摘要：實現變電站內各種信息的有機整合，提高系統的智能化程度和信息化應用的效率，以交換式以太網技術和光纜為媒介的信息通信模式將為整個變電站的工程實施、運行、檢修、更新模式帶來巨大的變化，文章就數字化變電站的優點和技術應用進行了相關的敘述。
　　關鍵詞：數字化變電站；應用
　　1概況
　　隨著光電技術在傳感器應用領域研究的突破、IEC61850標準的頒布、以太網通信技術的應用、計算機運算能力的提高以及智能斷路器技術的發展，使變電站自動化技術迎來了一個嶄新的發展機遇。
　　2數字變電站的定義 
　　數字化變電站是由智能化一次設備（電子式互感器、智能化開關等）和網絡化二次設備分層（過程層、間隔層、站控層）構建，建立在IEC61850通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。
　　3數字變電站的優點
　　數字化變電站的主要優點有六個方面：
　　（1）各種功能共用統一的信息平臺，避免設備重復投入；
　　（2）測量精度高、無飽和、無CT二次開路；
　　（3）二次接線簡單；
　　（4）光纖取代電纜，電磁兼容性優越；
　　（5）信息傳輸通道都可自檢，可靠性高；
　　（6）管理自動化。
　　4數字變電站的關鍵技術
　　4.1一次設備數字化與智能化
　　4.1.1電子式互感器
　　國際上將有別于傳統的電磁型電壓/電流互感器的新一代互感器統稱為電子式互感器。電子式互感器依其變換原理可以分為有源和無源兩大系列，有源電子式互感器又稱為電子式電壓/電流互感器（EVT/ECT）。無源電子式互感器主要指采用法拉第效應光學測量原理的電流互感器，又稱為光電式電壓/電流互感器（OVT/OCT）。
　　4.1.1.1有源式互感器系統
　　有源式互感器主要指羅柯夫斯基（Rogowski）線圈，又稱為電子電壓/電流互感器（EVT/ECT），其特點是需要向傳感頭提供電源，目前成熟產品均采用光纖供能方式。
　　羅柯夫斯基（Rogowski）線圈原理圖4.1羅柯夫斯基線圈（簡稱羅氏線圈）實際上是一種特殊結構的空心線圈，將測量導線均勻地繞在截面均勻地非磁性材料的框架上，就構成了羅氏線圈，如圖4.1所示。
　　從測量大電流的觀點來看，羅氏線圈是一種較理想的敏感元件。由于它不與被測電路直接接觸，可方便地對高壓回路進行隔離測量，當被測電流從線圈中心通過時，在線圈兩端將會產生一個感應電壓，若線圈匝數密度n及線圈截面積s均勻，則線圈感應電壓的大小為：
　　V=-。nsdi∕dt（4-1）
　　式中，。為真空磁導率。
　　式（4-1）表明空芯線圈的感應信號與被測電流的微分成正比，經積分變換等信號處理便可獲知被測電流的大小。
　　4.1.1.2全光學互感器系統
　　全光學電流互感器主要指采用光學測量原理的電流互感器，又稱為光電式電流互感器，其特點是無須向傳感頭提供電源。全光學電流互感器工作原理見圖4.2。
　　圖4.2
　　4.1.1.3全光學電流互感器工作原理
　　全光學電流互感器的本質是基于Faraday效應和兩束光干涉的原理來測量電流，如上圖所示，它由光路及檢測電路兩部分組成，光路部分采用全光纖結構,檢測電路采用全數字閉環檢測方案。
　　光路系統主要由光源、光纖分束器、光纖起偏器、光纖相位調制器、光纖波片和傳感光纖組成，所有光學器件采用全光纖結構，通過保偏光纖連接。由光源發出的光經過一個分束器后由光纖起偏器起偏,光纖起偏器的尾纖與相位調制器的尾纖以45°角熔接。通過測量相干的兩束偏振光非互易的相位差,就可以間接地測量出導線中的電流值。由于系統中傳輸的兩束光通過了完全相同的光路，外界環境如溫度及振動的變化對兩束光有相同的影響，大小相等、方向相反，互相抵消，因而系統具有很好的環境抗干擾能力。
　　4.1.1.4有源電子式電壓互感器
　　根據使用場合不同，有源電子式電壓互感器一般采用電容分壓或電阻分壓技術，利用與有源電子式電流互感器類似的電子模塊處理信號，使用光纖傳輸信號。
　　圖4.3為電阻/電容型電壓變換器原理圖，與常規的電容式電壓互感器相同，不同的是其額定容量在毫瓦級，輸出電壓不超過±5V。因此，R1(或Zc1)應達到數百兆歐以上，而R2(或Zc2)在數十千歐數量級，為使電壓變比K2接近K2=R2/(R1+R2)或C2/(C1+C2),要求負載阻抗Z»R2（或Zc2）。同時分壓所用電阻和電容在﹣40～+80℃的環境溫度中應阻值穩定，并有屏蔽措施避免外界電磁干擾。
　　圖4.3
　　4.1.1.5電子式互感器基本特點
　　隨著計算機和數字技術的發展，數字式控制和保護裝置已廣泛用于電力系統，與傳統電磁感應式電流互感器相比，電子式互感器具有如下一系列優點：
　　（1）高低壓完全隔離，安全性高，具有優良的絕緣性能。
　　電磁式互感器的被測高壓信號與二次線圈之間通過鐵芯耦合，絕緣結構復雜。電子式互感器將高壓側信號通過絕緣性能很好的光纖傳輸到二次設備，這使得其絕緣結構大大簡化。電子式互感器利用光纜作為信號傳輸工具，實現了高低壓的徹底隔離，不存在電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次開路給設備和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。
