淺析數字化變電站技術在電力企業變電所的應用

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要：本文從(cong) 數字化變電站技術在電力企業(ye) 變電所應用現狀入手，分析了數字化變電技術的主要優(you) 點和電力企業(ye) 變電站數字化提升路徑，並闡述了電力企業(ye) 數字化變電技術的發展方向，以期為(wei) 電力企業(ye) 變電站數字化轉型提供理論支撐。

關(guan) 鍵詞： 數字化變電站 電力企業(ye) 變電所 應用

引言

在電力企業(ye) 生產(chan) 過程中需要用到大量的電力設備，電力設備的應用對電力企業(ye) 的安全平穩生產(chan) 至關(guan) 重要。同時，與(yu) 電力設備相配套的是電力設備對電力企業(ye) 電網的供電和調度具有較高的要求。在過去一段時間，電力企業(ye) 變電站的自動化水平不高，電力保護設施存在較大的短板，不同電力設備之間的存在配合不暢的問題，很大地影響到電力企業(ye) 的生產(chan) 效率。隨著我國電力係統整 體(ti) 技術的進步提升，借助計算機輔助和自動化控製設備，電力企業(ye) 變電所能夠實現電力的數字化建設，為(wei) 電力企業(ye) 生產(chan) 電力供應平穩有效奠定了堅實的基礎，本文就數字化變電技術在電力企業(ye) 變電站中的應用進行了簡要分析。

1.數字化變電站技術在電力企業(ye) 變電所應用現狀

1.1電力企業(ye) 變電站發展現狀

在當前電力企業(ye) 的生產(chan) 環境中，大部分的電力企業(ye) ，特別是中小電力企業(ye) 其變電站仍然停留 在傳(chuan) 統的變電設備階段，其主要的組成由一次設 備和二次設備。 一次設備的主要構件包含變壓裝置、斷路設備和隔斷裝置等。電力企業(ye) 變電站不同設備之間的銜接配合主要通過電纜，鏈接控製設備和一次設備，這樣的信號傳(chuan) 輸方式對電力控製有較大的影響，設備反映時間較長，且設備功能拓展性不強，整體(ti) 運行和維護成本較高。科學技術在不斷發展，電力設備也經曆了更新換代，互感設備的產(chan) 生於(yu) 應用，以及智能斷路器的應用，為(wei) 數字化變電技術的產(chan) 生提供了基礎條件，變電站之間的電壓控製可以通過智能化設備進行自動化的控製，為(wei) 電力企業(ye) 變電站智能化、自動化轉型提供了有力的支持。二次設備主要由測量設備、保護裝置構成。電力企業(ye) 變電所數字化組 建完成後能夠把電力控製、保護有機結合，實現電力設備電信號控製，增加設備的反應速度和安全性。

1.2 數字化變電站的技術要點

從(cong) 數字化變電站技術在電力企業(ye) 變電所應用上看，一方麵，數字化變電站對提升電力企業(ye) 電網管理能力，促進配電效率提升具有較大的促進作用，數字化技術在電力企業(ye) 變電站的應用對變電站綜合效能的提升作用明顯。因此，在對電力企業(ye) 變電站改造提升當中，應當注重數字軟件和硬件係統的綜合運用，結合電力企業(ye) 生產(chan) 用電的需求和電網設置的實際情況，做好改造過程記錄，增強數字智能設備的應用數量，確保電力企業(ye) 電網能夠始終運行在安全可靠的區間。另一方麵，在對電力企業(ye) 變電站的控製方式上，相較於(yu) 傳(chuan) 統的依靠人工方式進行用電線路調整，數字化變電站的技術可以在計算機的控製下，利用各種 智能化終端設備對線路實現自動化的調整，減少電力企業(ye) 變電所對人工的依賴，很大地提升變電效率。

1.3電力企業(ye) 變電站數字化發展基礎

在國內(nei) 電力企業(ye) 生產(chan) 中，變電站正在朝著數字化逐漸轉型，電力企業(ye) 電網改造設備智能化 普及迅速，在電力企業(ye) 變電站所使用的數字化變電技術中，比較有代表性的混合式光纖電流， pass組合開關(guan) 電器等。電力企業(ye) 變電站投入智能化設備的數量和質量是確保數字化改造成功的關(guan) 鍵。電力企業(ye) 變電站智能化設備需要用到相關(guan) 的 技術標準，在統一的技術框架下串聯電力設施。IEC61850通信協議為(wei) 開展數字化變電站建設提供了有效的技術標準，對變電站進行數字化建具有重要的指導性價(jia) 值。支持電力企業(ye) 變電站數字化改造的IEC61850通信協議主要由變電站層、間隔 層和過程層組成（圖1）。數字化變電站技術在電力企業(ye) 變電站中應用能夠有效降低人為(wei) 因素對電力企業(ye) 生產(chan) 供電的影響，減輕電力企業(ye) 電力工作人員的工作壓力，強化電力企業(ye) 電力企業(ye) 對電力能源的管控，使電力企業(ye) 電力調度保持在較高的水平，提高電力利用率。

