時間：2023-09-08 09:29:12
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一、引言
目前我國電網(wǎng)要求進行6項技術改革，其中一項就是電網(wǎng)自動化。電網(wǎng)自動化中最重要的技術就是變電站的數(shù)字化，電站數(shù)字化是顯現(xiàn)電網(wǎng)運行高效率、推動電力事業(yè)發(fā)展的主要動力。隨著市場競爭的加劇，電力企業(yè)保持競爭優(yōu)勢的當務之急變電站實現(xiàn)全面的數(shù)字化控制，因而對這項技術進行探討和分析是非常必要的。
二、數(shù)字化變電站發(fā)展概況
1、變電控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀。近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展對電能源的需求不斷增加，因而帶來我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大。隨著電網(wǎng)的增加電網(wǎng)的安全運行問題就成為電網(wǎng)企業(yè)考慮的主要問題，電網(wǎng)的安全運行直接關系到電力企業(yè)的效益。對此，一些電力企業(yè)為了提高電網(wǎng)運行的安全性開始對傳統(tǒng)的變電設備進行改進應用計算機系統(tǒng)對體系進行控制，不僅使變電系統(tǒng)的操作更加簡單，而且使信息實現(xiàn)共享，增強了變電系統(tǒng)的實用性。
2、電流和電壓互感器的應用現(xiàn)狀。電流和電壓互感器是電力系統(tǒng)中電量計算和保護繼電裝置的重要部件，他們的運行效率可以對整個電網(wǎng)的運行效率起到重要影響。未實現(xiàn)數(shù)字化的變電站使用的電流和電壓互感器主要是電磁感應式的，在電網(wǎng)運行壓力不斷增加的今天表現(xiàn)出一定的缺點。因而數(shù)字化的電流和電壓互感器就應運而生了。
三、數(shù)字化變電站的技術特征
1、數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)化。數(shù)字化變電站區(qū)別于傳統(tǒng)變電站的主要標志就是采用數(shù)字化的方式對電流和電壓等進行測量。它采用光電式的互感器方式進行測量可以實現(xiàn)每次系統(tǒng)測量的有效隔離，大大提高測量的精度，使變電站實現(xiàn)對冗余信息進行處理提供基礎。
2、系統(tǒng)分層分布。數(shù)字化變電站技術實現(xiàn)了變電站系統(tǒng)從集中方式向分布式的轉(zhuǎn)變。數(shù)字化的分層分布系統(tǒng)目前普遍采用成熟的網(wǎng)絡通信技術能夠?qū)崿F(xiàn)各個變電站之間的相互連接，這種方式可以保證變電站統(tǒng)計信息的完整性，并且即使在某個變電站發(fā)生故障情況下其他變電站可以保存信息，確保了變電站信息的安全性。
3、系統(tǒng)結構緊湊化。數(shù)字化變電站技術中所使用的對電壓和電流的測量系統(tǒng)不僅體積小而且重量輕，因而這些設備可以集中裝置在智能開關設備系統(tǒng)中，對其按照機電一體化的理念進行優(yōu)化組合和設備控制，從而使其結構更加緊湊。
4、系統(tǒng)建模標準化。數(shù)字化變電站技術為變電系統(tǒng)提供了統(tǒng)一、標準的信息模型。這個模型的優(yōu)點主要有：第一，實現(xiàn)智能設備的互相操作。標準化的模型中每個子系統(tǒng)都可以通過服務接口以及設備描述等使各項功能實現(xiàn)程序上的標準化，然后再對其進行網(wǎng)絡協(xié)議，進而實現(xiàn)互相操作的可能性。第二，實現(xiàn)變電站信息共享。數(shù)字化系統(tǒng)在建立過程中采用統(tǒng)一規(guī)則對資源進行命名，可以實現(xiàn)變電站內(nèi)部的信息共享。第三，簡化系統(tǒng)的維護和配置工作。設備的功能、網(wǎng)絡的連接等都是基于某一特定的配置語言來設置的因而其維護和配置工作比較簡單。
5、信息交互網(wǎng)絡化。數(shù)字化變電站技術采用的互感器功率低可以將高電壓、高電流的電力信號轉(zhuǎn)化為簡單的數(shù)字信號，從而實現(xiàn)變電站內(nèi)部設備之間信息的交互性。
6、通信網(wǎng)絡的實時化。在數(shù)字化變電站設計方案中，過程總線與各個分線都采用環(huán)形拓撲然后根據(jù)不同的信息再對其進行等級劃分，從而可以使網(wǎng)絡的時延性能夠滿足電力系統(tǒng)實時性的要求。當網(wǎng)絡受到突發(fā)因素的影響而中斷或負載增加時，系統(tǒng)的實時性可以保證系統(tǒng)的正常運行。
7、信息的同步性。數(shù)字化變電站技術在二次設備的同一時間點對數(shù)據(jù)進行采集，之后程序?qū)@些信息進行處理，然后通過傳感器模擬信號經(jīng)由各種傳輸設備進行輸出，因而可以實現(xiàn)多個變電站信息的同步性。
四、結語
數(shù)字化變電站技術因其可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化、結構緊湊、網(wǎng)絡通信實時性、信息的同步性等優(yōu)點，因而具有廣闊的應用空間。
參考文獻
[1]楊然靜，白小會.數(shù)字化變電站技術的發(fā)展與應用[J].供用電，2010（1）.
隨著科學技術的發(fā)展和進步，數(shù)字化測控裝置技術越來越完善，在我國部分變電站當中開始投入使用。數(shù)字化測控裝置的采集信息以MPC8247（微處理器）為平臺，主要負責接收以太網(wǎng)網(wǎng)絡上的信息數(shù)據(jù)；而數(shù)字化測控裝置的主要控制模件則以TMS320F2812型DSP為硬件平臺，利用其對于數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的整理和計算工作。通過對于合閘等關鍵技術的研究，并依據(jù)拉格朗日插值公式衍生出的數(shù)字采集計算方法，進而對數(shù)字化測控裝置關鍵技術的信息數(shù)據(jù)進行采集和計算處理工作，為了能夠使數(shù)字化測控技術在今后的變電站的應用順暢，下面對數(shù)字化測控裝置技術進行分析研究。
1 變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)
變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要針對變電站內(nèi)的一、二次設備的具體運行情況進行監(jiān)控，一次設備是指變電站中的發(fā)電機、變壓器、電動機、開關（斷路器）、隔離開關等，而二次設備主要針對一次設備及其電路進行測量工作，主要其操作和保護而裝設的輔助設備，例如各種測量儀表、控制開關、繼電器等叫做二次設備，而連接二次設備的電路，就叫做二次回路。針對一、二次設備的相關系統(tǒng)對于內(nèi)部的數(shù)字化信息，進行統(tǒng)一的收集并建立模型，通過計算機軟件進行處理，在由數(shù)字信息網(wǎng)絡平臺分享，從而達到能夠完成系統(tǒng)內(nèi)部統(tǒng)一操作的目的，由此使內(nèi)部網(wǎng)絡信息安全、準確、可信，有利于今后變電站的實際運行和操作。并且現(xiàn)代化的變電站控制系統(tǒng)，應滿足IEC61850標準在由電子信息網(wǎng)絡對于一、二設備的自動化運行和使用進行統(tǒng)一的規(guī)劃和管理工作，數(shù)字化測控系統(tǒng)主要連接變電站系統(tǒng)當中負責監(jiān)控主站、工程師站等，以及控制電力系統(tǒng)當中一次設備的操作，在實際的應用過程中主要負責滿足一下幾項功能：
（1）通過以太網(wǎng)上的信息資源進行采集處理工作，接下來經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸至遠動工作站。
（2）經(jīng)由遠動工作站通過GOOSE網(wǎng)絡系統(tǒng)將具體的遙控操作指令發(fā)送至具體的操作單元進而實現(xiàn)智能化操作。
（3）數(shù)字化測控裝置應用到變電站監(jiān)控系統(tǒng)當中的主要作用，是針對接受裝置的遙信操作以及本裝置的遙信操作，經(jīng)由信息網(wǎng)絡傳送給具體工作站以及遠動裝置，從而完成具體的實際操作。
2 測控單元的硬件組成
數(shù)字化測控單元由電源模件、CPU模件、傳統(tǒng)IO模件、數(shù)字化IO模件和機箱組成。其結構。傳統(tǒng)IO模件可以是遙信采集模件、模擬量采集模件、直流量采集模件。數(shù)字化IO模件集數(shù)字化交流量測量、直流量測量和遙控開出功能于一身。它采用MPC8247作為以太網(wǎng)通信處理器，以TMS320F2812型DSP作為模擬量計算和控制功能處理器，MPC8247與TMS320F2812采用雙口RAM通信方式，與其他模件間采用統(tǒng)一的內(nèi)部CAN網(wǎng)通信規(guī)約，使得數(shù)字化IO模件能夠與其他模件混合使用。各種IO模件的個數(shù)可以通過組態(tài)軟件靈活配置，滿足了用戶的不同需求。
3 交流量采集方案設計
數(shù)字化IO模件的模擬量采集與傳統(tǒng)的模擬量采集模件相比，不同的是數(shù)據(jù)來源，傳統(tǒng)的模擬量采集模件將交流量信號經(jīng)過降壓、濾波后進入AD轉(zhuǎn)換芯片，由DSP控制AD轉(zhuǎn)換芯片對模擬量進行采樣。EVT和ECT以恒定的采樣速率進行等間隔采樣并將采集的數(shù)據(jù)通過高速串口傳送給合并單元（MU），合并單元再將一組時標一致的電壓和電流數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳給測控單元中數(shù)字化IO模件的通信處理器MPC8247，MPC8247立即將數(shù)據(jù)存放在內(nèi)部通信區(qū)中供DSP采集。需要重采樣數(shù)據(jù)滿足4點要求。
