什么是数字化变电站 第一部分概要_数字化变电站简介
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大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 什么是数字化变电站
摘要：本文主要介绍数字化变电站的概念、组成、优势和主要组成部件等知识，通过讲述相关数字化变电站知识达到普及运行人员基础知识的目的。关键词：数字化变电站、电子互感器，光电互感器、合并器
一、概念
数字化变电站指信息采集、传输、处理、输出、执行过程完全数字化的变电站。具体是指变电站内一次电气设备和二次电子装置均实现数字化通信，并具有全站统一的数据模型和数据通信平台，在此平台的基础上实现智能装置之间的互操作性。
二、数字化变电站系统的组成 数字化变电站系统由以下部件组成 • 数字式光电互感器 • 数字式断路器智能单元 • 数字式变压器智能单元 • 电子式多功能电能表 • 数字式变压器保护装置 • 数字式线路保护装置 • 数字式断路器保护装置 • 数字式母线保护装置
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数字式综合测控装置 光纤信号传输装置 通信服务器 微机高频信号传输装置 • 变电站自动化监控系统
三、数字化变电站自动化系统特征： ⏹ 分层分布式机构（三层式）
⏹ IEC61850通信协议，标准化建模
⏹ 智能化一次设备－电子式CP/PT、智能开关 ⏹ 网络化的二次设备
⏹ 集成化的应用信息资源，提高运行管理自动化水平
四、数字化变电站的优势
1、数字化变电站的优势 • 共享统一的信息平台
• 简化信息传输通道 • 提高信号传输的可靠性 • 提升系统精度
• 避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题 • 解决设备间的互操作问题 • 进一步提高自动化和管理水平 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 • 减少变电站生命周期成本
五、变电站实现数字化意义：
1、技术上 ✓ 可以减少设备的退出次数和退出时间，提高设备的可用性 ✓ 减少自动化设备数量，简化二次接线，提高系统的可靠性 ✓ 设备的维护和更新更加方便，减少投运时间，提高工作效率 ✓ 可以方便变电站的扩建及自动化系统的扩充 ✓ 新功能的实现及性能的提高
2、经济上 ✓ 信息在各运行系统之间的共享，减少重复建设和投资 ✓ 减少占地面积，从而减少基建投资
✓ 减少变电站寿命周期内的总体成本，初期建设成本和运行维护成本
六、国际国内数字化变电站发展情况
• 国外自十年前开始数字化变电站的理论研究，IEC TC57技术委员会1996年开始着手建立变电站通信网络和系统规约IEC61850，ABB、西门子、AREVA、GE等公司已经投入数字化变电站系统的研发工作,目前国际上数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用阶段。
• 国家十一五规划中明确指出“推广数字化变电站”。
• 国网公司制定了未来5年内研究和推广数字化变电站技术的实施方案，先后有20多个网、省局申报了数字化变电站示范工程项目。
• 南网公司成立了数字化研究中心，同时开展了数字化变电站示范站的建设工作。
七、数字化变电站系统结构： 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料
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八、关键一次部件：光学与电子式互感器
1、光学与电子式互感器
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电 子 式 互 感 器 工 作 示 意 图 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料
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2、Rogowski线圈结构及原理 e(t)=-dΦ⎛di⎫=-k ⎪dt⎝dt⎭ 原理优势： 频率响应好 线性度好 暂态特性好 无磁滞
大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 光 学 互 感 器 工 作 示
意 图
10kV～500kV
系列光电互感器
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4、非常规互感器主要优点： ⏹ 优良的绝缘性能，造价低
⏹ 不含铁心，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题 ⏹ 低压侧无开路高压危险 ⏹ ⏹ ⏹ ⏹
暂态响应范围大、频率响应范围宽
没有因充油而产生易燃、易爆炸等危险 体积小、重量轻，运输方便 抗电磁干扰能力强
