【正文】 并器上得到體現(xiàn)，同時，主變差動保護、高低側(cè)后備保護、錄波裝置、電度表、測控裝置及備自投等設(shè)施均可以在這些設(shè)施上加以體現(xiàn)。其地位以及作用都非常之高。我國也積極地吸收國外的成功經(jīng)驗，密切地留意 IEC61850 的發(fā)展?fàn)顩r。 國外的這 一類系統(tǒng)主要表現(xiàn)出如下的幾個特征：分層分布式是最為明顯的優(yōu)點；組合的關(guān)系上 ，又主要包括站控級以及元件 /間隔級 2 個部分； 星形光纖的連接方式 是站控級電壓以及元件 /間隔級之間主要采取的途徑。 譬如 ， 在保護以及監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)的新技術(shù)的開發(fā)階段以及試驗階段，具有代表性的有美國西屋電氣公司、美國電力科學(xué)研究院（ EPRI）共同監(jiān)制的 SPCS 變電站，即具有保護以及監(jiān)控的能力，同時也含納了綜合性質(zhì)的自動化體系 [1]。尤其是數(shù)字化的模式，更是在原先的基礎(chǔ)上帶來了極大的改進，用戶所采取解決應(yīng)用問題的方法更加先進，相應(yīng)的經(jīng)濟效益以及管理 水平上都比原先有了很大的提高。導(dǎo)致繼電保護事故主要有定值問題、電源問題、 TA飽和問題、抗干擾問題、保護性能問題、插件絕緣問題、軟件版本問題、高頻收發(fā)信機問題等。譬如， 美國能源部 在 《 Grid 2030》中這樣定義 ： 電力傳輸網(wǎng)絡(luò) 本身具有鮮明的自動化特點 ， 同時，可以對使用者以及電網(wǎng)節(jié)點的特點加以 監(jiān)視 與 控制 ，從而對 電廠 至 終端用戶 的 輸配電 流程 中 全部 節(jié)點間的信 息 及其電能 做好相關(guān)互動的 流動 工作 。 再其次，探析數(shù)字化變電站繼電保護站域集中式構(gòu)成方案。 具體而言，本文主要從如下的幾個方面加以展開： 首先，是關(guān)于本論文選題的意義及其背景，包括智能電網(wǎng)、信息化、繼電保護作用等方面加以展開，同時也論及了本課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以 及本文的主要工作。 其次，系統(tǒng)化地研究數(shù)字化變電站及其繼電保護的特點。對具體實施的保護方案加以探究，對比地研究 2 種方案。 根據(jù) 中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟 的規(guī)定 ：智能電網(wǎng) 并非是單一性的，而含納了諸多的元素，具體主要有： 智能變電站 、 智能配電網(wǎng) 、 智能電能表 、 智能交互終端 、 智能調(diào)度 、 智能家電 、 智能用電樓宇 、 智能城市用電網(wǎng) 、 智能發(fā)電系統(tǒng) 以及 新型儲能系統(tǒng)。 電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)營的項目內(nèi)容也不再僅僅地局限于以往單 純性地注重安全電力生產(chǎn)的模式過渡到全方位 的社會化經(jīng)濟運作模式。整個 電網(wǎng)組織機構(gòu)的工作效率也比原先提高了 ：無論是在確定新的標(biāo)準(zhǔn)方面，抑或是在具體規(guī)章制度的實施、操作方面，都大大地提高了效率，從而為電力帶來了較大的經(jīng)濟效益。 當(dāng) 下 ，日本的日立、三菱、東芝等著名的 3 家公司，分別與國際的一些著名的大型電氣公司建立了變 電站綜合自動化結(jié)構(gòu)體系（也可以稱之為保護和監(jiān)控一體化設(shè)備）的合作關(guān)系，諸如美國的通用電氣 A 公司（ GE）和西屋電氣公司（ Westinghouse）、德國西門子公司（ SIEMENS） EG 公司、法國阿爾斯通公司（ ALSTHOM）、瑞士的 Landis + Gyr 公司以及瑞士的 ABB 公司。