数字变电站监控系统建设与通信技术应用分析马恩宁

数字变电站监控系统建设与通信技术应用分析马恩宁

马恩宁

（云南电网有限责任公司大理供电局云南大理671000）

摘要：本文以IEC61850标准为基础，介绍了数字化变电站中的新型非常规变压器、智能断路器与合并单元等相关技术。本文在回顾现有数字化变电站监控通信技术的基础上，提出了一种适用于IEC61850标准的数字化变电站监控系统及其通信技术方案。

关键词：数字变电站；电子式互感器；合并单元；IEC61850标准

0引言

光电技术的发展提出了数字化变电站的概念，是微电子技术、信息技术、网络通信技术，它是指利用电子式互感器、智能断路器智能变电站的设备，一个或两个数字设备为对象，以高速的网络平台为基础，通过实现数字本站信息的内部和外部的标准化、信息共享和互操作，并实现网络数据库、监控测量、控制、保护、变电站信息管理自动化。因此，数字化变电站，监控系统，通信技术是一种内部所有信息的采集、传输和处理，从模拟信息过去所有的输出转化为数字信息，并建立通信网络和系统。介绍了数字化变电站的相关技术，包括电子变压器、智能断路器和IEC61850通信，提出了一种数字化变电站监控系统和通信技术的实现方案。

1非常规互感器

1.1非常规互感器概念及特点

随着电力系统向大容量、超高压、超高压的发展，对电力设备的小型化、智能化、可靠性的要求越来越高。目前，传统的电磁变压器广泛应用于电力系统中，由于增加了系统电压，导致变压器绝缘结构复杂，增加成本；同时，传统的变压器具有磁饱和、铁磁谐振、动态范围小的缺点，模拟和数字设备的输出不直接相连的两倍，已难以满足现代数字化变电站发展的应用需求。新一代变压器不同于传统的电磁电压/电流互感器，统称为非常规变压器。非常规互感器与传统变压器相比，高电压绝缘，绝缘性能优良等优点，不饱和度和铁磁共振和抗电磁干扰性能，动态范围宽、测量精度高、体积小、重量轻等特点。与传统的模拟输出变压器相比，具有数字化的特点。最后，通过低电压部分的光纤传输数字信号，并提供给两台设备。由于其优越的性能，非传统变压器取代了传统的TA和TV，在数字化变电站的建设中得到了广泛的应用。

1.2非常规互感器的原理

非常规互感器可分为主动和被动两系列根据有源非常规互感器的原理也被称为电子式电压/电流互感器（EVT），需要对传感头提供动力，主要由Rogowski作为线圈的代表；无源变压器主要是指利用法拉第效应的光学测量原理的变压器，也称为光电式电压/电流互感器（OVT），不需要提供功率传感头。目前，非常规变压器在市场上越来越成熟，应用越来越广泛。这是一个测量元件采用Rogowski线圈为代表。它有3种电流互感器，分别是独立电流互感器、独立电压互感器和电流电压互感器。由于电力系统需要对电压、电流等功率进行测量，因此电流互感器和电压互感器的组合应用越来越广泛。Rogowski线圈作为测量组合电器的电流感应端，电压的感应端用测量电阻、电感或电容分压器。

1.3非常规互感器数据接口标准—合并单元

为了有效地使用电子式互感器的优点，数据必须是统一的，在这一瞬间，时间的不确定性小于几微秒，电压和电流的瞬时值应该被传送到测量和保护装置，因此，三相变压器的变电站在同一区间的电流和电压应根据一个协议进行传输，当电流/电压综合物理单元称为合并单元（MU）。将此合并单元作为非常规变压器数据接口标准。在IEC60044-7/8标准，合并单元是严格定义的。数据来自三相A、B、C三相测量电流、测量电压、保护电流和中性点电压和电流。输入信号传输7个电流互感器和5个电压互感器。合并单元与层间设备的接口采用以太网，通信速率可达到100M甚至更高，从而提高采样率，满足测量要求。