第一要實時，這就要求DSP需要不停地監(jiān)視通信區(qū)是否有新數(shù)據(jù)進入，只要有符合插值條件的數(shù)據(jù)，立即進行插值操作。
第二要連續(xù)，重采樣和計算要"同時"進行。由于采用FFT算法，當重采樣數(shù)據(jù)滿足FFT計算數(shù)量時，一邊要計算模擬量，同時重采樣操作不能停止。
第三要準確，首先，既然存在插值點的計算，就會存在計算誤差，特別是使用定點的DSP型號時，要考慮如何提高計算精度。其次，還需考慮某一組數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)時該如何插值。當線路電壓或母線電壓出現(xiàn)太多無效數(shù)據(jù)，無法完成插值時，要置無效標志，閉鎖同期操作。
第四要進行頻率跟蹤，動態(tài)地調(diào)整重采樣的采樣周期T′s。頻率計算要和重采樣程序放在同一個中斷服務程序中，這樣能保證在一個周期中所采集的數(shù)據(jù)是等間隔的。
4 同期功能的實現(xiàn)
隨著數(shù)字化變電站電壓等級的不斷上升，在變電站設計中數(shù)字化測控裝置的同期功能必不可少。同期功能涉及到圖中的每一個設備：同期合閘命令由工程師工作站發(fā)出，測控單元接收到同期合閘命令后應答工作站表明已收到同期命令，同時采集MU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)實時計算出母線與線路兩側的電壓、頻率、相角等相關數(shù)據(jù)，判斷合閘條件是否滿足，若條件滿足，則立即發(fā)送GOOSE報文給智能操作箱，由操作箱最終完成合閘任務，并將合閘結果通過GOOSE報文發(fā)給其他設備，告知同期合閘操作結果。
針對數(shù)字化測控裝置中，主要是站控層在通信過程中的實際操作掌控的是CPU模件，并且間隔層設備通信當中有數(shù)字化IO模件以及兩個以太網(wǎng)接口，一個主要針對MY通信和接受相關信息數(shù)據(jù)的采樣值，另一個負責接收和發(fā)送goose網(wǎng)絡，主要針對間隔遙信相關的信息采集和控制輸出工作。在CPU模件和IO模件之間利用CAN總線進行通信連接，而合閘所需要的同期定值是由組態(tài)軟件將相關的定值信息傳到CPU模件當中，再經(jīng)由CAN總線傳給IO，模件中的DSP（數(shù)字信號處理），在由DSP對同期合閘的條件進行判斷。
目前數(shù)字化測控裝置的同期合閘條件相似于傳統(tǒng)同期合閘，而傳統(tǒng)同期合閘的設計軟件可以應用到現(xiàn)階段的數(shù)字測控裝置同期合閘當中，數(shù)字化測控裝置主要針對同期合閘的運行的交流量連續(xù)可靠的進行采集工作，并嚴格遵守IEC61850標準進行軟件的設計工作保證同期合閘的順利運行。
結束語
現(xiàn)階段隨著網(wǎng)絡的普及和應用，在IEC61850標準上進行相應的數(shù)字化測控裝置技術設計，利用數(shù)字化測控裝置關鍵技術對于今后發(fā)電站的運行和發(fā)展非常重要，為了保證數(shù)字化測繪裝置關鍵技術能夠更多的應用到變電站的實際操作當中，需要相關技術人員的努力和創(chuàng)新，才能夠促進數(shù)字化測控裝置技術不斷的完善，從而使社會在數(shù)字化信息時代下順利的發(fā)展和進步。
2.相關證據(jù)收集考試是學校教育的重要組成部分，也是學校教學的一個關鍵環(huán)節(jié)。OUC的考試定位于全國性的統(tǒng)一考試，這不僅說明其考試的嚴肅性和規(guī)范性，同時也表明這種類型的考試是屬于課程達標性考試，與學校教育和教學的關系極為緊密，既受教育教學的要求所限，又要通過考試自身的督導、激勵和評價功能去推動教育教學的發(fā)展。OUC的數(shù)字化考試是在20世紀90年代隨著計算機網(wǎng)絡和信息技術的發(fā)展而誕生的。
二、研究結論與策略應對
1.數(shù)字化考試的設計原則結合考試學的相關理論，根據(jù)OUC的考試工作現(xiàn)狀與問題，筆者提出OUC數(shù)字化考試的6項設計原則，即互通數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、注重考試科學性、融合信息技術、推進教學評一體化、實施多元化評價、發(fā)展模塊化組合。互通數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)字化考試最突出的優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)處理的高效率，這是人之所以被機械部分替代的根本原因。無論數(shù)字化考試自身建立了多少個數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)庫之間，包括系統(tǒng)內(nèi)部和外部，對于相同的信息在所有數(shù)據(jù)庫中都應是一致、聯(lián)動、互通，這樣才能降低數(shù)據(jù)庫建設的成本，同時保障數(shù)字化考試整體運行的高效率。注重考試科學性。數(shù)字化考試無論采用多么高級的信息技術，但是它的本質(zhì)仍然是考試。
2.數(shù)字化考試的關鍵技術設計
(1)數(shù)字化考試總體設計筆者按照現(xiàn)代考試理念，遵循考試學原理，明確考試應有的功能，同時充分考慮數(shù)字化考試特別是成人遠程學習者的特點，以及OUC考試內(nèi)部信息與外部教學、學生畢業(yè)審核的信息如何實現(xiàn)互通與共享等問題，以及與外部教學、教學管理和畢業(yè)審核的關系。根據(jù)考試的內(nèi)容和特點可以將數(shù)字化考試劃分為學習行為記錄、學習興趣培養(yǎng)、形成性考核、終結性考試、已有成果鑒定五大模塊。
(2)考試信息功效最大化設計考試與教學的關系是相互制約、相互促進的，兩者的信息要形成一個良性的閉環(huán)循環(huán)才能真正有利于整體教育質(zhì)量的提升。因此應加強數(shù)字化考試信息的挖掘與利用，最大程度地發(fā)揮信息的反饋功能，強化信息的功效和功用。數(shù)字化考試過程中的信息從功能上可以分為信息管理、信息教育和信息評價，信息管理是對數(shù)字化考試自身質(zhì)量的監(jiān)控，信息教育和信息評價主要是將信息反饋到整體的教育和教學中。在信息管理中，利用試題參數(shù)統(tǒng)計調(diào)整題庫屬性，將試題曝光統(tǒng)計作為修改、淘汰試題的信息依據(jù)，將答題案例素材作為題庫內(nèi)容更新和擴充的來源;還可以將考點成績數(shù)據(jù)統(tǒng)計參數(shù)相對較高或較低的單位作為考風監(jiān)控的重點對象，將課程成績統(tǒng)計比較分析作為課程改革的重要參考，將考試難點分析作為考試內(nèi)容改革的依據(jù)。在信息教育中，主要是發(fā)揮信息對人的教育作用。
(3)信息技術與考試的融合信息技術與考試的融合是數(shù)字化考試的根本特質(zhì)。信息技術對考試的沖擊不僅體現(xiàn)在考試形式和手段上，而且也體現(xiàn)在考試內(nèi)容上。在考試內(nèi)容上，將每次考試都要重新命題轉(zhuǎn)變?yōu)榧幸淮涡悦}，建立數(shù)字化題庫系統(tǒng)并對其進行長期維護與更新;將注重考察知識點的覆蓋面逐步過渡到基于項目反應理論來判斷學生的能力水平;將原來相對獨立的知識點轉(zhuǎn)變?yōu)椴扇∮螒蜻^關式的設計模式將其串聯(lián)起來進行綜合考察。在考試形式上，將形成性考試作業(yè)冊改為在教學過程中進行網(wǎng)絡測評，將紙筆考試轉(zhuǎn)為網(wǎng)上預約考試，將面試答辯轉(zhuǎn)為遠程視頻答辯，將聽力考試轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯釉诰W(wǎng)頁上點讀的形式，將實驗通過網(wǎng)上虛擬情景再現(xiàn)的形式呈現(xiàn)。在考試手段上，原有的紙介、現(xiàn)場、磁帶錄音、人工評閱、實驗器材將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂嬎銠C、手機、平板電腦、互聯(lián)網(wǎng)為支持媒介的考試手段。
(4)人本化設計數(shù)字化考試的人本化設計應該體現(xiàn)在試卷設計、內(nèi)容設計、個三個層面。在試卷設計層面，應重視考場信息布置的心理暗語，考場布置和試卷界面應體現(xiàn)一定的人文關懷，增加一些鼓勵性的話語;在答題過程中，考生如出現(xiàn)漏答的試題和卷頁，計算機應自動提醒是否跳過;在試題編排上，應嚴格遵循人的思維規(guī)律進行由簡到繁、先易后難的設計與編排，留給考生足夠的發(fā)揮余地。為解決由于工學矛盾導致不能按時參加全國統(tǒng)一考試的考生，提供預約考試，并為沒有通過考試的考生多次提供考試服務;每個考生都有其獨立的學生信息管理平臺，所有的學習行為、考試行為、審核行為都會在同一個窗口中呈現(xiàn)，便于學生隨時了解自己的學習進度和考試進程。
中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A
1實現(xiàn)數(shù)字化變電站的重要意義
變電站自動化技術經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，一定程度上提高了電網(wǎng)建設的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可靠性。然而，傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)仍然存在下列問題：
互操作問題
由于不同廠家變電站自動化系統(tǒng)采用的通信技術和協(xié)議各不相同，造成產(chǎn)品之間缺乏互操作性，導致集成和維護成本的增加，也降低了系統(tǒng)的可靠性。
電磁式互感器的問題
傳統(tǒng)互感器存在鐵芯飽和、暫態(tài)特性差和體積龐大等缺點，難以滿足現(xiàn)代自動化技術的需求。
常規(guī)一次設備的問題
目前多數(shù)變電站都沒有裝設狀態(tài)監(jiān)視設備，由于缺乏一次設備狀態(tài)監(jiān)視信息，通常只能采用計劃檢修，而不能實現(xiàn)狀態(tài)檢修。同時，非智能斷路器設備也不能實現(xiàn)按波形控制合閘角和在線監(jiān)測的功能。