而繼電保護設(shè)備則通常安裝于地下，光纖也是連接主控 室以及各級別電壓配電設(shè)備之間的唯一性設(shè)施，而強電控制電纜則并不能直接性地作為主控室的連接方式，其作用在于盡可能地節(jié)省不必要的設(shè)施裝備，進而這樣節(jié)約了原本可能占據(jù)的空間，譬如影響主控室內(nèi)計算機體系以及相關(guān)的電子元器件的干擾負面作用，從而強化了運作的水準(zhǔn)及其安全性能。全國電力系統(tǒng)管理及其信息交換標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會也將這一些變化納入到了相關(guān)的組織機構(gòu)體系之中。當(dāng)然，由于變電站本身具有相異的特征，在具體展開保護措施的過程中，也應(yīng)該根據(jù)實際的情況來加以落實。合并器能夠直接為主變高低測電度表提供數(shù)字接口，且還能夠為主變差動保護、錄波等其他相關(guān)的設(shè)施經(jīng)由合并器之后為 數(shù)字接口設(shè)計必需的通道。 這 2 套系統(tǒng)保護裝置經(jīng)常形成內(nèi)在的統(tǒng)一體，即并不是單一性地運用于裝置體系之中，而是輪流使用，且能夠單獨性地使用，并最終退出檢修的環(huán)節(jié)。而中等規(guī)模變電站的系統(tǒng)保護裝置往往需要配備 10 個光纖接口。在數(shù)字化變電站體系之中， 變電站一、二次設(shè)施是數(shù)字化主要的部分，前提條件為高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺，在對數(shù)字化信息展開標(biāo)準(zhǔn)化的過程中，信息共享以及相互操作的 過程中，要做好測量監(jiān)視、控制保護研究信息保護等自動化功能等諸多的工作，從而構(gòu)建起相應(yīng)的變電站組織機構(gòu)。 變電站二次系統(tǒng)的信息應(yīng)用模式是其最具有標(biāo)志性的方面，如若其出現(xiàn)了較大程度的變化，那么可以斷定變電站實現(xiàn)了二次系統(tǒng)的信息應(yīng)用模式。 當(dāng)然， IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)真正頒行也經(jīng)過了較為長時間的醞釀過程。較具有代表性的過程層設(shè)施則有如下幾個主要設(shè)施：遠方I/O、智能傳感器及其相關(guān)的執(zhí)行器等。 國內(nèi)的相關(guān)專家也對數(shù)字化變電站技術(shù)以及 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)引起了關(guān)注，并積極地開展 相關(guān)的討論來確保其順利地展開、實施。同時，間隔層與過程層之間也同樣存在著相類似的關(guān)系，即網(wǎng)絡(luò)映射成串行單向多點抑或是點對點傳輸網(wǎng)絡(luò)（ IEC6185091）抑或是映射成基于 標(biāo)準(zhǔn)的過程總線（ IEC6185092） （ Part72， Part8/9）。而單個服務(wù)器之中又包含了數(shù)量不等的邏輯設(shè)施。在具體進行的過程中，需要留意到時間與資金等因素可能對其產(chǎn)生的影響。 IEC 6185072 對所必需的通信服務(wù)結(jié)構(gòu)體系做好了必要的模型建構(gòu)，諸 如服務(wù)器、邏輯設(shè)施、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)集等多種類型的模型結(jié)構(gòu)。過程層以及過程總線通信定義的提出，可以說是 IEC 61850 突破了原先慣常的通信協(xié)議體系（如），獲得了新生。其中，無源型電 子式互感器主要有基于法拉第效應(yīng)磁光變換原理以及普拉克效應(yīng)電光變換原理，主要針對的是雙折射以及光學(xué)材料溫度穩(wěn)定性的問題；而有源型電子式互感器則主要含納了無鐵心的空心線圈電流互感器、電阻分壓以及阻容分壓的電壓互感器等類型。 （ 3）組合式開關(guān)設(shè)備 對比以往封閉式組合電器 GIS 來看，緊湊型組合式開關(guān)設(shè)施的優(yōu)點便凸顯出來了，即在占地的面積大小方面以及開支上都有一定的優(yōu)勢。 