变电站自动化系统发展论文

电力工业是国民经济的基础和命脉，我国对电力工业的发展一直非常重视。已经启动的为西部大开发和东部经济建设服务的“西电东送”，掀起了电力建设高潮。在这些电力建设工程中，超高电压等级变电站自动化系统占有重要的地位。有关部门对此也极为重视，专门出台了超高电压等级变电站自动化系统的模式化方案并推广实施。下面是小编精心推荐的《变电站自动化系统发展论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

变电站自动化系统发展论文 篇1：

变电站自动化系统的发展方向探讨

摘 要分析了变电站自动化系统目前存在的问题，阐述了变电站自动化系统的发展方向，即向数字化、信息化、智能化方向发展。在分析智能变电站产生的背景基础上，说明了智能变电站建设过程中的任务。

关键词变电站自动化系统；智能变电站；发展

经过十多年的发展，有关变电站自动化技术已经达到了较高的自动化水平，在110 kV以下的低压变电站大多已实现无人值班，220 kV及以上的超高压变电站也大量应用自动化新技术，这极大提高了电网的自动化水平，同时降低了变电站的总投资实。然后随着计算机技术和通讯技术的发展以及国家对电网的自动化水平提出更高的要求，如智能电网的提出，迫使变电站自动化系统进一步发展以适应发展需要。

1现有变电站自动化系统存在的问题

然而，现有的变电站自动化系统还主要存在下列问题：

传统一次设备体积大，质量重，安装运输成本高，油浸式电流互感器的爆炸将使变电站一次设备受到较大损坏。CT物理结构上的困难使得它无法精确提供保护和测量需要的大范围量程（动态范围从<10%In到2 000%In），剩磁问题的存在给CT和继电保护的设计带来很大困难，电容式电压互感器的暂态特性可能造成快速保护的误动作，超高压系统对互感器的体积、绝缘性能和价格等都是极大的挑战。大量复杂二次电缆容易导致直流接地引起的误动，零序电压引起的不正确动作，母线、失灵保护复杂的二次接线；信息的重复采集，通信协议无统一的标准，不同厂家设备不能互换，互操作，信息不能共享，造成重复投资；设备状态无法在线监测，无法实现设备的在线检修。

上述问题的存在一定程度上影响了变电站安全运行和设备维护管理，降低了信息的利用效率。随着数字技术的应用，其在电力系统中也如同其他行业一样为企业带来了革命性的技术更新。在变电站建设领域，自动化技术随着应用网络技术、开放协议、智能一次设备、电力信息接口标准化等产生了比较理想的技术解决方案。变电站自动化技术发展进入了数字化时代。

2智能变电站产生的背景

目前国内变电环节存在常规变电站和数字化变电站（或智能变电站）两大模式。常规变电站存在采集资源重复、存在多套系统、厂站设计和调试复杂、互操作性差、标准化规范化不足等问题；数字化变电站存在缺乏相关标准规范、过程层设备稳定性、可靠性有待验证、缺乏相关评估体系和手段等问题。这些都影响了变电站生产运行的效率，不利于电网安全运行水平的进一步提高。智能变电站充分体现了“互动化、自动化和信息化”的特点和需求，以数字化变电站为依托，通过采用最先进的数据采集和处理、计算机和通信等技术，建立整个变电站所有信息的数据采集、数据传输、数据分析及处理的数字化统一平台，实现变电站的自动采集、自动控制、运行状态自适应、设备状态检修、智能决策分析等方面的高级应用功能，大大提高了变电站的运行和管理水平。

数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。其中基于变电站通信网络与系统协议IEC61850标准支撑的全数字化变电站方案不但得到了电力企业用户的高度关注，同时也被广大电力装备生产制造厂家认可。智能变电站与数字化变电站相比，更蕴含了物理集成和逻辑集成。智能变电站的内涵即为变电站内数据采集、传输、控制等过程全部实现数字化并能达到智能化的要求，实现形式主要基于“数字化变电站”；设备高度集成；增加高级应用、一体化智能设备应用、在线监测应用、二次设备的一体化应用等功能。面向智能电网的需求，智能变电站注重可靠、集成、坚强、安全、高级互动功能。智能变电站的优点主要在于其实现了不同厂家的设备之间互操作性的问题，解决了二次回路接线复杂的问题，解决了控制电缆引起的电磁干扰问题，提高了变电站的安全可靠性，实现了变电站一二次设备的状态检修，降低了全寿命周期內的工程总体投资。