線纜投資、運行維護費用較高
數(shù)字化變電站成功地解決了上述傳統(tǒng)變電站存在的問題，是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，是通訊技術、信息技術和計算機技術發(fā)展的必然結果。IEC61850標準以及數(shù)字化技術在變電站內(nèi)的全面推廣應用將是解決這些難題的關鍵所在。目前，國際電工委員會TC57工作組已經(jīng)制定了《變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)》系列標準——IEC 61850，為變電站自動化系統(tǒng)提供了統(tǒng)一平臺和標準框架。隨著電子式電流、電壓互感器、一次運行設備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓仿真等技術日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應用，勢必對已有的變電站自動化技術產(chǎn)生深刻的影響，全數(shù)字化的變電站自動化系統(tǒng)即將得到廣泛的應用。通過數(shù)字化變電站技術的研究和實施，提高變電站自動化系統(tǒng)以及整個電網(wǎng)的技術水平和安全穩(wěn)定運行水平。
目前我國正在大力建設創(chuàng)新型國家，國家電網(wǎng)公司已成為全國“創(chuàng)新型試點企業(yè)”。國家電網(wǎng)公司高度重視科技進步和自主創(chuàng)新，將其作為公司和電網(wǎng)發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，力爭掌握一批擁有自主知識產(chǎn)權的關鍵技術和核心技術，占據(jù)世界電力科技發(fā)展制高點，在能源技術創(chuàng)新中積極發(fā)揮主體作用和表率作用，服務創(chuàng)新型國家建設。而數(shù)字化變電站在各個方面均順應了科技進步和自主創(chuàng)新的要求。首先在技術儲備方面，IT技術與通信技術近些年來的突破性進展使得數(shù)字化變電站從技術和經(jīng)濟角度而言成為可能，智能化電氣設備的發(fā)展，特別是智能化斷路器、電子式互感器等機電一體化智能設備的出現(xiàn)，使得變電站進入了數(shù)字化發(fā)展的新階段；其次在發(fā)展水平上看，在數(shù)字化變電站的研究、試驗、工程推廣等方面，國外企業(yè)也剛剛開展，尤其國內(nèi)在ECT/EPT及變電站自動化等方面的研究工作并不落后于國外企業(yè)，可以說實現(xiàn)數(shù)字化變電站是建設創(chuàng)新型電網(wǎng)的要求，也是我國電力行業(yè)趕超國際水平的一個契機。
通過數(shù)字化66kV變電所的建設與研究，提出適合中國電網(wǎng)結構及運行方式的完整的66kV數(shù)字化變電站系統(tǒng)方案，將對鞍山以至整個遼寧電網(wǎng)的數(shù)字化建設工作產(chǎn)生積極影響。
數(shù)字化變電站含義及其關鍵技術
數(shù)字化變電站技術是指基于IEC61850標準建立全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)通信平臺，實現(xiàn)站內(nèi)一次設備和二次設備的數(shù)字化通信，以全站為對象統(tǒng)一配置保護和自動化功能。
其主要特征包括：
——基于IEC61850的全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型及通信服務平臺；
——智能化一次電氣設備；
——基于全站統(tǒng)一授時的網(wǎng)絡化二次設備。
我們認為實現(xiàn)“數(shù)字化變電站”的關鍵技術包括以下幾點：
IEC61850的體系架構
全站功能的統(tǒng)一配置
一體化功能系統(tǒng)控制器
通信網(wǎng)絡架構
電子式電流/電壓互感器
智能化的一次設備
全站統(tǒng)一的授時系統(tǒng)
數(shù)字化變電站基本內(nèi)容
分析上述數(shù)字化變電站要求可見，完整的數(shù)字化變電站方案應包括符合IEC61850標準的全部一次、二次系統(tǒng)的實現(xiàn)。大體可分為以下幾部分內(nèi)容：
a一次部分
變壓器
開關、刀閘
直流系統(tǒng)等
b二次部分
二次系統(tǒng)在邏輯上按功能可分為過程層、間隔層和變電站層，結構如圖1所示：
硬件設備
為實現(xiàn)圖1所示的邏輯功能，二次系統(tǒng)設備包括：
a.電子式互感器、合并單元
b.變壓器智能單元
c.開關、刀閘控制器
d.直流系統(tǒng)智能單元
e.滿足IEC61850標準的系統(tǒng)控制器
f.監(jiān)控主機（操作員站，工程師站）
g.遠動主機
h.打印服務器
i.工業(yè)以太網(wǎng)交換機和用于光纖通信的光端機
軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)采用跨平臺結構設計，可選擇windows、Unix、linux操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫結構按照IEC61850模型定義、實現(xiàn)，所有程序支持IEC61850模型。系統(tǒng)集成工程化工具為工程人員或用戶提供完善、方便的配置、測試、維護手段，包括系統(tǒng)的配置/組態(tài)、實時庫的管理、模型、通信的一致性測試、SCL配置文件和參數(shù)化的管理等功能。
站內(nèi)通信網(wǎng)絡
系統(tǒng)應以網(wǎng)絡交換以太網(wǎng)技術為基礎，站級總線采用星型結構光纖10M/100M以太網(wǎng)，組網(wǎng)方式為VLAN虛擬以太網(wǎng)，具有自愈功能；過程總線選擇星型結構光纖100/1000Mb以太網(wǎng)，防止出現(xiàn)實時信息在網(wǎng)絡上發(fā)生碰撞以至影響實時響應要求。必要時可考慮采用VLAN優(yōu)先級協(xié)調(diào)多以太網(wǎng)跨過多交換機運行。
在66kV數(shù)字化變電站的設計方案中，根據(jù)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的計算結果，站級總線和過程總線均采用星形結構光纖100M以太網(wǎng)。
授時系統(tǒng)
時鐘同步系統(tǒng)由網(wǎng)絡時間服務器（主時鐘）及時鐘擴展輸出裝置（擴展時鐘）組成。時鐘同步系統(tǒng)具有兩臺互為備用的網(wǎng)絡時間服務器，時鐘擴展輸出裝置的具體數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場實際進行選項匹配，以滿足時間系統(tǒng)對信號數(shù)量和種類的要求。網(wǎng)絡時間服務器和時鐘擴展輸出裝置既可以集中組屏，也可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況單獨組屏。
參考文獻
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)05-0255-02
電網(wǎng)自動化技術是我國電網(wǎng)的六個重點技術之一，而數(shù)字化變電站技術則是電網(wǎng)自動化技術領域的一個重要課題。因此，建立無人值守的數(shù)字化變電站成為提高我國電網(wǎng)運行效率的重要手段。目前，我們新建變電站基本采用分層、分布式變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)，并逐步對原有變電站實行改造。隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術和通信技術的發(fā)展，使得在變電站自動化系統(tǒng)中的信息采集、傳輸、處理等工作可以實現(xiàn)數(shù)字化。所以，數(shù)字化變電站技術的應用必將對電力系統(tǒng)的科技進步帶來巨大的變革。
1、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.1 變電站控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大及電網(wǎng)運行要求的提高，對變電站控制系統(tǒng)提出了越來越高的要求，為了及時掌握電網(wǎng)的運行情況，保證電網(wǎng)安全、可靠地運行，要求變電站控制系統(tǒng)能夠準確、及時地反映一次系統(tǒng)的狀態(tài)，同時要求變電站具有較高的可控性，進而要求更多地采用遠方集中控制，操作，反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性。另一方面，計算機技術，網(wǎng)絡技術等先進技術手段的應用，已改變了傳統(tǒng)二次設備的模式，系統(tǒng)簡化，信息共享，減少電纜，減少變電站占地面積，降低造價等方面已改變了變電站的面貌，變電站自動化已轉(zhuǎn)向了實用化階段并取得了顯著的成效。
1.2 電流和電壓互感器的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
電流和電壓互感器是為電力系統(tǒng)進行電能計量和繼電保護及測控裝置提供電流、電壓信號的重要設備，其精度及可靠性與電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行密切相關，是電力系統(tǒng)電流電壓測量的基本設備。
傳統(tǒng)的電流和電壓互感器是電磁感應式的，具有類似變壓器的結構。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)傳輸?shù)碾娏θ萘坎粩嘣黾樱娋W(wǎng)運行電壓等級也越來越高，目前，俄羅斯已有1150kV的骨干電網(wǎng)，我國也已將原來220kV的骨干電網(wǎng)提高到了500kV，國家電網(wǎng)公司已將1000kV的輸電線路納入近幾年的發(fā)展規(guī)劃。隨著電壓等級的提高，電磁式互感器暴露出一系列固有的缺點：(1)絕緣結構越來越復雜，產(chǎn)品的造價也越來越高，產(chǎn)品重量大，支撐結構復雜。(2)電磁式電流互感器固有的磁飽和現(xiàn)象，一次電流較大時會使二次輸出發(fā)生畸變，嚴重時會影響繼電保護設備的運行，造成拒動或誤動。(3)電磁式互感器的輸出為模擬量，不能與數(shù)字化二次設備直接接口，不利于電力系統(tǒng)的數(shù)字化進程。
