高压系统和低压系统之间的电气隔离，减少了变电站设备检修保护调试等时间和工作量同时，由于数字化变电站基本取消了复杂的二次回路接线，而以光纤或网线通信取而代之，因而不存在二次回路接触和绝缘等隐患，既节约大量的物质资源和检测的人力资源，又大大提高了系统的安全性和可靠性。
4、测量精度更准确
传统变电站互感器输出的模拟信号通过电缆传输时及二次设备的数据采集过程中都将产生附加误差而数字化变电站则采用输出数字信号的电子式互感器，准确度更高，更值得信任，这也提升了保护系统测量系统和计量系统的系统精度，提高了变电站的工作质量和工作效率此外，数字化电气量测系统具有体积小重量轻等特点。
结语
数字化变电站自动化系统的实现，推动了电网自动化技术的进一步发展，对自动化技术推广应用提高设备可靠性及优化电网运行方式具有深远的意义未来数字化变电站技术的发展方向应该是，建设以光电式互感器智能化集成开关智能变压器等数字化一次设备和其他智
能电子设备为基础的智能变电站自动化系统，促进信息共享和系统集成，并且实现变电站站内各层间的无缝通信。
参考文献
[1]杨婉柳.数字化变电站自动化技术探析[J].技术与市场，2011.
[2]刘伟，郑伟洪等.变电站自动化系统的数字化趋势[J].天津电力技术，2011.
[3]辛建波，蔡子亮.数字化变电站通信网络的传输时延不确定性分析[J].继电器，2007.
关键词：数字化变电站；自动化技术；应用研究
前言
数字化变电站是指变电站内一次电气设备实现数字化通信，数字化一次设备与二次智能装置均按照全站统一的IEC61850标准平台进行数据建模及通信，并在此平台的基础上实现相互之间的互操作性。它实现了电子式互感器开关设备的智能化二次设备分层（过程层间隔层站控层）的网络化，简化了二次接线系统，克服了传统电缆无法排查故障的缺陷数字化变电站的实现，对推进变电站综合自动化技术的推广应用提高设备可靠性以及优化电网运行方式等具有深远的现实意义。
一、数字化变电站的结构与特征
（一）数字化变电站的结构功能
1、过程层功能
一是电力运行的实时电气量检测：主要是电流电压相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功无功电能量可以通过间隔层的设备运算得出二是运行设备状态参数在线检测与统计，如温度压力密度绝缘机械特性以及工作状态等数据的上送三是操作控制的执行与驱动：包括直流电源充放电控制变压器分接头调节控制，电容电抗器投切控制，断路器隔离开关的分合控制。
2、间隔层功能
间隔层是进行汇总本间隔过程层实时数据信息、实施对一次设备保护控制功能、实施本间隔操作闭锁功能、实施操作同期及其它控制功能、对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制、承上启下的通信功能等。间隔层设备可通过间隔层通信实现设备间相互对话机制。间隔层内主要有保护测控保护故障录播系统及其他IED设备。
3、站控层功能
通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登陆历史数据库，按既定规约，将有关数据信息送往调度或控制中心，将调度或控制中心有关控制命令传达给间隔层过程层；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能，具有站内当地监控人机联系功能，具有对间隔层过程层诸设备的在线维护在线组态在线修改参数的功能，具有变电站故障自动分析和操作培训功能具有站内当地监控人机联系功能如显示操作打印报警图像声音等功能。
（二）数字化变电站的技术特征
1、一次设备智能化
采用微处理器和光电技术设计，对一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路处理，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接，二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程控制器代替，光电数字和光纤代替了强电模拟信号和控制电缆智能化一次设备可直接处理设备信息并独立执行本地功能，而不依赖于变电站级的控制系统。
