摘要：隨著電網的不斷發展和電力市場改革的深入，人們對電網安全經濟運行和供電質量的要求越來越高。變電站作為輸配電系統的信息源和執行終端，要求提供的信息量和實現的集成控制越來越多，數字化、信息化以及信息模型化的要求越來越迫切。因此，數字化變電站將成為變電站自動化的發展方向。本文就數字化變電站自動化系統相關問題進行了探討。
　　關鍵詞：數字化，變電站，系統
　　
　　一、變電站自動化系統概述
　　變電站作為電網中的關鍵節點，擔負著電能輸配電的控制、管理的任務，其運行的安全可靠性對保證整個電力系統的穩定運行及可靠供電具有重要的作用。具備繼電保護、監控和遠動等功能的變電站自動化系統(SubstationAutomationSystem，SAS)是保證上述任務完成的基礎。
　　 而傳統的SAS并不能很好地滿足這些要求，它存在如下不足：首先，信息建模缺乏統一的規范，IED之間相對獨立，來自不同信息采集單元的設備信息無法實現共享，形成了各種“信息孤島”現象；其次，缺乏統一的功能和接口規范，不同廠家的IED缺乏互操作性，進一步導致系統的可擴展性差；最后，系統可靠性受二次電纜影響，實際運行中因二次電纜引起的保護不正確動作率較高。因此，基于這些技術的數字化變電站系統(DigitalSubstationAutomationSystem，DSAS)成為變電站自動化的發展方向已成為共識。
　　二、數字化變電站自動化系統的特征
　　 數字化變電站的概念是隨著數字式過程層設備的誕生而出現的。在實現過程層數字化、信息共享化的基礎上，數字化變電站強調SAS整體的信息化、統一模型化和站內EID之間、變電站與控制中心之間協同操作、集成應用的能力。未來的SAS將以輸配電系統的統一信息源和執行終端、自動化功能的協調和集成為目標，從數字化的趨勢出發進行建設。目前，數字化變電站尚未有嚴格定義，但普遍認為它大致應具備以下幾項形態特征：
　　 1.變電站層次化
　　 根據不同功能，變電站在邏輯結構上劃分為變電站層、間隔層和過程層。變電站層的功能是利用全站的數據對全站的一次設備進行監視和控制及與遠方控制中心進行數據交換。間隔層的功能是利用本間隔的數據對本間隔的一次設備進行保護和控制。過程層的功能是實現所有與一次設備接口相關的功能，包括開入/開出、模擬量采樣等；過程層是專門針對數字式過程層設備劃分的，它分擔了常規變電站間隔層的部分功能。
　　 2.過程層設備數字化
　　 一次設備被檢測信號回路采用電子式互感器(ECT、EVT)，被控制驅動回路采用綜合業務數字網(ISG)，運行控制操作過程經網絡通信方式以信息報文的方式實現，常規的強電模擬信號測量電纜和控制電纜被數字光纖所取代。
　　 3.間隔層設備網絡化
　　 間隔層設備，包括繼電保護、防誤閉鎖、測控、遠動、故障錄波、電壓無功調節、同期操作和在線監測等裝置均基于標準化、模塊化的微處理器設計制造；設備與過程層、變電站層和設備之間均通過高速通信網絡交互信息。由于過程層設備數字化，常規間隔層設備的開入/開出、模擬量輸入等外部接口均被通信接口所取代。
　　 4.運行管理自動化
　　電力生產運行數據、狀態記錄統計無紙化；信息分層、分流交換自動化；變電站運行發生故障時能即時提供故障分析報告，指出故障原因和處理意見；系統能自動發出變電站設備檢修報告，即常規的變電站設備“定期檢修”改變為“狀態檢修”。
　　三、數字化變電站自動化系統的功能
　　為了保證互操作的實現，應該對DSAS應實現的功能達成共識。國際大電網委員會（CIGRE）的34.03工作組（WG34.03）在關于變電站的數據流的報告中，分析了變電站自動化需要完成的63種功能，從系統的觀點出發可以分為以下功能組：控制功能；監視功能；繼電保護功能；與繼電保護有關的功能（如故障錄波、故障測距、小電流接地選線等）；測量表計功能（如三相智能式電子電費計量等）；接口功能（如與微機五防、繼電保護、電能計量、全球定位系統（GPS）等IED的接口）；自動控制功能（如有載調壓變壓器分接頭和并聯補償電容器的綜合控制、電力系統低頻減載、靜止無功補償器控制、配網系統故障分段隔離、非故障段恢復供電與網絡重組等）；遠動功能；系統控制功能（與主站通信，當地SCADA等）。
　　四、數字化變電站自動化系統的結構
　　IEC61850標準基于可交換的網絡技術定義了站級和過程層兩種總線結構：站級總線將所有間隔集合到站級監控管理層，并且在相互之間傳遞主要的控制信息，例如測量，聯閉鎖等(典型應用包括MMS站級到間隔級的信息交換和GOOSE間隔級之間的信息交換)；過程層總線連接間隔層和過程層IED設備，并傳輸用于保護裝置的實時采樣數據(SV)。
　　由于IEC61850標準并未規定網絡拓撲，因此無論是樹型網、星型網或者環網結構都是適用的，甚至站級總線和過程層總線都可以使用同一物理網絡。作為站級總線，在大型變電站系統中，對于各個不同的電壓等級一般采用環網加交換機形式，用于連接所有的主保護設備、后備保護和控制設備。在大型變電站系統中，各電壓等級的環網通過樹型結構連接到站級總線當中，從而使站級總線呈現出一種混合的樹型和環型網絡拓撲結構。站級總線和過程總線對于時間的要求是有嚴格區別的，它決定了冗余網絡結構的不同應用方式。當在站級總線上僅僅傳輸控制命令的時候，它可以容許100ms的網絡傳輸延時，當傳輸互聯、跳閘及反向閉鎖信號時，它們要求網絡的傳輸延時不能超過2ms。然而最糟糕的情況已經實際出現過，在極端情況下，當控制命令序列執行時，它要求網絡延時不能超過0ms。過程總線由于要傳輸實時采樣數據，無論在正�；驑O端情況下，它要求的網絡傳輸延時不能超過4ms。
　　參考文獻：
　　[1]高翔.數字化變電站應用技術.北京:中國電力出版社,2008.
　　[2]徐立子.變電站自動化系統的分析和實施.電網技術,2000,24(05):25-29.