2.數字化變電技術的主要優(you) 點

相較於(yu) 數字化變電技術，電力企業(ye) 傳(chuan) 統的變電站在應用上存在很大的技術缺陷，特別是在 用電安全和供電穩定性上存在明顯的不足，如果涉及到用電設備較大的調整，供電網絡在調整的靈活性上存在較大的短板，無法滿足電力企業(ye) 采掘設備的用電需求，造成電力企業(ye) 電力供應效率較低。在電力企業(ye) 變電站數字化發展過程中，呈現出明顯的特征。電磁式保護裝置對電子保護裝置的替換，從(cong) 簡單的計算機遠動保護轉換係統集 成自動保護。在不斷的設備更新中，電力企業(ye) 變電站逐漸實現了設備的數字化，具體(ti) 體(ti) 現在， 一次設備的智能化提升，二次設備網絡化水平的提升，兩(liang) 種設備通過計算機控製技術，實現了對電力線路的有效操控，提升了電力網絡的自動化程度。電力企業(ye) 變電站實現數字化改造的在實際生產(chan) 中的優(you) 勢主要體(ti) 現在：

電子互感器終端裝置性能優(you) 良，具有較好的安裝和維護性，絕緣性較好，CT動態範圍相較於(yu) 傳(chuan) 統的互感器範圍較寬，無磁飽現象，相較於(yu) 傳(chuan) 統的互感器在使用性能上有了較大的提升。

在數字變電站中應用較多的職能開關(guan) 裝置可以實現電力企業(ye) 供電 網絡信號的數字化控製，信號傳(chuan) 播的效率和反映速度有了質的提升，能夠有效實現在一次設備和其它電器裝置之間電纜的使用數量，降低電網維 護和建設成本。

在傳(chuan) 統的電力企業(ye) 變電站建設當中，通常會(hui) 使用多種規約的電器設備，造成不同廠商和不同型號設備之間的配合程度較低， 係統之間的融洽性較差，在實際使用過程中會(hui) 出 現設備銜接故障，不僅(jin) 會(hui) 造成電力傳(chuan) 輸效率降低，甚至會(hui) 引發供電係統的故障，造成電力企業(ye) 生產(chan) 停滯。數字化變電設備的應用，采用標準的IEC61850通信協議，能夠在更大範圍內(nei) 實現設備的有效銜接，且具有較大的設備延展性，在需要的情況下能夠對設備進行有效的升級提升。

在IEC61850通信協議應用方麵，通過數字設備通信功能，能夠實現變電站的聯閉鎖邏輯等功能，不用再依賴交換設備，變電設備的總體(ti) 可靠性大大超過了傳(chuan) 統的電力企業(ye) 變電站。

3.電力企業(ye) 變電站數字化提升路徑

目前，針對電力企業(ye) 變電站的數字化提升大體(ti) 上有3種方案，一是采用IEC61850通信協議，對傳(chuan) 統的電力企業(ye) 變電站進行數字化改造，建設具有過渡性質的變電站，初步實現電網智能化； 二是建設具有IEC61850通信協議基礎的實用電力企業(ye) 數字化變電站；三是從(cong) 設置建造之初就運用智能化設備建設的全數字化變電站。得益於(yu) 我國在電網一次設備上的技術探索和積累程度不高，所以在建設新的電力企業(ye) 變電站中可以采用後一種方案，很大程度提升電力企業(ye) 變電站的數字化水平。此外，可以對傳(chuan) 統變電站設備進行數 字化的改造提升，以節約電力企業(ye) 數字化電網的建設成本，在利用IEC61850通信協議對設備進行 串聯整合，實現電力企業(ye) 變電站的數字化改造。 此種過渡數字化變電站主要通過IEC61850通信協議進行連接，相關(guan) 的智能電力裝備隻要支持協議即可連入數字變電網絡，實現智能化控製。

在此係統之中，數字化電力設備具有較好的係統兼容性，都支持IEC61850通信協議，可以通 過接口功能對變電站的係統進行升級提升，軟件升級的方式能夠有效降低電力企業(ye) 變電站的維護成本，同時使變電係統更加適應電力企業(ye) 生產(chan) 。 在電力企業(ye) 變電站的二次回路中，繼電器裝置可以通過編程方式進行升級，所有設備都可以通過光纖與(yu) 控製係統進行鏈接，優(you) 化了控製係統回路設置。過渡階段的電力設備需要滿足於(yu) 支持 IEC61850通信協議，設備信息借助工業(ye) 以太網進 行傳(chuan) 輸。如果隻能裝備支持支持IEC61850通信協議，那麽(me) 可以直接通過工業(ye) 以太網進行連接，如果智能設備無法與(yu) IEC61850通信協議有效連接， 那麽(me) 需要通過相關(guan) 的轉換設備進行連接轉換，然後在通過工業(ye) 以太網進行數據連接。