2、二次设备网络化
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置测量控制装置防误闭锁装置远动装置故障录波装置电压无功控制同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化模块化的微处理机设计制造，通过网络化，实现了各机电设备间高速的网络化信息连接二次设备不再出现功能装置重复的I/O现场接口，常规的功能装置被逻辑的功能模块所取代。
3、标准平台的统一化
IEC61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一的标准的信息模型和信息交换模型通过采用对象建模抽象通信服务接口以及设备自我描述规范，实现智能设备的互操作；通过变电站信息共享，对一二次设备进行统一建模，资源采用全局统一命名规则，使变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信；设备功能系统配置以及网络连接都可采用基于XML的变电站配置语言进行描述存储交换配置和管理，从而简化了系统维护配置和工程实施。
二、数字化变电站应用的优点与效益分析
数字化变电站技术的发展将是个长期的过程虽然要实现全部数字化变电站自动化的功能还有许多技术问题需要攻关解决，但由于其具有信息充分共享通信系统能可靠实时地交换所有设备的完整信息降低变电站整个生命周期的费用等优点，数字化变电站的发展将对变电站的自动化运行和管理带来深远的影响，因此具有重大的技术和经济意义具体表现如下。
1、变电站的各种功能可共享统一的信息平台
基于IEC61850标准的建模和通信的数字化变电站，实现了电网一次设备智能化二次设备网络化的颠覆性变革，变电站的所有保护测控计量监控等系统全部采用同一个通信网络进行接收电流电压和状态等信息，发出控制信息也是如此，不再需要为不同功能建设信息采集传输和执行系统采用统一的信息模型数据模型功能模型，不仅提高了变电站信息共享和系统互操作性，而且实现了信息在运行系统和其他支持系统之间的共享，减少了重复建设的投资以及变电站寿命周期内的总体成本。
2、有利于变电站规模的扩大和功能的更新
数字变电站的各种设备间信息交换通过通信网路进行，如果变电站要新增功能或者扩大变电站的整体规模，只需在通信网络上接入新的设备，而不需要更换掉原有的设备，这就大大地节约了资源，保护用户投资，减少变电站的生命周期成本这也可以使变电站的工作更加地简单化，也会提高变电站的工作效率。
3、提高了变电站电气设备运行的安全可靠性
以往的变电站的通信设备大多数采用电缆进行传输和接收，不仅需要大量的电缆资源和人力资源，而且检修起来也不是很方便数字化变电站使用光纤取代传统电缆，彻底解决了电磁兼容的难题，实现了高压系统和低压系统之间的电气隔离，减少了变电站设备检修保护调试等时间和工作量同时，由于数字化变电站基本取消了复杂的二次回路接线，而以光纤或网线通信取而代之，因而不存在二次回路接触和绝缘等隐患，既节约大量的物质资源和检测的人力资源，又大大提高了系统的安全性和可靠性。
4、测量精度更准确
传统变电站互感器输出的模拟信号通过电缆传输时及二次设备的数据采集过程中都将产生附加误差而数字化变电站则采用输出数字信号的电子式互感器，准确度更高，更值得信任，这也提升了保护系统测量系统和计量系统的系统精度，提高了变电站的工作质量和工作效率此外，数字化电气量测系统具有体积小重量轻等特点。
结语
数字化变电站自动化系统的实现，推动了电网自动化技术的进一步发展，对自动化技术推广应用提高设备可靠性及优化电网运行方式具有深远的意义未来数字化变电站技术的发展方向应该是，建设以光电式互感器智能化集成开关智能变压器等数字化一次设备和其他智
能电子设备为基础的智能变电站自动化系统，促进信息共享和系统集成，并且实现变电站站内各层间的无缝通信。
参考文献
[1]杨婉柳.数字化变电站自动化技术探析[J].技术与市场，2011.
[2]刘伟，郑伟洪等.变电站自动化系统的数字化趋势[J].天津电力技术，2011.
[3]辛建波，蔡子亮.数字化变电站通信网络的传输时延不确定性分析[J].继电器，2007.