变电站自动化技术论文

摘要：随着社会的不断发展以及计算机网络技术的不断进步，电压互感器及智能化开关等也开始越来越广泛地被应用在变电站自动化中，变电站自动化技术也实现了全数字化。数字化变电站自动化技术使得变电站更加智能化、数字化，有效提升了变电站运行的稳定性与高效性。变电站自动化系统的数字化发展已经成为今后发展的主流。下面是小编为大家整理的《变电站自动化技术论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

变电站自动化技术论文 篇1：

论数字化变电站自动化技术的应用

摘 要：随着经济的发展，科学技术的进步，使得数字化变电站自动化控制成为可能，并且数字化自动化技术运用于变电站可以提高变电站运行的安全性。对此，文章通过阐述数字化变电站结构功能和数字化变电站自动化技术应用的意义，分析数字化变电站自动化技术应用存在的问题，同时提出实现数字化变电站自动化的措施，为数字化变电站自动化技术的应用提供参考。

关键词：自动化技术 数字化变电站 数字化管理

在我国，随着网络技术的不断发展，数字化变电站成为一种趋势，所谓数字化变电站是指变电站内的一次电气设备之间进行数字通信，并且数字化一次设备、二次智能设备均符合相应的行业标准。从某种意义上说，数字化变电站实现了电子式互感器、开关设备的智能化、二次设备的网络化，在一定程度上简化了二次接线系统，同时弥补了排查传统变电站故障的不足，有利于提高设备运行的可靠性、安全性。

一、数字化变电站结构功能分析

从逻辑结构的角度来说，数字化变电站可分为过程层、间隔层、站控层，各层之间通过高速网络实现通信，具体功能如下：

1.过程层。过程层的功能主要分为三部分：首先，对电气量进行实时的检测，检测内容主要包括电流、电压、相位等；其次，在线检测与统计运行设备的状态参数，例如温度、压力、密度、绝缘等；第三，执行、驱动操作控制，控制主要涉及直流电源的充放电、调节变压器分接头等。

2.间隔层。与过程层相比，间隔层的功能主要是汇总过程层的实时数据信息，对一次设备实施保护控制等。

3.站控层。通过对全站的实时数据信息进行两级高速网络汇总，对数据库进行实时刷新，同时对历史数据库实施按时的登陆，进而在一定程度上向调度、控制中心传送相關数据信息，并将相关指令传达给间隔层、过程层，可以说，站控层具有站内监控、人机联系的功能。

二、数字化变电站自动化技术应用的意义

随着科学技术的发展，为发展数字化变电站自动化技术提供技术保障，在发展数字化变电站自动化技术的过程中，一方面需要实现数字化变电站的自动化功能，另一方面还要解决诸多技术性问题。从当前数字化变电站实际运营情况来看，凭借共享信息、实时交换设备信息、降低变电站运营成本等优势，推广数字化变电站自动化技术具有重要的意义。

1.数字化变电站可以共享统一的信息平台。基于国标通信的数字化变电站自动化技术，颠覆了传统的变电站管理模式，在一定程度上实现了电网一次设备的智能化、二次设备的网络化。对于数字化变电站来说，借助同一个通信网络，对站内所有保护、测控、计量、监控等系统传送电流、 电压等信息。在当前的社会环境下，利用统一的信息模型、功能模型等，一方面可以共享变电站信息，提高系统的互操作性，另一方面在运行系统和其他支持系统之间共享信息，进一步降低变电站的运营成本。

2.有利于扩大变电站规模、更新变电站功能。对于数字变电站自动化来说，各设备之间通过通信网络交换信息，在这一过程中，如果要扩大变电站的规模或者更新变电站的功能，在这种情况下，只需将新的设备接入到通信网络中，不需要更换原有的设备，这种方式可以有效节约资源，同时减少了投资，降低了变电站的运营成本。

3.提高站内电气设备运行的安全性、可靠性。对于传统的变电站来说，大多数数据通信通过电缆传输、接收等，一方面需要投入大量的电缆、人力等资源，另一方面增加了对这些设备的检修难度。与之相对应，数字化变电站则使用光纤传递信息，弥补了传统电磁兼容的难题，在高低压系统之间实现了电气的隔离，提高站内电气设备运行的安全性、可靠性。

4.提高了测量的精度。对于传统变电站来说，无论是电缆传输互感器输出的模拟信号，还是二次设备采集数据信息，都会存在不同程度的误差，进一步影响数据信息的精度。但是，对于数字化变电站自动化来说，则采用电子式互感器输出数字信号，无形中提升了数字信息的准确度，同时提高了保护系统、测量系统，以及计量系统的精度，在一定程度上提高了变电站的工作质量。