二十世紀后期，人們一直在尋求一種安全、可靠、理論完善、性能優(yōu)越的新方法來實現(xiàn)高電壓大電流的測量。基于光學傳感技術的無源光學電流互感器（Optical Current Transformer，簡稱OCT）和無源光學電壓互感器（Optical Voltage Transformer，簡稱OVT）以及基于空芯線圈的有源光電互感器能有效克服傳統(tǒng)電磁式互感器的缺點，近20年來一直受到美國、日本、法國和中國等國學者和工程技術人員的廣泛關注和深入研究，先后研制出多種樣機并掛網(wǎng)試運行，逐步成為互感器發(fā)展的主要方向。
2、關鍵技術
2.1 電子互感器技術
無源光互感器工作基于光學傳感的原理，存在光路結構復雜、溫度影響大等影響測量精度以及傳感頭工藝一致性不易保證等缺點，有源光互感器同樣存在溫度影響大、測量部件檢修困難、加工精度不宜保證等問題。
2.2 同步采樣技術
在傳統(tǒng)的保護測控裝置中,各路模擬量的采樣是由同一個模件負責的，在同一時刻鎖定采樣值，保證了采樣的同步及測量誤差。而在使用光互感器的情況下，各相電流、電壓采樣可能由不同的采集單元完成，如何保證各相電流和電壓信息的同步,成為合并單元能否正確工作的關鍵。
2.3 網(wǎng)絡技術
變電站的信息交換特點之一是，信息長度較短，信息量較大，在電網(wǎng)發(fā)生故障的情況時，有可能發(fā)生網(wǎng)絡風暴，而間隔層裝置普遍采用嵌入式系統(tǒng)，其處理能力不強，這一特點要求變電站控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡具有很強的抗風暴能力，在發(fā)生網(wǎng)絡風暴時，各個裝置能夠正常工作。變電站信息交換的另一個特點是部分信息的實時性要求很高，比如保護裝置之間的信息交換，合并單元與間隔層設備之間的信息交換，要求變電站控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡具有分級交換的能力，保證高級數(shù)據(jù)的實時性。變電站控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡就像一個人的神經(jīng)，所有的命令、信息都必須通過它傳送，網(wǎng)絡的可靠性、安全性對變電站控制系統(tǒng)來講及其重要的，變電站控制系統(tǒng)應該在日常運行時對網(wǎng)絡的狀況進行監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，這就要求網(wǎng)絡設備應具有智能功能。
2.4 軟件平臺技術
軟件平臺是數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)的重要支撐。數(shù)字化變電站需要實現(xiàn)變電站二次子系統(tǒng)的數(shù)字化和一體化，繼電保護、測量控制、故障錄波、安全自動裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、一次設備在線安全監(jiān)測等專業(yè)監(jiān)控功能將在一個統(tǒng)一的軟件平臺上實現(xiàn)，因而支撐軟件平臺的研究開發(fā)十分重要。為滿足100KV到500KV變電站的多層次的需要，該平臺需支持Unix/Linux/Windows跨平臺應用，滿足電力系統(tǒng)信息安全要求，支持IEC61850標準和各功能的自由分配，滿足變電站安全操作、經(jīng)濟運行等管理需求。
2.5 裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)交換技術
在數(shù)字化變電站中，采樣數(shù)據(jù)通過合并單元的網(wǎng)絡送給保護測控裝置，由于保護測控裝置的嵌入式系統(tǒng)的處理能力有限，一般將裝置的數(shù)據(jù)接收模件與數(shù)據(jù)處理模件分開，數(shù)據(jù)接收模件采用帶以太網(wǎng)協(xié)議的實時多任務系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理模件普遍采用DSP方式，這兩個模件之間的數(shù)據(jù)交換速率在10Mbps以上。合并單元匯集多個采集單元的數(shù)據(jù)，內(nèi)部模件的數(shù)據(jù)交換更加頻繁，特別是考慮到母線和變壓器的合并單元，內(nèi)部數(shù)據(jù)交換可能達到100Mbps，如何實現(xiàn)如此高速的數(shù)據(jù)交換是本項目的關鍵技術之一。
3、技術方案
通過對變電站控制系統(tǒng)和電壓電流互感器技術現(xiàn)狀的分析，現(xiàn)有的變電站系統(tǒng)雖然在近幾年取得了很大的發(fā)展和進步，但是仍然存在著許多有待改進、提高的地方，隨著技術的發(fā)展和人們對變電站控制系統(tǒng)認識的提高，以光互感器應用和IEC61850標準為框架的數(shù)字化變電站控制系統(tǒng)正受到人們越來越多地關注，成為變電站控制系統(tǒng)發(fā)展的新焦點。220kV變電站一次接線考慮，主變壓器按本期一臺，最終2臺設計，電壓等級采用220/110/35kV考慮。
對于主變壓器間隔以及220KV線路間隔、110KV線路間隔全部實施數(shù)字化方案，即從過程層、間隔層到變電站層全數(shù)字化?？紤]到35kV間隔設備安裝在開關柜內(nèi)，35kV側本身保護測控一體化裝置已下放，節(jié)省電纜的需求不大，且對低電壓等級而言，光互感器的優(yōu)勢不明顯，甚至增加設備配置的復雜性，例如使用了光互感器后各間隔電壓數(shù)據(jù)的獲得、同一個間隔保護裝置與電度表數(shù)據(jù)的采集等，將使成本大幅上升，所以35KV側不配置光互感器，采用保護測控一體化裝置的方案。
4、結語
在變電站系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字化改造后，在變電站維護、調(diào)試時間、土地使用、系統(tǒng)的可用性、設備安全等五個方面都將得到提高，使得設備能夠少校驗，甚至免校驗，減少維護工作量，縮減變電站的土地建筑使用面積，減少變電站系統(tǒng)調(diào)試時間，降低設備的絕緣要求，對系統(tǒng)能夠快速維護，提高了互感器的安全。數(shù)字化變電站可以在總體上提高變電站的勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運行的可靠性，促進了變電站信息的共享，提升電網(wǎng)的技術和管理水平，提高電力工業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]高翔.數(shù)字化變電站應用技術.中國電力出版社,2008.
[2]高翔,張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網(wǎng)技術,2006,30(23):67 72.
[3]IEC61850系列標準.
中圖分類號：TN957.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）07-0000-00
隨著超高速數(shù)字電路技術的迅速發(fā)展和軟件無線電概念的出現(xiàn)，雷達接收機的數(shù)字化水平也越來越高。數(shù)字化接收機目前已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)模擬接收機，因此研究雷達數(shù)字接收機具有非常重要的意義。本文對數(shù)字接收機中的幾個關鍵技術進行了總結，包括采樣技術、數(shù)字下變頻技術和數(shù)字濾波器設計。
1 采樣定理
Nyquist采樣定理：設有一個頻率帶限信號為x（t），其頻帶限制在 （0，fH）之間，如果以不小于fs=2fh的采樣速率對x（t）進行等間隔采樣，得到時間離散的采樣信號x（n）=x（nTs），這樣原信號x（t）將被所得的采樣值x（n）完全地確定。
如果信號的頻率分布在某一有限的頻帶（fL，fH）內(nèi)，當信號的最高頻率遠大于信號帶寬時，我們按照Nyquist定理采樣，則采樣頻率將會很高，所以很難實現(xiàn)。此時我們需采用帶通信號采樣理論。首先，我們先假設頻率帶限信號為x（t），如果它的采樣速率fs滿足：
2 數(shù)字下變頻技術
數(shù)字下變頻的基本功能是將速率較高的數(shù)字中頻信號下變頻為數(shù)字基帶信號。從理論上來講，數(shù)字下變頻可以通過單通道實現(xiàn)，但單通道輸出的基帶信號頻譜往往會出現(xiàn)混疊而失真，而雙通道處理時可以完整地保留相關信息，同時可以提高頻帶的利用率，所以正交下變頻模式被廣泛應用于雷達、測遙、通信等接收系統(tǒng)中。
在數(shù)字接收機中，通常用兩種方法實現(xiàn)模擬到數(shù)字的變換。一種是單信道方式（或稱為實數(shù)變換），它只有一個數(shù)據(jù)輸出通道。另一種方式是產(chǎn)生兩個相位差為90°的數(shù)據(jù)輸出信道，即I、Q信道。
3 數(shù)字濾波器的設計
信號的接收，無論抽取還是內(nèi)插，都離不開數(shù)字濾波器，濾波器性能的好壞將直接影響取樣率變換的效果及其實時處理能力。數(shù)字濾波器可以用兩種形式來實現(xiàn)，即有限沖擊響應濾波器FIR和無限沖擊響應濾波器IIR。FIR濾波器相對于IIR濾波器有很多優(yōu)點，并且FIR的設計相對成熟。數(shù)字下變頻中經(jīng)常采用積分梳狀濾波器和半帶濾波器。
3.1積分梳狀（CIC）濾波器
參考文獻
[1]楊志鋼. 雷達寬帶數(shù)字接收機設計與實現(xiàn)[D].哈爾濱工程大學，2012.
[2]步麟. 雙通道數(shù)字接收機的設計與實現(xiàn)[D].哈爾濱工程大學，2008.