3智能变电站的建设任务

国家电网制定了2009～2020的规划，根据目前技术发展的现状，建设智能变电站分三步来实施。2009～2011年为试点阶段，2012～2015年为重点发展阶段，2016～2020年为全面推广阶段。在当前阶段，主要以数字化变电站技术为基础，探索并研究满足智能变电站要求的信息化和数字化技术；随着高级应用技术、在线监测技术及资产全寿命周期管理理论的发展，逐步突出变电站的智能化建设，逐步完善具有高级应用功能的智能变电站。

智能变电站已经是未来十年至二十年变电站技术的发展方向，今后智能变电站的建设与研究工作包括：

加强数字化变电站技术的跟踪和IEC 61850标准的研究，因为数字化变电站技术构建了智能变电站的底层技术。研究新型互感器技术，特别是电子式和光电式互感器的抗干扰性的措施，继续深入研究过程层通信和一次设备的数字化实现，同时进一步开展数字化变电站和智能变电站的示范性工程，将现有的研究成果与实际工程应用相结合，发现其应用重点的优势和不足，探索出适合新型电网应用、适应新技术发展的数字化变电站建设模式，然后逐步推广。在新建变电站和变电站改造项目中优先采用IEC61850标准，努力使在变电站内上达到统一的通信标准，深入研究通信技术中的以太网技术以及在变电站内的实施方案，逐步取消现有现场总线的通信方式，用工业以太网构建智能变电站的通信平台，为IEC 61850的全面应用奠定坚实的基础。加快在线监测和电气设备的智能控制技术的研究，在现有数字化一次设备的基础上，进一步融合适应智能电网需求的相关功能，与研发机构共同研制智能设备，并开展试点应用，总结经验。在现有较为成熟的数字化变电站基础上，对二次系统进行功能配置上的整合及相关数据整合，为智能变电站的高级应用功能夯实基础。结合智能调度技术的发展和运行的需要，开展适应于智能电网发展要求的状态检修、变电站高级应用、全寿命周期管理等方面的理论研究和技术实现的探索，制定相应实用化的技术应用方案。当具备技术条件时，在现有数字化变电站成熟的技术构架上实施智能化应用，使最终实现智能变电站的目标。

4结论

在我国，国家电网公司正在大力推进智能变电站的发展，制定了一系列标准，建设了示范工程，但许多关键技术仍处于成长期，部分技术尚不成熟，无法达到智能变电站技术标准的要求，因此制约着国家电网公司智能变电站的发展。南方电网公司从战略的高度把握智能电网发展的方向，大力推进智能电网的研究和建设。遵循“需求引导、整体规划、有序推进、重点突破”的16字原则，提出运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，建设一个覆盖城乡的智能、高效、可靠的绿色电网（简称cccgp，即3C绿色电网），并着手智能变电站的研究建设。作为复杂的智能化系统，智能变电站需经过多阶段、多目标发展才能完成。改造原有的变电站需要应用上的平稳过渡和重点技术突破，逐步达到完善。从我国的这两大电网公司的发展举措来看，因此，智能变电站的发展将为智能电网的建设奠定坚实基础。

参考文献

[1]张沛超,高翔.数字化变电站系统结构[J].电网技术,2006,30(24):73-77.

[2]钟连宏,粱异先.智能变电站技术应用[M].中国电力出版社.

[3]陈文升.智能变电站实现方式研究及展望[J].华东电力,2010.

作者简介

周易（1975—），女，重庆人，大专，主要从事电力工程方向。

作者：周易 左静

变电站自动化系统发展论文 篇2：

高压变电站自动化系统的发展

电力工业是国民经济的基础和命脉，我国对电力工业的发展一直非常重视。已经启动的为西部大开发和东部经济建设服务的“西电东送”，掀起了电力建设高潮。在这些电力建设工程中，超高电压等级变电站自动化系统占有重要的地位。有关部门对此也极为重视，专门出台了超高电压等级变电站自动化系统的模式化方案并推广实施。

