一种建立数字化变电站的方法技术

本发明专利技术涉及一种变电站系统的设计与建立，具体的来说，是一种建立数字化变电站的方法，通过对数字化变电站的数字化设计，变电站具体各层的数字化处理以及变电站具体的一次侧设备、主变等变电站主要设备的数字化处理来实现数字化变电站的建立，通过针对变电站主变的选择与保护从而完善数字化变电站的控制与保护功能，使数字化变电站的操作控制更为方便快捷与可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变电站系统的设计与建立，具体的来说，是一种建立数字化变电站的方法。
技术介绍
变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全与经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主的运行方式，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；同时，用于变电站的监视、控制、保护等装置，如果不能充分地利用微机数据处理的大功能和速度优势，经济上也是一种资源浪费。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂以及用户对电能质量的要求进一步提高，电网自动化就显得极其重要。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种建立数字化变电站的方法，以满足现在对于智能化电网的需求。所述建立数字化变电站的方法包括变电站设计数字化、变电站过程层数字化、变电站间隔层数字化、变电站层数字化、一次侧设备数字化以及主变压器数字化。变电站设计数字化的实施过程主要分为四个过程，即数据采集、数据封装、数据移植、数据移交四个过程。每个过程既相对独立，又相互联系，保持上下游的紧密关系。数据采集：数据采集是一个很重要的环节，是对数字化的主体对象进行收集和整理的过程。数据采集明确数据采集对象，通常采集以下对象：布置设计三维模型；设计系统流程图、接线图、逻辑控制图；电气设计图；设备资料图；设备技术规范书。数据采集应满足及时性，是一个及时性收集过程，将经过验证为正确有效的数据及时收集归类，这样便于有足够的时间，对数据进行及时校验，以绝对保证数据的正确性。保证数据正确性，数字化的内容数据很繁杂，需要去伪存真，因此需要一个校验数据正确性的机制和程序，以免造成数字化内容的数据的差错，或者不正确。规范分类，数字化的内容庞杂，需对数据进行加工分类，保证能够有效检索和快速查询。数据封装：数字化的内容是呈现给用户一个最终的正确结果，要求保持其永久性，不可更改性，因此必须对其进行特殊的格式封装和加工处理过程，进行统一格式的种类的选择，包括PDF、SVG和ZGL三种格式。数据移植：数据完成采集、封装处理过程之后，需要整合到数字化平台中，这个将数据加入平台数据仓库的过程，数据移植要求对数据封装后的数据进行正确性校验和确认，以及规范合理性的分门归类，之后才能正式开始进行数据的移植。在正式进行数据移植前，对数据有一个完整的整体规划和设计，同时建立起数据的一套结构框架，针对不同的内容分类，进行数据的装载移植。数据移植完成后，还有需对移植数据的实际验证和测试，保证所有数据都能够正确完整打开和顺畅浏览，能够实现数据的智能挖掘和检索查询。数据移交：当数据完整地存储在数字化平台数据库中，并可进行检索和查询的时候，将这个数据库完整地移交给用户的过程，数据移交的过程控制主要包含两个方面的内容：进度控制和质量控制。数据移交的进度控制主要是确保信息移交方能根据信息接收方的时间完成信息的移交。数据移交的质量控制主要是确保信息移交方能按信息接收方的质量要求来完成信息的移交。数字化变电站的建立需要对变电站的各层进行数字化，变电站数字化包括过程层数字化、间隔层数字化以及变电站层数字化。过程层是智能断路器等电气设备的智能化部分，是一次设备与二次设备的结合面，过程层的主要功能包括：实时运行电气量检测、运行设备状态检测和操作控制命令执行。实时运行电气量检测：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到。运行设备状态检测：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、隔离开关、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统等。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性等数据。操作控制命令执行：操作控制命令的执行包括变压器分接头调节控制、电容电抗器投切控制、断路器、隔离开关合分控制以及直流电源充放电控制等。过程层数字化建设包括：电流电压模拟量的数字化和传输、一次设备状态量的就地采集和GOOSE网络传输、保护跳合闸和监控系统遥控命令的网络传输和执行(含保护间的配合信号)。通过过程层信号的数字化、网络化传输将大大减少传统的信号电缆，降低了电缆的成本、管道面积，解决了信号电缆传输过程中受电磁干扰的问题，简化了设计，减少了现场施工、调试的工作量。用网络代替电缆，可以通过网络报文实现信号传输回路的自检，实现传输回路的状态检修，避免了传统电缆回路接触不可靠时无法自检的缺点，将大大降低变电站的维护工作量和维护成本。过程层设备包括：电子式互感器—实现电流电压模拟量的数字化；合并单元—将电子式互感器的数字信号汇总后分发给保护和测控装置；智能单元—采集一次设备的状态通过GOOSE网络传输至保护和测控装置，同时接收保护和测控装置的命令对一次设备进行操作。智能汇控柜—实现保护和测控装置的就地安装，优化一次设备的控制回路间隔层的主要功能包括：汇总本间隔过程层实时数据信息；实施对一次设备的保护控制功能；实施本间隔操作闭锁功能；实施操作同期及其他控制功能；对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别控制；执行数据的承上启下传输功能，同时高速完成与过程层及变电站层的网络通信功能，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。间隔层数字化建设包括实现在间隔过程中传输数据信息的数字化，在实施设备保护功能时控制信号数字化传输，实行同期操作以及闭锁等操作时，实现数字化控制，对信息处理、采集、运算与信息交互采用数字化以及网络化的方式进行实现，实现了间隔层的数字化建设与控制，清晰透明的显示间隔层的各项数据。变电站层的主要功能包括：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，将有关数据信息送往电网调度或控制中心，接收电网调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行，具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能，具有站内当地监控、人机联系功能，如显示、操作、打印、报警等功能以及图像、声音等多媒体功能，具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态、在线修改参数等功能。变电站的数字化建设包括数据库与全站的信息采用均采用数字化信息进行交互，以及与其他各层之间采用数字信号进行交流，实现总控制部分的数字化控制。变电站整体的数字化建设包括：全站按照IEC61850协议构建，站控层与间隔层之间采用以太网交换信息，间隔层与过程层采用光纤点对点交换采样值和开关量信息。110kV、35kV线路采用按照IEC61850协议数字输出的电子式互感器，10kv线路采用模拟输出的电子式互感器。间隔内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述建立数字化变电站的方法包括变电站设计数字化、变电站过程层数字化、变电站间隔层数字化、变电站层数字化、一次侧设备数字化以及主变压器数字化。

