摘要：文章通过简要介绍数字化变电站的主要技术，阐述了数字化变电站在现代电网系统中的巨大作用，同时分析了目前数字化变电站的现状以及存在的主要问题，从而指出了数字化变电站技术的发展方向。
关键词：数字化变电站；智能化；网络化；IEC61850
中图分类号：TM641文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）30-0138-03
一、数字化变电站的特点
所谓数字化变电站，即是由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，建立在IEC61850标准基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
数字化变电站与传统变电站相比最大的变化就是，数字化变电站的开关通过IEC61850进行建模和通信技术，实现了控制的智能化，信息的网络化，最终实现自动控制，具体的特点表现为：
（一）智能化
通过编程来取代原来变电站的二次回路中的继电器，同时取代了逻辑贿赂，通过光纤的传导和光电数据的传输来代替常规的强点模拟信号和控制电缆。
（二）网络化
变电站内原有的技术是通过重复的1/0现场接口的传输形式，而数字化变电站的数据传输、数据共享完全是依靠网络资源，原有的功能装置被现有的逻辑功能模块所取代，无论从传输的速度还是传输的准确性上都有了相当大的提高。
（三）模型和通信协议统一化
应用IEC61850进行建模和通信，实现信息分层、面向对象的数据对象统一建模、数据自描述、抽象通信服务接口（ACSI）等技术。
（四）用现代化得管理手段来对变电转的运行进行管理
传统的变电站管理需要通过繁杂的纸质数据报表进行，庞杂的数据运算，在遇到变电站发生故障时，要耗费大量的人力物力来确定故障的位置，制定排除的方案，再进行故障的排除，而采用了数字化变电站以后，这些工作都变得简单起来，首先电力运行的数据以及各项记录都通过网络自动进行，针对运行的运算是伴随着运行同时进行的，能够在运行过程中及时高效的发现故障点，及时提供故障的报告，一改以往的定时检修为现在的常态化监控。
二、数字化变电站的优越性
与目前已广泛应用于电网的综合自动化变电站相比，由于数字化变电站内的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，使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面都有大幅度提升。
（一）更科学、更安全的结构形式
数字化变电站采用了更简单安全的电子式互感器，使一、二次设备彻底隔离。与传统互感器相比，电子式互感器具有绝缘简单、体积小、重量轻、CT动态范围宽、无磁饱和、PT无谐振、CT二次输出可以开路等优点。智能化开关也是数字变电站必不可少的设备，它具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有在线监视、智能控制、数字化接口、电子操动等附加功能，尤其在监测和诊断方面，相对传统断路器有着不可比拟的优势。
（二）软件优势
一个世界，一种技术，一个标准，应用IEC61850标准是对传统变电站自动化系统的重大革新。它不仅仅是通信规约，而是面向变电站建设的体系文件。IEC61850标准的应用改善了传统变电站杂乱的协议和标准（IEC-101、 IEC-103、 IEC-104、CDT、DNP、DISA、XT9702、Sc1801 等）带来的各种缺陷与不足——不能适应变电站数据信息量大、高传输速率的要求；通过规约转换互联带来信息损失、时延；子站、主站不统一，对同样的对象重复建模，工程实施复杂。另外，网络方面也改用了互联网最新的技术和手段，为站内设备的网络化提供了可靠的技术保障。
（三）经济优势
与传统的综合自动化变电站相比，数字化变电站具有多个方面的经济优势，尤其在高压站优势愈加明显。随着时间的推移，这种优势将越来越能体现出来。
1．数字式互感器体积小、重量轻、造价低；
2．保护、测控设备体积小、柜屏少，造价低；
3．一次、二次设备占地面积少，节省地皮；
4．二次设备调试、测试简单，维护工作量低，人员投入少。
三、数字化变电站的发展趋势