一、目前超高压变电站自动化系统采用的主要模式

1.集中模式。是保护、监控、通信等自动化功能模块均在控制室集中布置，各模块从物理上联系较弱甚至毫无联系。

2.相对分散模式。是自动化系统设备按站内的电压等级或一次设备布置区域划分成几个相对独立的小区，在该小区内建设相应的设备小室，保护、监控等设备安装于设备小室中，主要通信控制器、直流、录波等设备仍集中安装在控制室，各小室之间以及与控制室之间均通过工业总线网络互联。这种模式从上世纪90年代后期开始得到大量应用。

3.分层分布分散模式亦即全监控制。是参照中低压变电站综合自动化的结构模式，除主变、母线和高压线路的保护测控制、中央信号、通信仍采用集中组屏外，出线、电容器的保护、监控等设备完全按设备间隔安装于就地的设备小室或直接安装在一次设备上，各模块之间采用标准局域总线和通信规约互联。

随着新技术的发展、新标准的制订、新应用需求的提出，还会出现与之相适应的新系统结构模式。

二、一种典型的超高压变电站自动化系统方案

按照全国电力调度规划的要求，电力自动化系统要实现主干通道光纤化、信息传输网络化、电网调度智能化、运行指标国际化、管理手段现代化的目标。在此总的要求下，结合多种模式站的优点，提出一种超高压变电站自动化系统的实现方案，简述如下。

整个系统的设计思想是分布分散或相对分散，即220KV/35KV的测控保护可按设备间隔或电压等级分散安装。

整个系统采用三级总线结构。站级总线采用标准高速以太网络，10MB/100MB/1GB自适应，并兼容即将推出的10GB以太网总线结构；设备级采用标准10MB以太网；间隔级采用已经业界验证过的QSPAN总线，既满足可靠性要求，又照顾了通用性。各级总线网络通信协议均采用TCP/IP。

系统的通信管理模块DEP-MTU采用主备结构，CPU为MOTOROLA的68360，另配置大容量的ROM/RAM，最多可配置32个RS-232/422/485串口，能够同时处理数十种不同类型的通信规约。

系统“黑盒子”采用专门设计的模块，CPU采用摩托罗拉公司的高性能32位68360，并配置16MB EPROM、32MB DRAM存贮器，能够保存最近的30000条完整的系统访问记录。同时，它还具有极强的物理特性，防火、防水、防震、防尘、抗砸、抗压、抗10000伏高电压长时间冲击。

三、超高压变电站自动化系统发展的新动向

随着微电子技术、计算机软硬件技术的发展，近年来超高压变电站自动化系统在以下几个方面都有不同程度的进展。

1.系统体系结构。由传统的单一的集中模式向与相对分散式、分层分布分散式多种体系结构模式转变，由传统的面向单个测量、控制对象向面向电网元件（如进线、出线、变压器、母线、电容器等）转变，由各功能单独考虑向系统功能综合考虑转变，由一味强调功能全面向更强调功能实用和高可靠性转变。

2.总线结构。无论是模块级、间隔级还是站级，均由专用、低速向通用、标准化、高速转变。

3.信息共享度。保护监控功能以及数据共享从逻辑上的结合越来越紧密，物理上的结合也将随着光电传感技术的不断发展和完善而更加紧密。

4.防误功能。逐步走向不再配备专门的“五防”闭锁硬件系统，而是把范围更广的综合防误操作功能结合在系统中，利用监控设备的智能逻辑来灵活实现网络级的防误操作。

5.安全性。随着技术开放度的提高、网络功能的渗透、以及国内外形势的复杂化，系统的安全性更显得特别重要。因此，除加强传统的安全机制外，还应专门配置变电站自动化系统“黑盒子”来记录自动化系统中的所有操作与通信的状况。

6.新型就地数字化互感器。ICE新标准草案推荐使用，这使得部分设备与间隔级的分界产生了变化。

7.通信方式。不管是站内模块与设备间的互联还是与主站系统之间的通信，均采用最新的通信技术，如无线、宽带、高速通道，彻底防止数字通道模拟使用、高速通道低速使用的弊端。

