1。2。1  数字化变电站的基本结构 

根据IEC61850标准可以把变电站模型分为三层结构，分别是过程层、间隔层和站控层[6-8]，结构形式如图1。1所示。

图1。1  数字化变电站结构

过程层中一般包含变压器、开关、电子式互感器等高压设备及其智能终端，该层设备实现所有与一次设备接口相关的功能，将直流状态信号和交流采样信号转换为数字信号，是一次设备数字化和智能化的接口[9]；间隔层主要包括数字式保护、测量和监控等二次设备，实现间隔层内信息运算、处理和控制，完成与站控层的通信，包括将相应的信息传送给上层和接收上层下达的控制命令[10]；站控层负责对全站一次、二次设备进行监视和控制，并与远方控制中心进行通信[11]。各层之间信号传输通过光纤以太网实现，站内通信规约按IEC61850标准。

1。2。2  数字化变电站主要特征

目前的数字化变电站有以下四个主要特征：

（1）一次设备智能化。传统变电站中使用的是电磁式互感器，而数字化变电站中使用的是电子式互感器，它可以对外提供光纤式的以太网接口来进行数字通信，有效地实现了一、二次系统的电气隔离。变电站内安装智能变压器、智能断路器等智能一次设备，或者就近安装这些设备的智能终端，来实现信号的数字化转换和传输[12]。

（2）二次设备网络化。数字化变电站中的二次设备不仅仅具有传统数字化设备的功能和特征，它还具有支持光纤网络通信的接口，站内二次信号的传输通过以太网来实现[13]。

（3）变电站通信网络和系统标准化。传统变电站中网络通信协议标准的差异性导致不同设备之间的互通性差，而数字化变电站全站通信均采用IEC61850标准，这就保证了站内设备的互操作性[14]。

（4）运行管理系统自动化。数字化变电站中通信平台网络化、信息传输数字化、通信规约标准化等特点充分体现和保证了运行管理的自动化[15]。

1。3  国内外研究现状

1。3。1  数字化变电站的国内外研究现状

1。3。2  变电站可视化系统国内外研究现状

1。4  论文研究内容与结构

第一章：结合传统变电站发展现状分析数字化变电站和变电站三维可视化仿真系统的研究意义，介绍数字化变电站技术及其国内外研究现状；

第二章：结合目前变电站仿真培训系统的优缺点完成数字化变电站可视化仿真系统需求分析，提出系统总体设计方案，对系统设计中所使用的关键技术进行详细说明；

第三章：完成110kV数字化变电站一次部分电气设计，根据工业园区变电站的性质和规模确定电气主接线的形式，结合负荷需求完成变压器的选型和无功补偿，并对主要高压电气设备进行选型，为三维变电站场景做出规划与设计。

第四章：分析变电站三维模型开发技术，对标准模型和复杂模型的创建、参数修改和材质设置进行详细说明，并在此基础上搭建出数字化变电站一次侧主要设备的三维模型。

第五章：完成三维变电站场景的生成，并对生成的场景进行渲染和优化，加入漫游和碰撞检测功能，进一步增强系统的交互性。

第六章：总结课题的完成情况，并对后续的研究进行展望。

2  110kV数字化变电站仿真系统总体设计

2。1  变电站可视化需求分析

随着电网规模日益庞大，变电站的数量急剧增加。目前变电站运行和维护人员规模较小，难以满足变电站建设的需求；无人值班变电站愈来愈普及，操作人员对变电站内部的运行情况难以有一个清晰的认识[22]；数字化变电站、智能变电站逐步得到推广，但运行人员对新的智能设备和新的技术缺乏深刻的了解，操作和维护难度增大。因此，有必要对变电站操作人员进行相关的培训和指导。