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2012)02(a)-0136-01
1 數(shù)字化變電站的特征分析
1.1 數(shù)據(jù)采集數(shù)字化與系統(tǒng)分層分布化
作為數(shù)字化變電站的主要標志之一，通過電子式或光電式互感器對站內(nèi)電流、電壓值等進行采集，可有效隔離一次電氣系統(tǒng)與二次電氣系統(tǒng)，并能提高測量精度、擴大測量范圍，促進變電站自動系統(tǒng)由裝置冗余向信息冗余的轉(zhuǎn)變以及信息集成化的實現(xiàn)。
數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的結構在物理上可分為智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備；系統(tǒng)采用成熟的網(wǎng)絡通信技術和開放式互連規(guī)約，完整地記錄設備信息并能顯著提高系統(tǒng)的響應速度。在邏輯結構上系統(tǒng)可分為過程層、間隔層和站控層，并采用高速網(wǎng)絡通信解決異構系統(tǒng)之間的信息互通、裝置的自我描述等問題。此外，現(xiàn)代數(shù)字化變電站的自動化系統(tǒng)結構呈現(xiàn)出緊湊化的趨勢，通過機電一體化設計對電氣量測系統(tǒng)等進行設備組合及優(yōu)化布置，使其逐漸趨向小體積、小重量、功能豐富、結構緊湊。
1.2 一次設備的智能化與二次設備的網(wǎng)絡化
目前多采用光電技術和微處理器技術建立一次設備中的被測信號回路與被控操作驅(qū)動回路，以數(shù)字公共信號網(wǎng)絡配合數(shù)字程控器代替了傳統(tǒng)的導線連接，以可變程序取代了常規(guī)繼電器及其邏輯回路，并用光電數(shù)字技術與光纖取代了常規(guī)的強電模擬信號機控制光纜。通過智能一次設備的應用，傳統(tǒng)的機電式繼電器與控制回路結構被簡化，同時為各設備建立了智能接口，使不同設備采用統(tǒng)一的建模協(xié)議并實現(xiàn)其互操作性成為可能。
數(shù)字化變電站的二次設備應全面采用基于標準化、模塊化的微處理機設計制造，不再使用傳統(tǒng)的I／O現(xiàn)場接口，而通過標準的以太網(wǎng)技術實現(xiàn)各設備間的連接，使過程層與間隔層之間、間隔層與站控層之間、間隔層內(nèi)部及間隔層之間、站控層的不同設備之間能進行流暢的信息交換。應用高速網(wǎng)絡通信技術不但可以實現(xiàn)站內(nèi)信息與資源的共享，還能完成電網(wǎng)間局部范圍內(nèi)的變電站間的自動測量、分析及控制，提高了整個自動化系統(tǒng)的靈活性與穩(wěn)定度。
1.3 建模標準化與系統(tǒng)設備的互操作
相對干具有數(shù)據(jù)雜亂、調(diào)試工作復雜、無法被綜合利用等缺陷的傳統(tǒng)變電站自動化系統(tǒng)，數(shù)字化變電站系統(tǒng)目前已經(jīng)確立了在面向設備建模、實現(xiàn)自我描述、以及人性化的信息組織等基礎上的統(tǒng)一建模標準，解決了系統(tǒng)裝置兼容問題的同時，也簡化了系統(tǒng)配置、設備維護等方面的實際工作內(nèi)容，并有利于信息數(shù)據(jù)的共享與綜合分析利用。
1.4 運行管理的自動化與設備檢修的狀態(tài)化
運行管理自動化系統(tǒng)應包括電力生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計無紙化；數(shù)據(jù)信息分層、分流交換自動化；提供運行故障分析報告，指出原因及處理意見；自動發(fā)出變電站設備檢修報告，將定期檢修改變?yōu)闋顟B(tài)檢修。數(shù)字化變電站的二次設備應以系統(tǒng)性作為狀態(tài)檢修的出發(fā)點，通過對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)及各種智能電子設備運行信息等的數(shù)字化采集與分析，可實現(xiàn)包括交流輸入、直流和操作回路等多環(huán)節(jié)的狀態(tài)監(jiān)測：大大減少了系統(tǒng)設備狀態(tài)監(jiān)測的盲區(qū)，提高了系統(tǒng)的在線故障測控能力，保證了系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。
2 數(shù)字化變電站的關鍵技術控制要點
2.1 電氣測量系統(tǒng)可靠性的提升
電氣測量系統(tǒng)是數(shù)字化變電站的基礎，其運行的可靠性與穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)的正常工作具有重要的影響。以其中最重要的互感器為例，其關鍵技術在于光學傳感材料、傳感頭的組裝技術、微弱信號檢測、以及控制振動對精度的影響等，非傳統(tǒng)互感器目前基本處于示范性探索階段，主要分為電子互感器與光電互感器兩種。這兩種互感器由于線性雙折射現(xiàn)象、傳輸時偏振角的變化以及溫度等影響因素的存在，常造成一定的測量誤差，導致一次測量設備可靠性的下降，因此應用中必須根據(jù)其工作原理對制造工藝進行研究，如應針對某種電子式電流互感器，建立FMEA表格和故障樹，求出其故障樹的所有最小割集，找出影響其可靠性的關鍵環(huán)節(jié)，再進行有針對性的工藝改進。
2.2 實現(xiàn)電子智能設備的互操作性
互操作性的實現(xiàn)是IEC61850標準制定的主要目標之一。為了保證電子智能設備的互操作性，需要對其進行一致性測試和性能測試。由于IEC61850標準的復雜性、其性能在網(wǎng)絡異常時的未知性以及保護、監(jiān)控系統(tǒng)對實時性的嚴格要求等原因，很可能出現(xiàn)單獨產(chǎn)品已通過一致性測試，將其構成應用系統(tǒng)時卻未能通過應用測試的情況，因此通過一致性測試只是通過應用測試的充分而非必要條件。
2.3 網(wǎng)絡的選型與信息的同步
作為數(shù)字化變電站的關鍵環(huán)節(jié)網(wǎng)絡系統(tǒng)的高速性與穩(wěn)定性決定了整個系統(tǒng)的性能，全數(shù)字化系統(tǒng)中的信息采樣、保護算法與控制命令的形成，是由網(wǎng)絡上多個CPU協(xié)同完成的，因此網(wǎng)絡通信速度與制定通信協(xié)議的適應性就成為了系統(tǒng)的關鍵技術要點。除成本與兼容等因素外，網(wǎng)絡的選型主要應以超高壓變電站系統(tǒng)基于間隔設計的二次系統(tǒng)為基礎，要求系統(tǒng)內(nèi)部通信具有較高的可靠性，并能便捷地構成雙網(wǎng)結構。在信息的同步方面，應采用SNTP實現(xiàn)不同設備間的同步采樣，并以UTC作為時鐘同步源，由于過程層總線的負載較大，應將同步誤差控制在1μs。過程層同步須采取IEEE1588標準，使分配控制工作時無需再進行專門的同步通信，達到通信時間模式與應用程序執(zhí)行時間模式的分離。
3 結語
綜上所述，數(shù)字化變電站的技術成熟仍需要一定的時間，相關工程技術工作者應認識到其與傳統(tǒng)變電站的本質(zhì)區(qū)別，加強相關技術規(guī)范的制定、規(guī)范工作，并從設計、檢測、運行等環(huán)節(jié)人手，促進變電站數(shù)字化信息安全、高效的共享與綜合利用。
參考文獻
[1]吳在軍，胡敏強.基于IEC 61850標準的變電站自動化系統(tǒng)研究[J].電網(wǎng)技術，2003(10)
1引言
隨著我國電網(wǎng)建設進程的加快，南方電網(wǎng)公司越來越注重自身的安全性與可靠度。隨著變電站綜自理論和實踐的不斷發(fā)展，微機保護已經(jīng)在南方電網(wǎng)內(nèi)得到了廣泛應用，在很大程度上提升了電網(wǎng)自動化控制水平。然而值得注意的是，因為變電站自動化正在不斷拓展其應用范圍，一些基于常規(guī)數(shù)字化技術的變電站存在一些亟待解決的技術問題。由于變電站使用了多個供貨商的設備和技術，很容易導致通信協(xié)議難以完全兼容，在協(xié)議轉(zhuǎn)換，有時會使系統(tǒng)通訊發(fā)生錯誤，難以有效地支持系統(tǒng)集成，且不同設備之間尚未支持良好的互操作，為日常的運營帶來不便，甚至留下安全隱患。而在網(wǎng)絡信息技術突飛猛進發(fā)展的背景之下，我國微機保護在原理和技術上已相當成熟，來自不同設備商的產(chǎn)品可以實現(xiàn)互操作，變電站逐步向分布式模式進化，為數(shù)字化變電站的構建打下了技術基礎。本文結合南方電網(wǎng)的某220千伏數(shù)字化變電站的關鍵技術進行闡述，具有比較好的理論價值和實踐意義。
2 數(shù)字化變電站一次設計
數(shù)字化變電站技術的發(fā)展是以 IEC61850 標準為基礎的，本文以南方電網(wǎng)某220千伏數(shù)字化變電站為例，闡述其一次設計的關鍵技術。
2.1設計原則
某220千伏變電站的設計，在總體上遵循的主要原則為：以智能化、高效化作為主要的設計理念，在數(shù)字變電站的系統(tǒng)構成方面基于“三層兩網(wǎng)”的構架，包括過程層、間隔層、站控層，以及不同層次之間的網(wǎng)絡，用來傳輸GOOSE信號以及SV信號、MMS信號等。此外應為數(shù)字化變電站增設在線監(jiān)測信息系統(tǒng)和狀態(tài)檢修信息系統(tǒng)，從而對站內(nèi)主要設備，包括主變、220千伏GIS、10千伏高壓設備等進行實時狀態(tài)監(jiān)控。變電站第一期工程設置4段母線，從而構成單母線4分段環(huán)形接線；主變中性點采用小電阻接地裝置。在設備配置方面，主變壓器使用油浸自冷有載調(diào)壓變壓器，采用GIS裝置，以及三相一體干式設備。在主接線方面，220千伏采用雙母線單分段模式，10千伏采取單母線8分段方式，最終構成環(huán)形接線，支持自投自復與互為備用模式。
2.2 10千伏配電系統(tǒng)的應用
結合《南方電網(wǎng)公司專項規(guī)劃》，本文所闡述的數(shù)字化變電站使用目前國際領先的層級方案，最終構建220千伏/10千伏/0.4千伏的用戶供電方案。其中，10千伏的開關柜引入了滿足“五防”模式的鎧裝式開關柜，為其配置真空斷路器。10千伏無功補償引入的是油浸式電容器，為了能夠有效限制涌流，為所有的電容器串接鐵芯電抗器。10千伏的中性點接地方式為小電阻模式，選用干式變壓器設備進行接地，并聯(lián)電抗器引入三相一體式，從而節(jié)約用地，減少對環(huán)境的破壞。
2.3主變的應用