⏹ 具有光学敏感和光纤传输的优点，例如耐腐蚀、耐老化等 ⏹ 以弱功率数字量输出，非常适合微机保护装置的需要
5、非常规互感器对二次回路的影响：
⏹ 光缆本身不存在极性问题，因此，无需校验电流或电压互感器的极性，极性仅仅由
安装位置决定。
⏹ 不存在绝缘电阻问题，无需测试回路的绝缘电阻。
⏹ 传统互感器采用的是电信号传输方式，任何电路的交叉或错接将使保护装置无法正
常工作，采用非常规互感器后，数据的传输均带有标记，确保不会使用错误的数据，无需进行二次回路接线检查，减少了原来繁重的查线工作。
⏹ 由于取消了电通道信号传输，整个二次光缆传输回路是完全绝缘的，没有接地的要
求，减少了现场查接地的工作量。
⏹ 传统的互感器由于受容量限制。采用非常规互感器后，合并单元是分别输出信号给
不同的装置的，只要合并单元的输出接口数量足够，即可满足使用需求，不存在容量要求限制。
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⏹ 非常规互感器不存在TA饱和及断线问题，而原来的保护装置对于TA断线和饱和均有不同的检测原理和相应的闭锁逻辑，该部分程序内容可以省略，也就减少了现场针对TA断线和饱和的试验项目。
6、非常规互感器对保护的影响： ⏹ 促进保护新原理的研究。
传统的互感器由于频响范围较窄而不能完全再现一次电流波形, 而电子式互感器测量的频响范围宽, 能够真实地反映一些高频信号, 可以为暂态量保护提供可靠的数据, 从而促进它的发展。⏹ 提高继电保护的可靠性。
CT饱和一直是影响保护正确动作的重要因素。由于电子式互感器不含铁芯, 它在一次大电流下不会饱和, 在大的动态范围内能保持良好的线性, 因而其二次侧能正确地反映一次的电流值。⏹ 为保护提供新的功能。
由于电子式互感器的动态范围大, 正常和故障时均可较准确反映一次大电流的值, 因此许多测量的功能可在保护中实现。⏹ 提高现场的安全性。
进出电子式互感器的都是光信号, 因此二次侧开路时不会产生危险的高电压, 保证了现场人员的安全和设备的可靠性。
7、电子式互感器优点
⏹ 互感器的高低压部分通过光纤连接，没有电气联系，绝缘距离约等于互感器整体高度；
⏹ 无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特性好，不受环境因素影响； ⏹ 数字信号通过光纤传输，增强了抗EMI性能，数据可靠性大大提高； ⏹ 无传统二次负荷概念；
⏹ 高低压部分的光电隔离，使得电流互感器二次开路、电压互感器二次短路可能导致危及设备或人身安全等问题不复存在。
⏹ 高压侧采集器单元的工作电源同时由取能线圈和激光电源提供，两者动态自检，互为热备用；
⏹ 以绝缘脂替代了传统互感器的油或SF6，避免了传统充油互感器渗漏油现象，也避免了SF6互感器的SF6气体的渗漏气现象；
⏹ 固体绝缘保证了互感器绝缘性能更加稳定，无需检压检漏，运行过程中免维护。⏹ 互感器可直接提供诸如断线等各种故障信息，二次设备接收后可闭锁保护； ⏹ 自检功能完备，若出现通讯故障或光电互感器故障，保护装置将会因错误标或收不到校验码正确的数据而可以直接判断出互感器异常； ⏹ 输出遵循IEC61850-9标准格式；
⏹ 可接收传统互感器的模拟量输入，本机完成模数转换并通过光纤以太网输出，完成光电互感器和传统互感器的混合使用；
⏹ 在高压和超高压中，光电互感器的制造成本和综合运行成本具有明显优势，高性价比体现得尤其显著。
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大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 电子式互感器 电 子 式 互 感 器 实 物 图
一
电子式互感器 电 子 式 互 感 器 实 物 图
二GIS-VCT 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 外观比较
⏹
⏹右图前为开关中间为220kV光 电电流互感器
OET722 后为电磁式电 流互感器
⏹
九、关键一次部件：智能开关
1、智能化操作功能的断路器：
⏹ 由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构的辅
助开关和辅助继电器。可按电压波形控制跳、合闸角度，精确控制跳、合闸 大毛毛虫★倾情搜集★精品资料
大毛毛虫★倾情搜集★精品资料 过程的时间，减少瞬时过电压幅值。
⏹ 断路器操作所需的各种信息由装在断路器设备内的数字化控制装置直接处理，使断路器装置能独立地执行其当地功能，而不依赖于变电站级的控制系统。⏹ 新型传感器与数字化控制装置相配合，独立采集运行数据，可检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障之前发出报警信号，以便采取措施避免事故发生。⏹ 断路器具有数字化接口，可收发GOOSE消息以实现开关控制。大毛毛虫★倾情搜集★精品资料