三、数字化变电站自动化技术应用存在的问题

受技术等因素的影响和制约，在应用数字化变电站自动化技术的过程中，依然存在一些问题，主要表现为：

1.技术层面。从系统论的角度来说，数字化变电站属于一个系统工程，在这一系统工程中，要实现数字化变电站的功能，需要攻关解决诸多技术问题，例如电子式互感器，由于在数字化变电站自动化技术的应用涉及电子式互感器，会增加运营成本，同时会增加部分高电压等级的电流互感器的波动范围，进而难以满足现场运行的需要。

2.保护层面。在保护校验方面，与传统的变电站相比，数字化变电站较为复杂，尤其在变电站运行过程中，对部分间隔保护校验存在一定的难度。从当前的技术水平来看，数字化保护所需的电流量、电压量无法通过常规的继电保护校验装置来提供，在这种情况下，由于电流量、电压量必须经过合并器处理才能进入保护装置，并且要完成试验需要自备合并器提供模拟试验所需的电流量和电压量，而这类保护校验难以实现。

3.可靠性层面。对于数字化变电站自动化技术来说，过程层的数字化，必然要增加相应的设备，进而增加相应的合并器。在这种情况下，必然加剧合并器交换数据的频率，进而影响系统的可靠性。在数字化变电站中，由于采用数字化传输信息，进而带来误码、保护动作延时等问题。同时，由于互感器自身工作方式的特殊性，进一步增加了互感器角差、比差现场试验的难度，甚至制约极性试验的进行。

四、实现数字化变电站自动化的措施

在数字化变电站中，应用自动化技术需要经历一个长期的过程，在这一过程需要考虑数字化变电站自动化技术与常规变电站技术之间的兼容性。

1.在过程层接入常规设备。数字化变电站自动化技术的应用，需要在过程层接入常规设备，通常情况下，常规设备主要包括互感器、断路器等设备，涉及的技术主要包括非常规互感器技术、智能断路器技术、智能断路器控制器技术等。通常情况下，可以通过常规互感器和常规断路器、常规互感器和智能断路器、非常规互感器和常规断路器三种方式接入常规设备。

2.过程总线。在数字化变电站中应用自动化技术，通过分离控制和测量数据，可以将通信系统合并到一起，进而在一定程度上降低间隔接线的复杂性。但是，由于间隔层设备需要两个以太网口，一个连接过程总线，另一个连接变电站总线。所以，可以选用网速为100 Mbit/s的以太网，实时将过程总线保护装置的跳闸命令发送到断路器，实现相应的操作。

3.合并过程总线和变电站总线。在数字化变电站中，由于过程总线、变电站总线都使用了以太网（该以太网基于MMS应用层通信堆栈），随着以太网技术的发展，通过联接变电总线构成通信网，进一步提高数字化变电站站内的通信质量。

五、结语

综上所述，随着科学技术的发展，变电站的数字化必将推动电网自动化技术的发展，有利于推广应用自动化技术，同时有利于提高站内设备运行的可靠性，并且有利于优化电网运行方式。在未来，数字化变电站自动化技术将朝着以光电式互感器、智能化集成开关、 智能变压器等方向发展，并且，随着科学技术的发展，将会出现智能变电站自动化系统，进一步实现变电站站内各层之间的一站式通信。

参考文献：

[1]于林娜.数字化变电站电力自动化技术特点、应用及发展[J].中国新技术新产品，2011-08-25.

[2]晁曙光.数字化变电站自动化技术在变电站中的应用分析[J].广东科技，2013-08-25.

[3]谭政军.IEC61850标准在闻堰220kV变电站中的应用研究[D].华北电力大学（北京），2009-11-01.