本文所介紹的220KV變電站是2012年正式投運的，當時該站所供電大的區(qū)域需要220千伏容量是44MVA，因為彼時此站是該供電區(qū)域僅有的220千伏站，并以220/10千伏形成電網(wǎng)，但其他相鄰區(qū)域的變電站卻均為基于10千伏，難以與此變電站實現(xiàn)轉(zhuǎn)供。結合主變壓器N-1的安全準則，在過程項目的第一期首先設置投運2×120MVA主變，從而在很大程度保證網(wǎng)絡的可靠性。結合電網(wǎng)規(guī)劃的相關條款，變電站的建設必須能夠滿足該區(qū)域三年內(nèi)不擴建，因此最終結果預測和評估，此變電站第一期工程爭取投運2×120MVA主變，包括兩臺雙繞組三相油浸自冷變壓器。
2.4配電裝置的設計
對于封閉組合裝置，此變電站引入了GIS模式，選取ABB公司的ABB-TS型氣體絕緣開關；對于流壓互感設備，考慮到有源互感器具備很多的優(yōu)勢，包括節(jié)約成本、方便與其他設備集成、性能較好等，最終引入許昌繼電器集團的XC-3435型GIS互感設備，結合工程的實際情況，對傳感器進行熱備份配置，從而在很大程度上增強互感器的性能。結合上述分析，以及GIS裝置的構造特點，選用站內(nèi)110作為供電電源。
3數(shù)字化變電站二次設計
3.1網(wǎng)絡設計
本文所述的數(shù)字化變電站是結合IEC61850規(guī)約設置網(wǎng)絡的，分為三個層次，其中站控層負責對變電站中的全部重要數(shù)據(jù)進行匯集、存儲，為運營用戶提供實時的數(shù)據(jù)曲線和友好的界面，對位于其他層次的設備進行監(jiān)控管理；間隔層的功能是對各類數(shù)據(jù)進行實時的匯總，實現(xiàn)不同層次之間的保護和監(jiān)控；過程層所負責的功能是：對各類運行電氣量等進行實時的探測，并臨時存儲。由這三個層次而構建的數(shù)字化變電站網(wǎng)絡結構如圖1。
下面對三個層次的組網(wǎng)模式進行闡述。
對于站控層，考慮到這個層次的首要任務是對數(shù)據(jù)報文進行有效傳輸，并不要求很高的數(shù)據(jù)信息實時性，而對數(shù)據(jù)的可靠性要求較高，因此應該設置冗余備份通道，從而使數(shù)據(jù)可以具備良好的可靠性，所以在網(wǎng)絡的拓撲方面，最終選取的是雙星型網(wǎng)絡，結合實際情況，環(huán)網(wǎng)也是一種能夠選擇的模式。結合變電站相關設計參考規(guī)范，以冗余Ethernet設計站控層，并保證數(shù)據(jù)的傳輸高于100兆比特每秒，雙星形網(wǎng)絡能夠保證足夠的數(shù)據(jù)傳輸可靠性，在數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)故障時進行快速切換；此網(wǎng)絡承載的信號為MMS信息以及GOOSE數(shù)據(jù)。站控層的不同設備彼此通過雙發(fā)雙收模式進行信息傳遞。對于過程層，可以有幾種可比較選擇的設計方案：第一種方案是將GOOSE與傳送網(wǎng)彼此獨立，所得的采樣信息基于IEC60044-8通過光纖通道進行傳遞。這種方案的GOOSE通過光纖Ethernet，結合不同的電壓等級彼此獨立成網(wǎng)。結合重要程度的不同，為這些信息設置相應的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級。第二種方案是將GOOSE與數(shù)據(jù)網(wǎng)彼此獨立，數(shù)據(jù)網(wǎng)選取光纖Ethernet，結合不同的間隔進行分段。第三種方案是使GOOSE與傳送網(wǎng)一體化，采樣數(shù)據(jù)通過光纖Ethernet，按間隔分段。
對以上的三個方案進行比較，第一種方案對光纖網(wǎng)絡的要求較高，但不需要很多交換設備，并且將數(shù)據(jù)和GOOSE彼此獨立，不會由于交換機性能而導致數(shù)據(jù)傳輸失敗。這種模式的不足之處也較為明顯，即系統(tǒng)的擴展性不足、難以實現(xiàn)良好的信息共享，不能避免由于光纖出現(xiàn)故障而帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定。由于使用光纖較多，也給施工的過程帶來一些難度。而對于第二種和第三種方案，不需要太多的光纖，能夠滿足系統(tǒng)所需要的高擴展性以及信息的共享。本工程針對第二種方案和第三種方案進行了對比分析。對網(wǎng)絡性能進行測試。
在測試過程中，把系統(tǒng)的功能分為共網(wǎng)與分網(wǎng)兩種，并引入網(wǎng)絡性能分析軟件來對比第二種方案和第三種方案發(fā)生各類故障的時候的網(wǎng)絡性能，和保護動作所需要的時間，最終得到的結論為：在網(wǎng)絡所承載的數(shù)據(jù)多于80%的情況下，網(wǎng)絡交換機的處理性能開始緩慢降低，丟幀的情況逐漸增多；而網(wǎng)絡交換機的參數(shù)配置也能夠?qū)W(wǎng)絡承載的流量造成影響，最終為變電站確定的網(wǎng)絡配置模式為：在線條的站控層，引入雙星型的可靠冗余網(wǎng)絡，在站控層和過程層之間采取互相獨立的配置，過程層和GOOSE彼此獨立配置，10千伏過程層采取雙網(wǎng)合一設置。網(wǎng)絡結構如圖2。
3.2過程層流量設計
結合數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)傳輸實際情況，站控層擁有很高的數(shù)據(jù)傳輸量，但其傳輸過程對實時性并沒有極高的要求。而變電站的過程層由于涉及到很多實時采樣數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)量大且對實時性有著很高要求，同時要求數(shù)據(jù)具備良好的可靠性。在SV信息和GOOSE信息均以基于網(wǎng)絡的模式進行傳輸?shù)那闆r下，必須對網(wǎng)絡的實時流量進行良好的配置管理，才能保證信息傳輸?shù)目煽浚虼嗽谛畔鬏斨幸肓藞笪倪^濾模式，目的是降低網(wǎng)絡交換設備的實時流量以及數(shù)據(jù)傳輸和處理的負載。對于SV網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)的實時性必須得到保障，而信息瞬時流量較高、信息的流向是固定的，因此加入引入合理的流量控制方案，便能夠使網(wǎng)絡流量得到隔離，從而降低網(wǎng)絡交換設備的負載，使網(wǎng)絡的實時性與可靠性都得到提升；而相比之下GOOSE信息的數(shù)據(jù)流量不大、但是信息的流向不易控制，而且隨著裝置的改變會發(fā)生變化，如果對其進行一定程度的信息隔離，便能夠使其傳輸范圍得到控制，讓所有的數(shù)據(jù)端口僅需接收與本端口相關的信息，減輕了無關數(shù)據(jù)的判別，從而增強安全與可靠指標。本項目最終設計為通過組播的模式完成信息傳輸，對于數(shù)據(jù)發(fā)送者，只需要發(fā)送一個信息幀，接著的其他信息幀僅僅在需要的時候才會進行分發(fā)，這樣能夠保證所有的網(wǎng)段僅保留一個必要的數(shù)據(jù)流，從而在很大程度上降低系統(tǒng)的負荷，使所需的網(wǎng)絡帶寬得到壓縮。
3.3母線快速保護
本項目以基于GOOSE的網(wǎng)絡來進行間隔開關保護數(shù)據(jù)的傳輸，以基于GOOSE標準的保護動作信息替換傳統(tǒng)的饋線動作母線保護，從而大幅度簡化母線保護模式，也減少了所需的電纜量，在饋線擴容時完全不受影響，為以后的升級打下了良好的基礎。
3.4在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計
該數(shù)字化變電站以基于IEC61850的模式實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)。主要的在線監(jiān)測項目闡述如下。對于變壓器設備的實時監(jiān)測，采用NS800I設備來抽取需要的數(shù)據(jù)信息然后對其進行匯總，主要的監(jiān)測項目有：（1）變壓器油色譜監(jiān)測，采集信息后首先在本次存儲，數(shù)據(jù)在過程層經(jīng)過初步分析之后，傳輸至變電站控制中心，可在管理人員的工作站界面顯示。（2）變壓器套管監(jiān)測：對泄漏電流監(jiān)測，抽取電壓信號，得出套管泄漏電流的實際值，計算電容量及介損。采用NS821I智能數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點，對所有的信息進行處理和上傳。（3）變壓器鐵心接地電流，通過穿心CT進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)被傳輸?shù)奖O(jiān)測智能柜的NS821I單元。（4）智能組件監(jiān)測：以PSSC601對數(shù)據(jù)進行采樣和處理。（5）GIS監(jiān)測，通過NS860I對監(jiān)測信息進行處理和傳輸，具體項目有斷路器在線監(jiān)測、SF6氣體特性在線監(jiān)測等。（6）避雷器在線監(jiān)測，監(jiān)測參數(shù)為避雷器的阻性泄漏電流，數(shù)據(jù)被傳輸至監(jiān)測單元。
3.5站域控制模式的設計
為了實現(xiàn)良好的站域控制，就必須引入信息化體系，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，最終發(fā)揮信息的最大化效用。結合當前技術的發(fā)展，對采樣信息來說存在著兩種主流模式，一是以IEC60044協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的點對點傳輸，二是采用網(wǎng)絡交換設備進行數(shù)據(jù)信息的傳輸。如果采取點對點傳輸，則IEC60044規(guī)約會為需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息加入必要的前綴標簽，不需要數(shù)據(jù)處理單元進行參與，而且能夠維持較為穩(wěn)定的延時；IEC61850-9協(xié)議的信息傳輸是基于Ethernet的，所以光纖單元在信息成功接收之后，會觸發(fā)數(shù)字處理單元中斷服務，獲取信息幀的標記，但這同時也會造成中斷程序的頻繁調(diào)用，為系統(tǒng)帶來新的不確定因素。如果以交換設備進行信息傳輸、則能夠保證系統(tǒng)的共享性。本變電站最終經(jīng)過對比，選擇北斗和GPS雙鐘備用模式，采用面向?qū)ο蟮姆椒▽φ麄€變電站進行建模。
4結束語