在欧美等数字化相对发达的国家，数字化变电转已经不仅仅局限于实验室阶段的研究，在实际应用领域已经广泛推广，在我国也相继建成一些数字化变电站的示范工程。国家电网公司在上海、江苏、浙江、山东、内蒙古等地区均开始了试点工作。目前全国已经签订约10多个数字化变电站合同，已投运至少6个变电站。南方电网的广东电网公司、云南电网公司也开始试点工作。从目前投入运营的数字化变电站的运营情况来看，总体运行是平稳有序的，在数据采集传输过程中较为正常，保护装置基本起到了保护作用，自动装置动作正常，从一定程度上表明数字化变电站技术，已经具备应用到实际变电站上的技术能力，能够在运行过程中满足安保全、稳定的基本要求。我国各省电力公司相继对数字化变电站技术开展的研究工作，也进一步推动了数字化变电站技术在我
国的发展。
（一）国内数字化变电站技术的发展概况
数字化变电站在我国尚属新兴产业，但是自进入我国以来发展迅速，1995年德国最早提出制定IEC61850的设想开始，我国就一直关注其发展，注重其研究，并组织准们的研究部门从2000年开始进行有针对性的研究。在国家重视以及激励扶持之下，在行业内企业以及专家的积极参与之下，用了较多的时间完成了将IEC61850转化为我国的行业标准DL/T860的转化工作。
标准转化的同时，国内重点电力设备生产企业，在学习研究标准的基础之上不断大胆革新，对数字化变电站的软硬件作为开发重点，是我国在IEC61850研究领域基本上与世界同步，在2006年我国采用IEC61850标准的变电站开始通入使用，使用范围从110～500kV不等，厂家的数量以及研发的产品质量都有迅速的提高，从单一企业孤军奋战到现在的联合研发，国内对数字化变电站的研发进入了高速发展
阶段。
在国家相关部门的积极领导之下，从2004年开始，标准为多次组织个企业间的相互交流，实验操作，使数字化变电技术在企业间相互交流，积极推进IEC61850标准在设备化以及工程化方向的迈进，通过交流极大地促进了行业的发展。
（二）数字化变电站存在的问题
1．应用中存在的问题。
（1）设备的生产厂家有限，可以选择的设备的型号有一定的制约，表现在应用上，一些应用的模块受厂家的数量少的限制而不能真正应用。
（2）光电/电子式互感器本身的结构性缺陷，致使互感器很多防护功能无法在实验阶段顺利展开，只能在设备带电运行后才能够检验其连接的准确性，另外各元器件的试验方法还缺少相应的标准，相关的主管部门应加强对各元器件的标准的制定，规范元器件的质量。
（3）常规继电保护校验装置无法提供数字化保护所需的电流量和电压量，因为电流量和电压量必须经过合并器才能进入保护装置，而要完成试验必须自带合并器提供模拟试验中的电流量和电压量，要完成母差保护这类需要大量电流电压量的保护校验便显得尤为困难。
（4）针对数字化变电站的安全性能并没有一个既定的标准，所以数字化的变电站在安全性能的配套设施上还不够统一。
2．运行中的适应性。
（1）数字化设备应用，与现有的运行规程以及安全规程不相匹配，在运行的检修以及安全过程的适应性方面需要调整。智能设备的互操作性、机电一体化，使得状态检修将更加考验现有的检修技能。
（2）主变等套管CT与主变厂家的衔接还不是很好，即使套管CT、间隙PT换为光电互感器，主变温度油、线温测量方式也要相应改变，非电量接口也将网络化。
（3）从经济的角度考虑，由于材料的固定投入较大，所以在220kV一下的变电站一般不考虑，再220kV以上，从经济效益上讲是可以接受的，在500kV以上的经济效益优势明显。
总而言之，数字化变电站在运行及检修过程中与常规站都有所差异，未来还需在日常运作中积累大量的建设、管理、维护和运行经验，逐步改进，使数字化变电站技术的应用日趋成熟完善。
四、结语
数字化变电站在中国建设的步伐领先于世界，目前全国已经建立了多个以科技项目出现的试点站。通过前期的互操作试验和各地的试点示范工程，大家基本统一了对数字化变电站和IEC61850的理解和认识，积累了大量建设经验和运行经验，基本解决了制约数字化变电站发展的技术瓶颈。然而，220kV数字化变电站广泛采用智能设备，对现有的运行、维护和管理提出了挑战；数字化变电站关键设备的检测能力建设（包括电子式互感器的计量检定、基于数字输入的保护装置的测试、二次系统应加强自身的在线诊断等）、电子部件的寿命问题、一二次设备融合中的接口问题、环境因素对智能设备的影响等也是亟待解决的重要问题。
参考文献
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[5] 李九虎，郑玉平，等．电子式互感器在数字化变电站的应用[J]．电力系统自动化，2007，（4）.
（责任编辑：叶小坚）
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