【技术特征摘要】
1.一种建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述建立数字化变电站的
方法包括变电站设计数字化、变电站过程层数字化、变电站间隔层数字化、变
电站层数字化、一次侧设备数字化以及主变压器数字化。
2.如权利要求1所述的建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述变电
站设计数字化的实施过程主要分为四个过程，即数据采集、数据封装、数据移
植、数据移交四个过程。
3.如权利要求2所述的建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述数据
采集是对数字化的主体对象进行收集和整理的过程，
数据采集对象包括：布置设计三维模型、设计系统流程图、接线图、逻辑
控制图、电气设计图、设备资料图和设备技术规范书；
数据采集应满足及时性，将经过验证为正确有效的数据及时收集归类，对
数据进行及时校验，保证数据正确性，数字化的内容数据很繁杂，需要去伪存
真，建立校验数据正确性的机制和程序，规范分类，对数据进行加工分类，保
证能够有效检索和快速查询。
4.如权利要求3所述的建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述数据
封装基于数字化的内容是呈现给用户一个最终的正确结果，要求保持其永久性，
不可更改性，对其进行特殊的格式封装和加工处理过程，进行统一格式的种类
的选择，包括PDF、SVG和ZGL三种格式。
5.如权利要求4所述的建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述数据
移植是数据完成采集、封装处理过程之后，将数据加入平台数据库的过程，数
据移植要求对数据封装后的数据进行正确性校验和确认，以及规范合理性的分
门归类，之后才能正式开始进行数据的移植，在正式进行数据移植前，对数据
有一个完整的整体规划和设计，同时建立起数据的一套结构框架，针对不同的

\t内容分类，进行数据的装载移植；
数据移植完成后，对移植数据的实际验证和测试，保证所有数据都能够正
确完整打开和顺畅浏览，能够实现数据的智能挖掘和检索查询。
6.如权利要求5所述的建立数字化变电站的方法，其特征在于，所述数据
移交是当数据完整地存储在数字化平台数据库中，并可进行检索和查询的时候，
将这个数据库完整地移交给用户的过程，数据移交的过程控制主要包含两个方
面的内容：进度控制和质量控制，数据移交的进度控制主要是确保信息移交方
能根据信息接收方的时间完成信息的移交，数据移交的质量控制主要是确保信
息移交方能按信息接收方的质量要求来完成信息的移交。
7.如权利要求6所述的建立数字化变电站的方法，其特征在于，过程层是
电气设备的智能化部分，过程层的主要功能包括：实时运行电气量检测、运行
设备状态检测和操作控制命令执行，
实时运行电气量检测：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，其他电气量可通过间隔层的设备运算得到，
运行设备状态检测：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、隔离开关、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、机械特性数据，
操作控制命令执行：操作控制命令的执行包括变压器分接头调节控制、电
容电抗器投切控制、断路器、隔离开关合分控制以及直流电源充放电控制，
过程层数字化建设包括：电流电压模拟量的数字化和传输、一次设备状态
量的就地采集和GOOSE网络传输、保护跳合闸和监控系统遥控命令的网络传输
和执行，
过程层设备包括：
电子式互感器—实现电流电压模拟量的数字化；
合并单元—将电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭东恩，邱雅，王世恒，贾啸宇，刘森，张哲，李大展，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41