大多數(shù)采用的是共時性地搜集多路電子式互感器輸出的信息，并根據(jù)一定的規(guī)則將這些信息傳遞給相應(yīng)的保護、測控設(shè)施。 （ 2）采樣同步 對于采樣值同步的實現(xiàn)， IEC600448 提供了兩種方法：插值法和同步時鐘法，而 IEC6185091 只支持時鐘同步法。采樣值同步的同步手段不能作者簡介 14 單一，以免因唯一的同步源（信號 1）丟失而導(dǎo)致保護退出運行。為實現(xiàn) GOOSE 報文的實時傳輸，必須對協(xié)議堆棧傳輸進行優(yōu)化，與其它報文（如事件記錄、報告等）傳輸映射實現(xiàn)不同， GOOSE報文的映射實現(xiàn)不經(jīng) TCP/IP 協(xié)議，而僅僅只用了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織開放系統(tǒng)互聯(lián)（ ISO/OSI）中的 4 層，即由應(yīng)用層傳輸表示層（ 編碼）后，直接映射到底層（數(shù)據(jù)鏈路層和物理層）。遠動機、保護信息子站與后臺系統(tǒng)之間相互獨立，互不影響。此外，設(shè)置一套 GPS 對時設(shè)備，實現(xiàn)變電站內(nèi)統(tǒng)一對時。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述在數(shù)據(jù)源就 對數(shù)據(jù)進行自我描述，傳輸?shù)浇邮芊降臄?shù)據(jù)都帶有自我說明，不需要再對數(shù)據(jù)進行工程物理量對應(yīng)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換等工作。這些服務(wù)模型定義了通信對象及如何對這些對象進行訪問。然傳感模塊到合并單元之間為光纖聯(lián)系，采用規(guī)約傳送，合并單元到各二次設(shè)備必間 可采用光纖點對點串行通訊或者光 纖以太 網(wǎng)，傳 輸規(guī)約可 采用 IEC600448 、 IEC618509l 或IEC6185092 傳送。每組傳感器包括一個電容分壓器、一個低功率鐵芯線圈和一個空芯線圈。(2)動態(tài)范圍小，當(dāng)電流較大時， CT 會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象， CT 的飽和會影響二次保護設(shè)備正確識別故障 。一次設(shè)備和二次設(shè)備間用光纖傳輸數(shù)字編碼信息的方式交換采樣值、狀態(tài)量、控制命令等信息。己成為變電站自動化領(lǐng)域統(tǒng)一的、權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)體系，是數(shù)字化變電站實現(xiàn)無縫通信和互操作性的基礎(chǔ)。其他環(huán)節(jié)（信號處理、保護原理和算法等）并無本質(zhì)差異，目前國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品如 DTSD/DSSD1056 數(shù)字式電能表、 PSL600 數(shù)字式線路保護裝置、 PSL630 數(shù)字式斷路器保護裝置、 PST1200 系列變壓器保護裝置、SGB750 數(shù)字式母線保護裝置都有現(xiàn)場運行經(jīng)驗。 數(shù)字化變電站內(nèi)一次設(shè)備 (斷路器、變壓器等 )的智能化和數(shù)字化要求一次設(shè)備除了具備傳統(tǒng)功能外，還應(yīng)兼有在線狀態(tài)監(jiān)測、智能控制和數(shù)字接口等功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運行的實時狀態(tài)評估，并通過 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)與其他設(shè)備的數(shù)字式信息交互，以滿足設(shè)備互操作性要求。 運行管理的影響 變電所運行人員誤操作是影響安全運行最大的不穩(wěn)定因素。 （ 5）程序化操作暫停后系統(tǒng)可記錄程序化操作斷面，如異常情況消除后可在斷面處繼續(xù)執(zhí)行，如異常不能消除，則采用圖形開票，人工操作將設(shè)備返回原狀態(tài)。程序化操作執(zhí) 行前，系統(tǒng)自行將整張票重新模擬預(yù)演一遍，預(yù)演正確后繼續(xù)執(zhí)行未執(zhí)行的操作步驟。同時，變電所實現(xiàn)程序化操作將大大提高運行人員的倒閘操作效率，為變電所實現(xiàn)無人（少人）值班創(chuàng)造條件。 除了斷路器設(shè)備外，目前其他一次設(shè)備 (變壓器、高抗、避雷器等 )還沒有完全智能化產(chǎn)品的報道。 （ 3）過程層設(shè)備 過程層設(shè)備包括電子式互感器、斷路器和變壓器等高壓一次設(shè)備及其智能終端，主要實現(xiàn)信號的采 集和對系統(tǒng)的操作控制。長期以來，變電站自動化系統(tǒng)通信、站內(nèi)設(shè)備描述等規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的差異，導(dǎo)致設(shè)備之間互操作性差，成為了變電站自動化技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”。 3)運行管理系統(tǒng)自動化 應(yīng)包括自動故障分析系統(tǒng)、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測系 統(tǒng)和程序化控制系統(tǒng)等自動化系統(tǒng)，提升自動化水平，減少運行維護的難度和工作量。 由于現(xiàn)代電子設(shè)備要求的輸入功率很低， LPCT 可以為此實現(xiàn)體積較小但測量范圍卻較廣的設(shè)計方案。因此不應(yīng)在變電站內(nèi)各電壓等級都盲目地推廣和應(yīng)用電子式互感器。 數(shù)字式互感器接口的保護及測控系統(tǒng)雖然是新一代產(chǎn)品，但保護原理與已經(jīng)得到大量應(yīng)用的傳統(tǒng)保護相同，采樣取自合并單元的數(shù)字信號，而不再像傳統(tǒng)保護一樣由交流模塊模擬采樣。服務(wù)過程描述了某個具體服務(wù)請求如何被服務(wù)器響應(yīng)和應(yīng)采取什么動作在什么時候以什么方式響應(yīng)。在實際應(yīng)用中只需要在客戶端配置服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)地址就可以訪問服務(wù)器模型，可以通過通信方式獲得測點名，無需手動配置。 2)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)對象統(tǒng)一建模 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，定義了基于 Client/Server 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。 間隔層的功能是利用本間隔的數(shù)據(jù)對本間隔的一次設(shè)備產(chǎn)生作用，如線路保護設(shè)備或間隔控制設(shè)備，間隔層主要包括保護裝置測控裝置以及其他智能設(shè)備。 IEC61850 的實現(xiàn)和應(yīng)用 目前實施的變電站自動化系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)規(guī)范，廣泛應(yīng)用的IEC608705103 規(guī)約只是變電站內(nèi)傳輸規(guī)約，缺乏對變電站系統(tǒng)模型、二次功能模型的描述，沒有將系統(tǒng)應(yīng)用與通信技術(shù)進行分層處理，其應(yīng)用受到通信技術(shù)的限制，缺乏一致性測試標(biāo)準(zhǔn)，因此 103 規(guī)約不適合作為數(shù)字化變電站的統(tǒng)一信息平臺。 采樣值同步方法的有效性在一般情況下依賴于所接收到的秒脈沖信號正確可靠，而此信號的獲取是通過單獨的硬接線方式實現(xiàn)的（如與 GPS 接收機的輸出連接），取消這種硬接線方式而借助于以 太網(wǎng)通信技術(shù)實現(xiàn)采樣值的高精度同步，具有重要意義