作者：左海龙

变电站自动化技术论文 篇2：

浅谈数字化变电站自动化技术

摘要：随着社会的不断发展以及计算机网络技术的不断进步，电压互感器及智能化开关等也开始越来越广泛地被应用在变电站自动化中，变电站自动化技术也实现了全数字化。数字化变电站自动化技术使得变电站更加智能化、数字化，有效提升了变电站运行的稳定性与高效性。变电站自动化系统的数字化发展已经成为今后发展的主流。基于此，本文介绍了数字化变电站的特征和结构，分析了数字化变电站自动化相关技术，并对其发展趋势进行了展望，仅供参考。

关键词：数字化;变电站;自动化技术

引言

变电站自动化技术经过10多年的发展已经达到一定的水平，在我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，从而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。然而，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即将出现。

一、数字化变电站的特征

（一）对一次设备的使用要求

数字化变电站是运用数字化的电气测量系统，通过电子式或光电式的互感器来实现电气信息的采集、传输、处理与输出，实现一次设备的数字转换，提高了对一次设备数字化、智能化的要求。

（二）对系统结构的要求

数字化变电站的建设标准IEC61850的特点是采用的层次化的结构体系，其结构形式分为三个层次，即过程层、间隔层、站控层，它们之间通过光纤来实现信号的传输，和传统的电缆比较，抗电磁干扰能力更强，接线简单，数据传输有明显的提高，保证了数据输出的安全性和实用性保证了各个系统设备的相互联系。

（三）应用自动化的管理系统

要达到一次设备数字化和网络化的要求，传统的变电站的信号传输方法已经无法满足现在的需求，电子式或者光电式互感器已经成为变电站信号传输的主流，它可以直接向外面提供数字式的光纤以太网网络接口，站内采用智能断路器和变压器等设备将数据传输出去。在一次设备的基础上加上智能终端设备从而来实行信号的转换。数字化变电站的二次设备除了具备一般数字设备所具有的特点外，同时对外光纤网络通信接口是它独特的功能。

二、数字化变电站的结构

（一）过程层

此层次主要有三个功能：功能一：检测电力运行过程中的电流、谐波分量、电压与相位等实时电气量，而电能量与有功等电气量主要是由间隔层设备完成计算操作。功能二：在线统计以及检测运行设备的状态参数，主要负责向上级报送机械特性、设备的工作状、温度以及压力等等参数。功能三：执行以及驱动操作控制。主要负责控制断路器及隔离开关的分合、控制直流电源的充放电等等。

（二）间隔层

此层次主要包括故障录波系统、保护测控系统与其他IED设备等等，其主要负责控制与保护一次设备、优先地控制数据采集、控制命令的发出与统计运算等操作，可以对本间隔过程层的实时数据信息给予合理有效地汇总，并且还具有承上启下的通信功能等等。

（三）站控层

此层次可以利用高速网络，实现对全站实时数据信息的汇总，从而实现对实时数据库的及时刷新。并且能够根据相关的规定，登录到历史数据库中，向控制或者调度中心传输相关的数据信息，同时能够将中心的控制命令传递到过程层以及间隔层。而且能够在线维护过程层以及间隔层的各项设备，可以对设备参数的各项功能进行在线修改以及组态。此外，其还可对站内当地的情况进行实时监控，并且具有人机联系的功能。

三、数字化变电站自动化相关技术分析

（一）智能化一次设备

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電缆被光电数字和光纤代替。智能化开关设备提供更完善的状态检测功能，节省了传统方案一次设备和二次设备之间的大量电缆，原来冗余控制回路如防跳、不一致、压力闭锁等回路得以简化和优化，取消了一次和二次之间的大量的端子排连接设计，简化了设计工作，一、二次界面清晰，联调与现场安装方便快捷，调试工作量减少人为出错率降低，投运时间缩短。

（二）网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备，全部基于标准化、模块化的微处理器设计制造，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，通过网络实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

四、数字化变电站自动化控制发展趋势

（一）过程层常规设备接入方案

过程层常规设备主要指互感器和断路器设备，具体应用就是采取非常规互感器技术和智能断路器技术，或智能断路器控制器技术，常规设备的接入方式主要有三种基本模式：常规互感器和常规断路器;常规互感器和智能断路器;非常规互感器和常规断路器。

（二）过程总线方案

控制和测量数据的分离通信系统将合并到一起，控制和测量数据的合并减少了间隔接线的复杂性，但间隔层IED设备需要两个以太网口分别与过程总线和变电站总线连接。由于传送了来自合并单元的数字化电气量测系统的瞬时值，此种通信方式更快。出于这个原因将使用100Mbit/s以太网，通过过程总线保护装置的跳闸命令被发送到断路器。

（三）过程总线和站总线合并方案

由于过程总线和变电站总线都使用了基于MMS应用层通信堆栈的以太网，和以太网的不断发展，使得变电总线联接构成一个通信网，并且不会影响变电站内部站的通信。

结束语

总之，数字化变电站综合自动化的实现，推动了电网自动化技术的进一步发展。数字化变电站是智能变电站的初级阶段。数字化变电站技术的发展将是个长期的过程，建设以光电式互感器、智能化集成开关、智能变压器等数字化一次设备和其他智能电子设备为基础的新型变电站自动化系统，实现数字化变电站站内各层间的无缝通信，最大限度地满足信息共享和系统集成的要求是数字化变电站技术的发展方向。数字化变电站自动化是一个系统工程，要实现全部数字化变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决。

参考文献

[1]曾湘聪.自动化技术在数字化变电站中的应用研究[J].数字技术与应用，2021，39（5）：3.