　　（2）不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題。
　　電磁式電流互感器由于使用了鐵芯，不可避免地存在磁飽和及鐵磁諧振等問題。電子式互感器在原理上與傳統互感器有著本質的區別，一般不用鐵芯做磁耦合，因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現象。
　　（3）抗電磁干擾性能好。
　　電子式互感器的高壓側與低壓側之間只存在光纖聯系，信號通過光纖傳輸，高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，互感器具有較好的抗電磁干擾能力。
　　（4）動態范圍大，測量精度高。
　　電網正常運行時電流互感器流過的電流不大，但短路電流一般很大。電磁式電流互感器因存在磁飽和問題。電子式互感器有很寬的動態范圍，可同時滿足測量和繼電保護的需要。
　　（5）頻率響應范圍寬。
　　電子式互感器可以測出高壓電力線上的諧波，還可進行電網電流暫態，高頻大電流與直流的測量，而電磁式互感器是難以進行這方面工作的。
　　（6）沒有因充油而潛在的易燃、易爆炸等危險。
　　電子式互感器的絕緣結構相對簡單，一般不采用油作為絕緣介質，不會引起火災和爆炸等危險。
　　綜上所述，電子式互感器具有明顯的經濟效益和社會效益，對于保證日益龐大和復雜的電力系統安全可靠運行并提高其自動化程度具有深遠的意義。
　　4.2二次設備的數字化和網絡化
　　4.2.1合并單元裝置
　　合并裝置是光電互感器的低壓端信號處理部分，主要包括以下主要部份：機箱（CASE）、電源模塊（POWER）、串并轉換模塊（SPC）、合并裝置模塊（MU）、激光模塊（Laser）組成。其主要工作原理如圖4.4：
　　圖4.4
　　4.2.2以網絡化方式實現變壓器非電量保護
　　智能化工程中變壓器非電量保護由非電量智能終端實現，有過程層網絡跳閘和硬接點跳閘兩種方式。能實現了以就地安裝、網絡化跳閘為特征的數字化變壓器非電量保護。
　　4.2.3數字式計量表
　　采用數字式電能表，用光纖傳輸電流電壓的數字信號，電流電壓信號只在源頭進行唯一的高精度模數轉換，數字化的電流電壓信號在傳輸到二次設備和二次設備處理的過程中均不會產生附加誤差，提升了計量系統的精度。另外，數字式計量表一根光纖的接入就完成了常規計量表全部電流電壓二次回路的接線，徹底避免了二次誤接線引起的計量錯誤。
　　4.2.410kV遠程網絡式保護裝置
　　在10kV兩段母線各裝設一套基于IEC61850-9-2標準的10kV遠程網絡式保護裝置，實現一套保護對應多套10kV饋線（含電容、接地變、站用變）保護。
　　4.2.5基于GOOSE的簡易母差的應用
　　簡易母差保護裝置動作邏輯需要在多個裝置之間傳遞啟動閉鎖信號，傳統的應用需大量的電纜連接，導致二次回路接線比較復雜，可靠性不高，因此，簡易母差保護裝置在傳統變電站的應用非常困難。
　　數字化變電站可將GOOSE應用于簡易母線保護，解決了傳統簡易母線保護閉鎖信號交互多，二次回路接線復雜的問題，并提出針對低壓側小電源出線的自適應解決方法，通過優先跳開發送閉鎖信號的小電源，小電源動作切除后的加速跳閘來保證任何情況下都可以有選擇的快速跳開低壓側母線故障。
　　4.3一次設備在線監測功能
　　開關設備智能化裝置實現了對斷路器、隔離刀閘控制設備及控制回路的在線檢測功能。
　　4.4在智能化變電站條件下實現全站順控
　　順控是指順序控制，也叫程序化操作，是指按照預先設定好的操作步驟由系統自動進行操作，以縮短倒閘操作時間。
　　5數字化變電站維護應注意問題
　　數字化變電站由于其設備的特殊性，維護方式與流程與常規變電站有很大區別。
　　5.1一次設備、二次設備預試定檢。
　　數字化變電站設備預試定檢內容應參考相關運行管理規定。
　　5.2日常維護。
　　5.2.1應根據變電站具體的設備配置編寫詳細的操作規程及巡視要求。
　　5.2.2完善數字化變電站設備臺賬，備品備件、測試儀器一定要準備充足。
　　5.2.3還要編寫各種故障處理手冊，以防止出現故障處理時，由于對各裝置之間的聯系不了解導致事故的發生。
　　5.2.4數字化變電站的裝置定值也與常規裝置的定值有較大區別，尤其是軟壓板，通常會含GOOSE軟壓板及功能軟壓板、SMV軟壓板等，需要參考裝置說明書，詳細了解各軟壓板的意義，整定時不錯不漏。
　　5.2.5加強對維護人員的培訓。加強運行人員對裝置的了解，提高維護人員的自動化水平及保護原理的理解。
　　6結束語
　　建設以光電式互感器、智能化集成開關、智能變壓器等數字化一次設備和其他智能電子設備為基礎的新型變電站自動化系統，實現數字化變電站站內各層間的無縫通信，最大限度地滿足信息共享和系統集成的要求，是數字化變電站技術的發展方向。可以預期。一個系統分布化、結構緊湊化、模型標準化、通信網絡化、信息集成化、檢修狀態化、操作智能化的完全數字化變電站將作為未來“數字化電網”的功能和信息節點展示在人們面前。