變電站；綜合自動化系統；數字化；技術升級和改造
1，變電站數字化改造原理
為了保證數字化變電站改造工程的高經濟性，原則上變電站內的壹次電氣設備包括斷路器、隔離開關、變壓器等大型設備。當性能滿足數字化變電站要求時，壹般不直接更換，而是在過程層使用電子式電壓(電流)互感器，完成整個變電站系統中電氣數據信息的實時采集。間隔層的IED智能電子設備與站控層之間采用C61850標準通信協議，實現數據信息交互、共享和互操作。傳統斷路器配合智能自動操作控制箱，實現斷路器設備的數字化改造，完成控制、數據采集、操縱等功能的在線遠程集中控制。隨著電網系統向高參數、大容量、結構復雜的方向發展，變電站的接線在數字化改造過程中變得越來越復雜。為實現全站不停電運行條件下的技術升級改造，需要對整體系統進行規劃設計，確保改造工程安全、可靠、高效、穩定。
2.數字化變電站技術改造的優勢分析。
數字化變電站綜合自動化系統具有數據信息充分共享、互操作功能強、降低變電站日常維護周期成本等優點，必將成為未來變電站自動化系統研發的重要方向。數字化變電站自動化系統以變電站壹、二次系統信息的數字化為研究對象，按照統壹的建模規則對變電站內的物理設備進行虛擬信息化，采用統壹規範的網絡通信平臺，實現智能ied設備間數據信息的實時通信、共享和互操作，能夠滿足安全、穩定、可靠、節能、經濟等現代智能變電站調度運行的功能要求。
3、數字化變電站技術升級方案
常規變電站數字化技術升級主要包括三個部分:過程層數字化改造、間隔層數字化改造和站控層數字化改造。但是，整個變電站數字化改造工程涉及的專業多，工作量大。因此，在實際的變電站數字化改造過程中，應根據變電站現有壹、二次設備系統的現狀，制定階段性改造方案。
在變電站數字化改造過程中，高壓進出線、主變壓器等。需要壹套或幾套支持IEC61850國際標準的集中測控保護裝置(每組需按冗余設計原則配置)，組成基於IEC61850標準的數字化變電站間隔系統的高壓部分；對於35kV及以下的電壓等級，實際工程中通常采用開關櫃的布置，饋線上通常配有常規變壓器。因此，支持IEC61850標準的間隔層IED智能電子設備可分布在開關櫃內，實現35kV及以下部分的測量、控制和保護功能。對於大型復雜的變電站系統，數字化改造時應采取分步改造措施。比如壹個220kV變電站系統，要實現全站數字化改造，要分低壓和高壓兩個階段。第壹階段是低壓35kV和10kV數字化技術升級；第二階段是等間隔升級220kV、110kV、主變數字化技術。同時，在整個數字化技術升級改造過程中，變電站系統中的所有保護、故障錄波、遙控、二次公用設備、計量設備等都要嚴格按照IEC61850標準體系進行升級改造。變電站數字化技術升級實際上是根據壹次設備數字化、二次設備網絡壹體化、通信數據平臺標準化的要求，通過智能壹次設備和集成網絡化二次設備，實現變電站系統內智能電氣設備間數據信息的實時通信、共享和互操作。
4、數字化變電站技術升級要點
4.1流程層數字化改造要點
智能終端是實現常規變電站壹次設備數字化技術改造的重要保障基礎。智能終端主要包括MU合並單元、主變智能單元和智能操作箱。為了降低數字化改造的綜合成本，在變電站原有壹次設備中，通過智能終端將常規電信號轉換為光信號，然後通過光纖網絡完成變電站常規壹次設備與夾層測控保護裝置之間的數據信息交互和共享。智能操作箱有效解決了常規變電站壹次設備與數字通信網絡之間的通信協議轉換接口問題。智能操作箱作為數字化變電站就地壹次開關櫃遠程操作的智能終端，可以通過光纖網絡將常規壹次開關櫃與間隔單元內的保護、測控裝置有機互聯，完成就地斷路器、隔離開關(接地開關)等斷路器的分合閘操作。智能操作箱接收到間隔層測控保護裝置通過GOOSE網絡發送給斷路器或刀閘相應的分、合、閉鎖命令後，將轉換成相應的脈沖信號，驅動繼電器硬觸點完成相應的遠方操作。
4.2間隔層數字化改造要點
基於IEC61850標準，采用具有GOOSE通信網絡輸入輸出功能的測控保護裝置對常規變電站夾層設備進行數字化升級。變電站綜合自動化系統中間間隔室的測量、控制和保護裝置應按雙以太網結構互聯，各間隔室的智能IED裝置可通過雙網共享系統內的模擬量和開關量信息，再經內部DSP數據處理單元分析運算後，完成保護動作的動作邏輯和間隔室單元間的閉鎖功能。數字化變電站系統中的模擬傳輸采用IEC61850標準中的單播采樣值(SMV)服務，開關量傳輸采用IEC61850標準中的通用面向對象變電站事件(GOOSE)服務。CC61850標準通過GOOSE通信服務機制實現了變電站系統中數據信息的快速傳輸。通過GOOSE網絡，可以實現變電站系統中相關遙信、遙控、保護跳閘數據信息的快速傳輸和交互共享，有效簡化了變電站二次系統，提高了變電站綜合自動化系統的綜合可靠性。
4.3站控層數字化改造要點
在站控層，監控主機、工程師站、遠程機、寶信分站和GPS網絡通過1000/100M工業以太網有機互聯，網絡采用雙冗余設計原則配置。間隔層和站控層按照消息規範格式MMS通過1000/100M工業以太網交換數據。
5.結束語
數字化變電站的建設和技術升級已經成為未來變電站發展的必然方向。根據變電站原有壹、二次設備的現狀，結合IEC61850等國家標準，如何采用合適有效的數字化技術改造方案，實現常規變電站向數字化信息變電站平穩、穩定、安全、可靠的過渡，已成為數字化變電站技術升級改造中必須解決的實際問題。
參考
[1]高翔。數字化變電站應用技術[M].北京:中國電力出版社，2008。