2智能化断路器

2.1智能断路器的定义

随着网络和智能数字化变电站继电保护技术要求的发展趋势，适应和保护、测量、控制和数据通信，在信息的传统断路器转移集中控制方面不能满足电力系统的要求。因此，一种新型的智能断路器取代传统的断路器已成为必然的发展趋势。在IEC60870标准定义智能断路器的断路器和控制的高性能设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有断路器的基本功能，还具有附加功能，尤其是在监测和诊断方面。

2.2工作原理和主要功能

具有智能操作功能的断路器在现有断路器的基础上引入智能控制单元。它由3个基本模块组成：数据采集、智能识别和调节装置。数据采集模块主要由新的传感器；智能识别模块是智能控制单元为核心，通过单片机微机控制系统；执行器根据接收到的信息来调节器的参数，从而改变了每个操作的运动特性。工作过程如下：当由继电保护装置系统故障发出跳闸信号或发出的信号由操作员操作后，启动智能识别模块，确定一个定量调节装置控制不同信息的工作条件下的电流断路器和自动调节器参数，运动特性与当前系统状态相适应，并使断路器。其核心是自动选择执行器参数和灭弧室预定的工作条件，根据不同的故障电流监测到当前的流关断，以获得最佳的电气和机械性能。

3IEC61850标准

3.1IEC61850发展背景

传统的变电站自动化没有统一的通信协议，发电厂、变电站、调度中心只是按照简单的协议实现通信，内容和要求没有统一的规定。不同的制造商必须通过IED协议转换完成信息交换，从而实现互操作必须配置的通信协议转换装置，大大降低了变电站数据的无缝集成，降低了可靠性，但也增加了成本和复杂性的维护。目前，IEC60870-5-104是中国的电力系统远程信息交换更频繁地使用之一。近年来，通信技术尤其是以太网技术的飞速发展，推动了变电站自动化系统制造商内部协议和专用总线逐渐向数字化变电站的发展方向发展。数字化变电站的信息采集、传输、处理、输出的全数字化变电站，变电站电气设备和一个电子装置实现数字通信，车站有一个统一的数据模型和数据通信平台，实现智能设备之间的互操作性。为此，国际电工委员会制定的变电站通信网络和系统标准体系IEC61850。

3.2基于IEC61850标准的数字化变电站架构描述

通信为IEC61850数字化变电站提供了较为完整的解决方案，它是从工艺层和变电站层，中间层之间的通信更为完整。详细定义了层与层通信服务和模型，为数字变电站提供了完整的网络通信解决方案。从物理的角度来看，数字化变电站设备仍然可以包括一个设备和两个设备，但因为它是在一个智能设备中使用的，而这两个设施使用的是网络，所以它们之间的关系更紧密。从逻辑上讲，IEC61850下的数字化变电站包括3层：工艺层、中间层和变电站层。数字化变电站的重要特征是工艺层设备的数字化，实现数字化变电站自动化的核心在于车站通信网络。最终的目标是要实现数字化变电站和变电站自动化系统的建设，信息集成和协同工作、信息共享是基于信息的标准化，模型是前提；IEC61850无缝通信系统作为变电站通信网络和系统的唯一国际标准IEC和电力系统，并考虑到特殊的过程通信层的建设，自然进入数字化变电站通信网络，因此IEC61850将在数字化变电站的发展起着重要的作用。

4结语

基于电子变压器、合并单元、智能化一次设备、联网设备、IEC61850标准协议等新技术、新标准的数字化变电站。在介绍基于IEC61850标准的数字变电站相关技术的基础上，提出了一种实现数字化变电站监控系统和通信的技术方案。随着电力系统的迅速发展和计算机的飞速发展，通信技术和通信技术在近几年，电子式互感器、智能化开关设备技术的发展，使设备和二次设备可以通过光纤以太网交换信息，以及IEC61850通信协议的成熟，数字化变电站成为变电站未来的发展趋势发展。

参考文献

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