[2]王小奎.数字化变电站自动化技术的应用分析[J].今日自动化，2021（1）：3.

[3]侯建涛，段楠.浅谈电力系统变电站自动化调试与应用[J].科学与信息化，2020（1）：1.

作者：张茹 薛飞

变电站自动化技术论文 篇3：

变电站自动化技术发展现状及趋势

摘要： 隨着我国电力系统的不断普及，经济、科技水平也得到了显著提升，居民的生活得到了明显改善。鉴于发展电力工程所带来的诸多好处，我国 应当积极推行电力工程建设。而变电站作为电力系统的重要组成部分，担负着电能转化和电能重新分配的关键任务。因此，有关部门应当重点关注变电站 建设，并不断改革和创新相关技术，加速变电站升级。接下来本文将会重点介绍变电站自动化技术发展现状及趋势，并提出一些论点，希望能给相关人士 带来一些帮助。

关键词： 变电站;自动化技术;现状;趋势

变电站自动化技术的实施需要依靠现代通信技术和计算机技术，以此 为基础，连接变电站的二次设备，然后对其进行分析和组织，最终实现监 测、控制和协调等功能，保证变电站的正常运行。变电站自动化技术的应 用不仅能够代替人工进行作业，减少相关成本，而且可以提高变电站的运 行稳定性，降低了事故的发生概率。鉴于变电站自动化技术带来的各项好 处，研究变电站自动化技术具有重大实际意义。

1 变电站综合自动化系统的主要功能

变电站综合自动化系统主要包含六个方面的功能，并且分别体现在六 个不同的子系统之中，分别是：监控子系统;继电保护子系统;电压、无 功综合控制子系统;电力系统的低频减负荷控制子系统;备用电源自投控  制子系统; 通信子系统。这些子系统负责不同的工作， 彼此之间相互配合， 最终落实变电站的功能。

2 传统变电站自动化系统

2.1 系统结构

传统变电站自动化系统的结构大多是集中式，即采用不同层次的计算 机，然后对其外围接口进行扩展，然后以此为基础，集中采集变电站运行 过程中产生的各种类型的数据，包括模拟量、数字量和开关量等等，最后 再对这些信息进行集中处理运算，分别完成微机监控、微机保护和一些自 动控制等功能。该类型的变电站自动化系统的缺点明显，对于计算机性能 的要求较高，可扩性和可维护性也比较差，适用于中小型变电站，如果变 电站的规模比较大，采用该项系统将会大幅度提升系统检修的难度。还有两 种应用较为广泛的传统变电站自动化系统结构分别是分布式和分散分布式。

2.2 存在的问题

变电站自动化技术的应用虽然取得了显著的应用效果，但是在实际运 用过程中也发现了很多问题。首先， 一次和二次之间的信息交互模式并没 有得到更新，还在采取老式的电缆接线模式，这种方式的施工成本高，维 修难度大，维护成本高;其次，二次采集数据较一次数据而言重复性高， 数据采集效率低; 再次，变电站中存在多套系统，这些系统之间的连通性 较差，无法形成有效的数据共享，信息共享度低，这样就会导致后期信息 综合应用效果不佳;最后，系统配备了自动报警系统， 一旦系统发生故障 就会产生警告信息，但是由于系统缺乏有效的过滤机制，报警信息大量产 生就会对工作的人员的是工作产生干扰，影响问题的处理速度，这样可能 会导致问题进一步发酵，产生更加严重的后果。

3 数字化变电站

3.1 数字化变电站的概念

所谓数字化变电站，指在信息采集、传输、处理和输出各个过程都完 全实现数字化，主要变现为设备智能化、通信网络化等等。数字化变电站 的特点包括：①一次设备智能化。采用电子互感器、智能开关等数字化数 字输出设备。然后一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式 交换采样值、状态量、控制命令等信息。②二次设备网络化。改变传统的 电缆控制模式，采用通信网络技术和计算机技术进行控制，能够高效准确 完成各项指令。③运行管理系统自动化。该系统包含了多个子系统，分别 是自动监测系统、故障分析系统、程序化控制系统等等，通过这些系统能 够实现对故障的监测和锁定，以便于维修人员在第一时间锁定问题，这样 就能有效降低系统维护难度。