四、我国发展超高电压等级变电站自动化系统应采取的策略

为了使我国电力自动化系统的发展与国际同步，应时刻跟踪最新的技术发展动向和应用情况，迅速全面等同采用相关的国际标准，相机出台相应的指导性和规范性文件，有针对性地解决在实际工作中遇到的问题。同时，也要利用进入WTO的良机，吸收采用国际先进技术成果，借鉴国内外成功的经验，设计开发出性能优越、运行可靠、价格合理的完全具有自主知识产权的超高电压等级变电站自动化系统。实现这个目标，已经具备了必要的条件和基础，有关部门应给予必要的重视和相应的支持。

我国的变电站自动化已走过了一个漫长而曲折的过程，目前逐步趋向成熟和理性，这为超高压变电站自动化系统的发展创造了空前的良机。全面采用技术先进、运行可靠、结构合理、性能价格比高的自动化系统，必将为我国的电网运行带来可观的经济效益和社会效益。

（作者单位：陕西省地方电力物资总公司）

作者：吕亚雄

变电站自动化系统发展论文 篇3：

数字化变电站自动化系统的发展应用

【摘要】 数字化变电站自动化技术经过近年来的发展已经达到一定的水平，其中采用的自动化新技术，大大提高了电网建设的现代化水平，增强了输配电和电网调度的可能性，降低了变电站建设的总造价，这已经成为不争的事实。本文论述了数字化变电站综合自动化系统的特征、结构及其发展应用。

【关键词】 数字化 变电站 发展 应用

前言

技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统应运而生并逐步发展，对提高整个电力系统运行的可靠性和经济性起到极大的促进作用。

一、数字化变电站自动化系统的特点

1.1 智能化的一次设备

一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，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。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。

1.2 网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、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，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

1.3 自动化的运行管理系统

变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。

二、数字化变电站自动化系统的结构

在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/O部分；而在中低压变电站则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。

数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC6185A通信协议草案定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。各层次内部及层次之间采用高速网络通信。

2.1 过程层

过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：（1）电力运行实时的电气量检测；（2）运行设备的状态参数检测；（3）操作控制执行与驱动。

2.1.1电力运行的实时电气量检测

与传统的功能一样，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、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代，这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。

2.1.2运行设备的状态参数在线检测与统计

变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。

2.1.3操作控制的执行与驱动

操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控制，直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。又例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合，在零电流时分断等。

2.2间隔层

间隔层设备的主要功能是：

（1）汇总本间隔过程层实时数据信息；

（2）实施对一次设备保护控制功能；

（3）实施本间隔操作闭锁功能；

（4）实施操作同期及其他控制功能；

（5）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；

（6）承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。

2.3 站控层

站控层的主要任务是：

（1）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，按时登录历史数据库；

（2）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；

（3）接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；

（4）具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；

（5）具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；

（6）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；

（7） 具有（或备有）变电站故障自动分析和操作培训功能。

三、数字化变电站自动化系统中的网络选型

网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行一般是在同一个CPU控制下进行的，使得同步采样、A/D转换，运算、输出控制命令整个流程快速，简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的，如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。

如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网（ethernet）异军突起，已经进入工业自动化过程控制领域，固化OSI七层协议，速率达到100MHz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现，数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的

四、数字化变电站自动化系统发展中的主要问题

在三个层次中，数字化变电站自动化系统的研究正在自下而上逐步发展。目前研究的主要内容集中在过程层方面，诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。国外已有一定的成熟经验，国内的大专院校、科研院所以及有关厂家都投入了相当的人力进行开发研究，并且在某些方面取得了实质性的进展。但归纳起来，目前主要存在的问题是：

（1）研究开发过程中专业协作需要加强，比如智能化电器的研究至少存在机、电、光三个专业协同攻关；

（2）材料器件方面的缺陷及改进；

（3）试验设备、测试方法、检验标准，特别是EMC（电磁干扰与兼容）控制与试验还是薄弱环节。

五、结束语

数字化变电站自动化是一个系统工程，随着数字化变电站自动化功能技术难题的不断攻克，随着在实践应用中的不断磨合完善，可以坚信，在不太远的将来数字化变电站自动化系统将迎来一个蓬勃的发展应用期。

参 考 文 献

[1]蒋云鹏.关于数字化变电站技术的探讨[J].城市建设理论研究，2013（11）

[2]谷成，徐超，谢珂，陆伟.数字化技术在220kV变电站改造中的应用[J].电力系统保护与控制，2010，38（22）

[3]杨然静，白小会.数字化变电站技术的发展与应用[J].供用电，2010，27（1）

作者：严小东