隨著信息技術和發(fā)展與應用的逐步深入，數(shù)字化變電站漸漸成為變電站設計用戶建設的新趨勢，其最大的優(yōu)勢是能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡化、能夠使來自不同廠商的設備基于完全一致的協(xié)議、可以進行良好的是互操作、可以在線實時對設備狀態(tài)進行監(jiān)測，大大降低了系統(tǒng)擴展成本和工作量。因此是當前的變電站發(fā)展大方向之一，值得我們在實踐中繼續(xù)探索。
參考文獻
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前言：當前數(shù)字化變電站的發(fā)展面臨著許多問題，常規(guī)互感器的動態(tài)測量范圍局限性、智能電子裝置的發(fā)展、缺乏統(tǒng)一模型以及二次設備之間操作性的缺乏，這些問題都阻礙著我國數(shù)字化變電站的發(fā)展。經(jīng)過相關專家的研究，這些問題已經(jīng)得到了一些改善，比如現(xiàn)在數(shù)字化變電站中已經(jīng)應用的新型互感器，擬定并頒發(fā)了IEC 61850 標準，構建了變電站信息采集處理、傳輸和應用的框架。微電子和現(xiàn)代信息技術在數(shù)字化變電站中的應用，進一步推動IED在電力系統(tǒng)中的發(fā)展，且在自動化系統(tǒng)中引入了新的數(shù)字化技術。希望數(shù)字化變電站相關的工程技術人員能夠參考本文提出的理論技術，更好地推動數(shù)字化變電站的發(fā)展，使電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全地運行，更好地服務于人民的生活。
1、數(shù)字化變電站的主要技術特征
1.1數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集
數(shù)字化變電站與普通變電站最主要的區(qū)別就是采集電流、電壓的方式不同，它主要是通過數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)來進行采集，進而實現(xiàn)了一、二次系統(tǒng)的有效隔離。它也在一定程度上提高了電流、電壓測量的范圍和準確度。數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠快速、準確地采集電氣量數(shù)據(jù)，這提升了變電站的運作效率，也為變電站的安全、高效運行提供了保障。
1.2智能化的變電設備
數(shù)字化變電站通過采用光電技術和微處理器來處理變電站中設備檢測的操作信號和回路信號，進一步加強了公共網(wǎng)絡信號導線的連接度，簡化了處理過程中的控制結構。數(shù)字化變電站摒棄了普通變電站中的繼電器邏輯回路，采用現(xiàn)代的可編程序來代替，這極大地提升了變電站的運作效率。數(shù)字化變電站的智能接口能夠充分滿足變電設備智能化發(fā)展需要。
1.3分層、分布化的系統(tǒng)結構
變電站的系統(tǒng)結構已經(jīng)由原來的集中式結構轉(zhuǎn)變成分布式結構，當前采用的分布式變電站系統(tǒng)主要應用了網(wǎng)絡通信技術，具備完整記錄設備信息的功能，同時極大地提升了系統(tǒng)的響應速度。數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結構具有明顯的分層特征，主要表現(xiàn)為智能化的一次設備和網(wǎng)絡化的二次設備。電力系統(tǒng)IEC61850的建模標準規(guī)定，數(shù)字化變電站的系統(tǒng)結構包括過程層、間隔層、站控層三層結構。采用對象建模、軟件復用等新型技術，來提升電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，進而使異構系統(tǒng)的信息能夠相互通用，提升互操作和系統(tǒng)的擴展性。
1.4自動化的運營管理技術和設備狀態(tài)檢修
普通的變電站采用的技術相對落后，其主要是針對一次設備進行設備狀態(tài)檢修，而對二次設備是進行系統(tǒng)狀態(tài)檢修。傳統(tǒng)的變電站技術是基礎的狀態(tài)檢修技術，無法考慮二次設備檢修中的系統(tǒng)問題。即對變電站操作信號回路狀態(tài)和所有功能單元進行監(jiān)視，進而完成整個設備狀態(tài)的檢修，提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。數(shù)字化變電站在運作的過程中涉及到多種數(shù)據(jù)的管理，主要有設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)等。數(shù)字化變電站通過檢查自身的設備，當發(fā)現(xiàn)運行過程中的問題時，會進行報警并自動將定期檢修調(diào)整為狀態(tài)檢修，即達成數(shù)字化變電站自動化運行管理的模式。
1.5智能化的設備操作
數(shù)字化變電站大都采用先進的設備，這些設備的操作都趨向智能化。比如，新型高壓斷路器的二次系統(tǒng)，它主要采用了電力電子系統(tǒng)、微機和新型傳感器等先進技術和設備。它的操作主要是使用微機控制的二次系統(tǒng)等智能化的軟件，通過光纖網(wǎng)絡將控制命令傳達到變電站的二次回路系統(tǒng)，進而完成設備的智能化操作。
2、數(shù)字化變電站的關鍵技術
2.1電磁抗干擾技術
電磁抗干擾技術主要用于數(shù)字化變電站的設備狀態(tài)檢修過程中， 保證收集的變電站設備運行參數(shù)的準確性。在數(shù)字化變電站設備檢修的過程中使用了大量的電子傳感器設備和計算機處理設備，這些設備會受到電磁信號的干擾，導致設備狀態(tài)檢修收集的設備運行參數(shù)出現(xiàn)誤差，致使無法正確的檢修出存在問題的設備，無法確保變電站的正常運行。我們可以通過將變電站內(nèi)部的電磁頻率的檢測加入設備狀態(tài)檢修的過程，來避免這種問題的出現(xiàn)，這個過程需要監(jiān)測變電站現(xiàn)場的電磁頻率。提前測定變電站設備的電磁兼容性能力，確定其是否具備抗干擾的能力。加大變電站設備屏蔽接地情況的檢測力度，嚴格管理變電站內(nèi)部可能產(chǎn)生電磁干擾的器件，繼而避免變電站設備受到電磁的干擾，安全穩(wěn)定地運行。
2.2數(shù)字化回路狀態(tài)檢測技術
回路保護系統(tǒng)是變電站的主要組成結構，在變電站回路狀態(tài)檢修中起到非常重要的作用?；芈繁Ｗo系統(tǒng)主要由電纜和繼電器組成，它們將變電站設備的運行狀態(tài)有效的收集在一起?；芈繁Ｗo系統(tǒng)比較分散，無法獲得整體性的數(shù)據(jù)，難以進行管理。所以我們需要采用整體化的管理方式來對回路保護系統(tǒng)進行管理，進而將變電站的設備檢修狀態(tài)進行整體化的提升。
2.3數(shù)字化系統(tǒng)檢修技術
數(shù)字化變電站的設備狀態(tài)檢修要同時兼顧一次設備狀態(tài)檢修和設備的二次狀態(tài)檢修，不能只重視其中一個，而忽略了對另一個的檢修。在設備狀態(tài)檢修過程中，要明確一次設備狀態(tài)檢測過程中出現(xiàn)的問題，及時對問題進行處理，保證設備運行的安全性和可靠性。通過在變電站中應用數(shù)字化技術，簡化變電站設備的操作步驟，提升變電站內(nèi)部設備運行的安全性和穩(wěn)定性。
結束語：為了滿足當前社會發(fā)展的需要，變電站也在逐漸向著數(shù)字化的方向發(fā)展。數(shù)字化變電站極大地提高了電網(wǎng)設備的安全性和可靠性，提高了電網(wǎng)運行的效率。本文就主要針對數(shù)字化變電站的主要特征和關鍵技術進行了探討，希望能夠推動我國數(shù)字化變電站的發(fā)展。
參考文獻
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.061
1 引言
煤礦企業(yè)的采集監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦開采行業(yè)有著廣泛的關注，煤礦的生產(chǎn)采集過程是煤礦行業(yè)乃至后繼產(chǎn)品生產(chǎn)的最重要環(huán)節(jié)，無論是對大型煤礦企業(yè)，還是中小型煤礦來說，采集過程的控制直接影響企業(yè)的生產(chǎn)業(yè)績，是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的有力保證。雖然隨著企業(yè)規(guī)模的不同對采集控制的程度要求也不同，但監(jiān)控系統(tǒng)的高可靠性、較少維護性以及跨硬件的高兼容性已成為大中小煤礦企業(yè)所追求的共同目標。
2 綜合數(shù)字化平_的B/S模式
Web技術為煤礦企業(yè)的這種需求提供了一種可以在不同體系結構下，為網(wǎng)站之間提供應用接口服務、傳輸數(shù)據(jù)的技術方案。Web服務技術的目的是透明化現(xiàn)場各種異構平臺，并在此基礎上搭建一個通用的、與平臺和語言無關的邏輯運算與數(shù)據(jù)傳輸層，使得運行于不同平臺的應用軟件能夠依靠該層實現(xiàn)彼此的連接與數(shù)據(jù)交換，它通過采用HTTP超文本傳輸協(xié)議、簡單對象訪問協(xié)議和可擴展標記語言等技術，將相互獨立的站間服務組成分布的、自動與智能的網(wǎng)絡，它可以有效的利用己有的網(wǎng)絡和開發(fā)資源進行應用程序的開發(fā)。
3 綜合數(shù)字化平臺的結構與功能設計
本文所采用的Web應用不僅包括靜態(tài)和動態(tài)頁面的顯示，還應包括數(shù)據(jù)庫服務器提供的數(shù)據(jù)服務，有人把Web服務看作是運行在某個互聯(lián)網(wǎng)上服務器的應用程序，它的功能是向申請服務的用戶提供信息。
本系統(tǒng)所應用的煤礦單位本身已經(jīng)具備較為完善的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡，只是并沒有形成統(tǒng)一個接口來整合各個單元的監(jiān)控設備，因此，在本系統(tǒng)中，各級的設備監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息，都是通過OPC/FTP協(xié)議將數(shù)據(jù)與文件向上一級匯總，本系統(tǒng)的使用對象是煤礦生產(chǎn)，具有難度大，危險高的特點，所以在網(wǎng)絡接口的設計上最重要的是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r與可靠，系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構如圖1所示。