3.2 数字化变电站的主要技术特征

数据采集自动化：数字化变电站在收集信息时，采取的是数字化电气 量测系统，通过该系统可以实现对电流、电压等电气量的精确采集，保证 了采集信息的精度。在此基础之上， 一、二次采集的数据能够更好地进行 分辨，重复率也会明显降低，提高了数据采集效率。在这个前提下，常规 变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用将成功落实。系统分层分布化： 最传统的变电站自动化系统是集中式的， 然后经过逐渐发展， 提出了分布式变电站自动化系统，接着在此基础上进行了更新，提出了分 层分布式变电站自动化系统，该系统的功能逐渐完善， 具有成熟的网络通 信技术和开放式互联规约，收集和处理信息功能完善， 反应速度较快。根 据物理规则，数字化变电站自动化系统可以划分为两种类型，分别是智能 化的一次设备和网络化的二次设备。从逻辑结构上看， 也可以将其分为过 程层、间隔层、站控层三个结构，这三个结构层次之间采取高速网络进行 通信，彼此之间的联系较为紧密。信息交互网络化与信息应用集成化：从 系统结构来看，传统变电站自动化系统在运行过程中会涉及到高电压和高 电流，系统安全系数较低。而数字化变电站自动化系统采用的是新型互感 器，能够将原本的高电压和高电流转变成数字信号，这样一来，系统内部 的功率也明显降低。站内设备之间通过高速网络进行信息交互，二次设备 不出现功能重复的 I/O 接口，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，以 实现数据及资源共享。

3.2.1 操作设备智能化

数字化变电站自动化系统所采用的设备智能化水平明显提升，以高压 断路器二次系统为例，该系统是以微机、电子电力技术和新型传感器为基 础建立起来的。高压断路器的工作由微机进行掌控，具有更高的自主性和 智能性，能够根据系统实际运行状况对断路器进行控制，准确度高，保证 了系统的稳定运行。

3.2.2LPCT 的测量原理和检验仪的外型

LPCT 是一种具有低功率输出特性的电磁式电流互感器， 它的出现具有 里程碑的意义，确立了未来电磁式电流互感器的发展方向。它本身也具有 良好的性能，如果能对其进行合理利用，能够有效优化变电站自动化系统 的结构，促进系统结构的改革创新， 提高系统运行效率。能够实现这种作 用， 和它本身的特点分不开。首先， LPCT 的输出一般是直接提供给电子电 路，所以二次负载比较小;其次，其铁心一般采用微晶合金等高导磁性材 料，在较小的铁心截面下，就能够满足测量准确度的要求。

3.3IEC61850 标准

该标准由国际电工委员会制定，是一种通信标准。该标准贯彻了整个 配电过程，从电力系统中心到变电站，再到配电自动化，整个过程都是按 照这个通信标准执行的。和传统通信标准相比， IEC61850 标准具有明显优 势，主要体现在以下几个方面：①使用面向对象建模技术;②使用分布、 分层体系;③使用抽象通信服务接口;④具有互操作性。

4 结束语

综上所述，我国的电力系统规模正在不断扩大，国内居民用电也基本  得到了普及。随着用户数量的不断增加，也给电力系统的稳定性提出了巨  大挑战。变电站作为电力系统的核心，有关部门应当从变电站入手，创新  变电站自动化系统，促进变电站自动化系统朝着数字化方向发展。数字化  变电站自动化系统较传统变电站自动化系统有很大提升， 优化了数据采集、 传输、处理和输出过程，保证了各项数据的准确性，为系统的稳定运行奠  定了坚实的基础。

参考文献：

[1]陈雨桐.变电站综合自动化技术发展前景研究[J].无线互联科技， 2021， 18（15）：76-77.

[2]俞飞.变电站综合自动化技术发展趋势[J].电脑知識与技术， 2020， 16 （15） ：267-268.

[3]朱雅楠.简析变电站自动化技术的发展现状及趋势[J].南方农机， 2020， 51（03）：236.

[4]胡裕民.变电站综合自动化技术探讨[J].科技创新导报， 2019， 16（36）：168-169.

作者：胡一帆　封竺伶　王思然