4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計
Web集成系統(tǒng)操作的數(shù)據(jù)對象是煤礦生產(chǎn)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，不僅數(shù)據(jù)量龐大，而且數(shù)據(jù)類型復雜，如果沒有一個好的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，則會極大的限制系統(tǒng)的運行效率，無法達到系統(tǒng)的設計目標。本系統(tǒng)設計時在對數(shù)據(jù)庫選擇時，首要考慮的是其并發(fā)數(shù)據(jù)的吞吐量、功能是否全面、是否具有較高的兼容性、對數(shù)據(jù)的安全性有無保證，煤礦企業(yè)對數(shù)據(jù)的要求較為嚴格，同時也對數(shù)據(jù)庫提出了較為嚴格的要求：
（1）作為數(shù)據(jù)庫服務器，首先應能夠準確高效的存儲數(shù)據(jù)，由于煤礦現(xiàn)場設備復雜，數(shù)據(jù)庫的存儲接口應能跨硬件，同時與多個操作系統(tǒng)相兼容；由于煤礦生產(chǎn)具有流水線的特點，數(shù)據(jù)庫必須具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）煤礦生產(chǎn)的數(shù)據(jù)是企業(yè)的機密，不同權限的用戶應只能訪問符合身份的數(shù)據(jù)，這就要求數(shù)據(jù)庫具有用戶管理功能。
（3）煤礦生產(chǎn)的數(shù)據(jù)量龐大，如果不及時備份與清理，會嚴重影響監(jiān)測系統(tǒng)的性能，而且在監(jiān)測中心機組出現(xiàn)突發(fā)性災難后，數(shù)據(jù)庫能及時恢復所需的數(shù)據(jù)，這在選擇數(shù)據(jù)庫功能時非常重要。
本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的是煤礦企業(yè)日常生產(chǎn)的各類信息，數(shù)據(jù)的安全性非常重要，本文不考慮突發(fā)性與人為性的數(shù)據(jù)丟失，僅從數(shù)據(jù)庫本身提供的安全功能來討論如何保證數(shù)據(jù)庫的安全：
（1）數(shù)據(jù)庫驗證。用戶每次與數(shù)據(jù)庫進行連接都必須提供用戶名與密碼，由數(shù)據(jù)庫進行身份鑒別，沒有訪問權限的用戶無法對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進行訪問，同時，不同權限的用戶所訪問數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容是不同的，具體用戶權限由管理員分配，只有具有權限的用戶才能對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行修改，這樣做可以合理安排數(shù)據(jù)的使用對象，同時減少數(shù)據(jù)被誤修改的可能性。
（2）數(shù)據(jù)庫日志。本系統(tǒng)使用SQL Server數(shù)據(jù)庫，只要將實例屬性中“安全性”的審核級別設為“全部”，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就能對每一次的數(shù)據(jù)庫訪問請求進行記錄，形成日志報表，管理員可以通過日志分析來確定一段之間內(nèi)數(shù)據(jù)庫的訪問者，或是通過日志查找數(shù)據(jù)庫的權限漏洞。
（3）數(shù)據(jù)庫備份。煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)量龐大，如果產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一直存儲于數(shù)據(jù)庫中，會影響數(shù)據(jù)庫服務器的運行效率，通過數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的定期備份操作可以有效的解決這類問題，備份的數(shù)據(jù)通常存放于更為安全的地方，同時精簡當前數(shù)據(jù)庫的容量，降低突發(fā)性災難對系統(tǒng)的影響。
（4）操作系統(tǒng)防火墻。為防止煤礦企業(yè)數(shù)據(jù)外流，企業(yè)可在監(jiān)控中心安裝防火墻來阻止外部入侵，通常數(shù)據(jù)庫連接通過TCP的1433和UDP的1434端口，管理員可以通過配置監(jiān)測針對這兩個端口的數(shù)據(jù)流，達到保證安全的目的。
5 結語
本系統(tǒng)有效的整合煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場的各類復雜、異構的信息，并通過Web平臺實時的監(jiān)測生產(chǎn)設備參數(shù)信息，對超限參數(shù)進行報警，能夠通過曲線和報表的形式反映設備的實時和歷史信息，具有一定的安全保障功能。系統(tǒng)為用戶提供信息查詢的Web接口，較好的解決了煤礦企業(yè)信息孤島的問題，在實際使用中具有以下良好的性能。
參考文獻：
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【關鍵詞】醫(yī)院數(shù)字化 互聯(lián)網(wǎng)+ 關鍵技術
隨著我國醫(yī)院逐漸向數(shù)字信息化方向發(fā)展，我國多地醫(yī)院已開始實行“一卡通”的形式就診。持卡人只需要在醫(yī)院辦理一張就診卡，就可以直接到各個科室的進行就診。醫(yī)生在診斷以后開具的診斷書、電子處方等等，患者可以直接去相對應的檢查科室進行檢查、藥房取藥等等。隨著患者人數(shù)持續(xù)上升，但在具體的實際情況中，存在一部分就診的患者沒有帶卡片，所以就直接在去重新辦一張，時間一長，也就很難分清楚那個是就診卡可以用，那個不能用，其在就診的時候，還有不少患者直接把就診卡都弄掉了等等一系列問題。怎樣才能更好的解決這個問題呢？
1 “卡卡通”就診提出的理念與設計方案
為了解決以前的“一卡通”在應用的過程中所出現(xiàn)的問題，本文針對此問題提出了一個唯一可以識別身份的“卡卡通”模式。基于大數(shù)據(jù)時代背景下，HIS系統(tǒng)與許多系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了“卡卡通”的一些相關信息建設，如：銀行、醫(yī)保等等。其主要是患者直接在醫(yī)院的HIS系統(tǒng)下進行實名制注冊，在醫(yī)院就診的時候，只需要提供自己的身份證號碼進行驗證，就可以直接進行就診。
1.1 “卡卡通”的設計
“卡卡通”的設計方案主要是由以前的一卡通模式演變而來，是通過第三方系統(tǒng)平臺來驗證患者身份識別的卡片，這張卡可以直接在后面的系統(tǒng)自動搜索患者的身份證號碼，將其傳送到HIS系統(tǒng)，從HIS系統(tǒng)中搜到的患者唯一的驗證身份信息內(nèi)容，將其與卡進行關聯(lián)，如果成功的進行關聯(lián)以后，就可以直接憑著這張卡進行就診。基本步驟如下：第一步：建立基礎平臺，由于HIS系統(tǒng)與銀行、醫(yī)保等多方面的系統(tǒng)進行相互關聯(lián)。第二步：患者在進行就診的時候，可以利用這個就診卡在醫(yī)院直接去分診室進行就診。在就診前需要將這張卡唯一的索引號進行關聯(lián)，如果關聯(lián)成功以后，可以直接去就診。第三步，先要判斷卡的類型，看是第三方的卡還是醫(yī)院里面的就診卡，如果是醫(yī)院里面的就診卡，在HIS系統(tǒng)就會顯示無效的信息。但如果是第三系統(tǒng)的卡，在輸入密碼以后，就會出現(xiàn)唯一的索引號，然后在將唯一的索引號與卡進行關聯(lián)。
其具體的操作流程如下：
（1）進入醫(yī)院以后到醫(yī)院的自助設備上插入第三方的卡。
（2）插卡以后將會進入HIS系統(tǒng)進行查詢患者的詳細信息，如果已關聯(lián)成功，將會出現(xiàn)唯一的索引號。
（3）如果沒有關聯(lián)成功，就要先判斷卡片是醫(yī)院的就診卡還是第三方系統(tǒng)上的卡，然后在進行查詢，如果提示無效信息，就需要查詢是否在HIS系統(tǒng)中進行實名制注冊。
（4）如果已經(jīng)注冊過，可以把患者的證件號碼與索引號相互關聯(lián)，然后在進行操作。
（5）如果沒注冊，需要用患者的有效證件號碼進行注冊，然后查詢唯一的索引后，最后在進行關聯(lián)以后，掛號、預約等等。
1.2 流程優(yōu)化對比
在以前的一卡通就診過程中，如果患者是第一次去醫(yī)院就診，需要攜帶自己的有效證件方可辦理就診卡，辦完就診卡以后去醫(yī)院看病的時候，需要隨身攜帶就診卡。但轉(zhuǎn)換到卡卡通這種模式以后，患者只需要通過自己的證件號碼在醫(yī)院的第三方平臺進行注冊，然后再去就診。在就診的時候，只要通過有效的證件號碼可以識別患者的身份信息，就可以進行就診，也不需要每次就診的時候都要帶就診卡，以前的一卡通就是通過卡號進行識別患者的身份信息，而卡卡通是通過患者的有效證件號碼識別身份信息。
2 實施效果及應用體會
2.1 在醫(yī)院自助設備上的醫(yī)用
醫(yī)院的就診卡升級為卡卡通以后，例如：如果不是第一次來醫(yī)院就診所使用的銀行卡掛號，就診患者可以直接在醫(yī)院大廳進行自助掛號等。只需要將銀行卡插入到自助掛號機里面，輸入銀行卡密碼，然后選擇自己就診的科室、醫(yī)生等所有信息，然后再次輸入密碼進行繳費，最后取出掛號單和自己的銀行卡，這種方法比較簡單、方便。
2.2 應用體會
醫(yī)院的系統(tǒng)升級以后，由于于銀行系統(tǒng)相互連接，所要求的安全性能也比較高，所以在傳輸信息的時候采用的是TCP這種方式進行傳輸。醫(yī)院的自主設備可以兼容各種類型的卡，這對患者來說也比較方便，插卡的地方只有一個，但在讀卡的時候可以讀出各種各樣的卡。這款自主設備具有各種各樣的功能，是最適合應用卡卡通實施就診流程。
3 結束語
綜上所述，通過先前的一卡通就診模式與卡卡通設計方案進行對比分析，從而可以真正的實現(xiàn)在就診的時候只需要對患者的身份進行識別的卡片，就可以在醫(yī)院就診。其就診時間比原來的一卡通模式還有效的減少了就診時間，同時，這也是醫(yī)院數(shù)字化減少向互聯(lián)網(wǎng)+轉(zhuǎn)變的關鍵性技術。
參考文獻
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