4.電力企業(ye) 數字化變電技術的發展方向

4.1 自動化操控係統

在當前的電力企業(ye) 生產(chan) 環境中，越來越多的電力企業(ye) 意識到了數字化變電站在提升用電效能，確保供電安全上的促進作用，開始對傳(chuan) 統電力企業(ye) 變電站進行數字化的改造提升，在變電站中應用了大量的數字化設備，實現了電力企業(ye) 供電係統的智能化改造提升了電力企業(ye) 的生產(chan) 效率。相較於(yu) 傳(chuan) 統的電力企業(ye) 變電站，數字化變電站的應用能夠對很好地預防和管理電力企業(ye) 變電 故障的發生，在故障發生之後則能很好地通過智 能設備檢測故障發生的位置，從(cong) 而有效降低故障處理的時間，提升變電站的設備可維護性。電力企業(ye) 變電站的自動化的主要構成包含了分流交換自動化、資料記錄、電力工作數據、信息分層等，電力企業(ye) 數字化變電站維護工作人員可以通過自動監測係統監測變電站的運行狀態，實現係統的自動化操作。

4.2 係統集成化

數字化變電站的一個(ge) 主要特征是變電係統高度集成化，在不同種類智能終端的支持下，電力企業(ye) 數字化變電站通過共同的通信協議可以進行有效的係統整合，相較於(yu) 傳(chuan) 統的電力企業(ye) 變電站，變電係統更加係統集成。從(cong) 整體(ti) 上來看，數字化變電站主要包括以下事項。首先，利用 IEC61850通信協議，對智能電力設備進行有效整合，這是搭建電力企業(ye) 數字變電站的重要基礎。 當前絕大多數的電力企業(ye) 的數字化變電係統是根 據IEC61850通信協議進行搭建的。從(cong) 實際應用效 果上看，通信協議的兼容性較好，能夠有效整合 變電站的智能設備資源，實現變電站的智能化控 製。因此，在今後的電力企業(ye) 數字化變電站建設中IEC61850通信協議應用將更加廣泛。其次，數字化變電站的分層控製。電力企業(ye) 電力企業(ye) 在應用數字化係統的時候需要集中管理和控製變電站 的分層控製，與(yu) 傳(chuan) 統的變電管理模式區別較大的是，數字化變電係統的自動控製係統會(hui) 通過分層控製的方式，針對變電需求，對各種電力設施進行有效的操控，這些都需要數字化變電設備具有一定的智能化水平，在自動模式下可以實控製係 統的信息交流，與(yu) 控製設備實現無縫銜接，提高電力企業(ye) 變電站的反應速度。

4.3 網絡化技術

在電力企業(ye) 數字化變電站技術構成當中，網絡技術是實現數字化變電站的核心，能夠有效確保數字化變電站的建成和投用。電力企業(ye) 電力企業(ye) 由於(yu) 生產(chan) 體(ti) 量比較大，無論是管理還是生產(chan) 都利用局域網絡將不同崗位和工作內(nei) 容鏈接在一起。在變電站方麵也是如此，利用局域網絡把各個(ge) 用電設備的信息情況傳(chuan) 輸到數字變電站係統內(nei) 部，然後利用計算機判斷分析，發出不同的指令信號，能夠對電力傳(chuan) 輸實施更加有效的控製。利用光纖手段傳(chuan) 播信心速度快捷，且設備的建設成本較低，相對於(yu) 光纜傳(chuan) 輸信息，數字化的信息傳(chuan) 播方式更加適合現代化的電力企業(ye) 生產(chan) 。

5.安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維雲(yun) 平台

5.1概述

基於(yu) 互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的雲(yun) 端管理平台，滿足用戶或運維公司監測眾(zhong) 多變電所回路運行狀態和參數、室內(nei) 環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個(ge) 中心，集中存儲(chu) 、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，並完成有關(guan) 設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

5.2應用場所

適用於(yu) 電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體(ti) 、教育科研、農(nong) 林水利、商業(ye) 服務、公用事業(ye) 等行業(ye) 變配電運行維護係統的新建、擴建和改建。

5.3係統結構

係統可分為(wei) 四層：即感知層、傳(chuan) 輸層、應用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀(yi) 表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關(guan) 量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關(guan) RS485端口。

傳(chuan) 輸層：包含現場智能網關(guan) 和交換機等設備。智能網關(guan) 主動采集現場設備層設備的數據，並可進行規約轉換，數據存儲(chu) ，並通過交換機把數據上傳(chuan) 至服務器端口，網絡故障時數據可存儲(chu) 在本地，待網絡恢複時從(cong) 中斷的位置繼續上傳(chuan) 數據，保證服務器端數據不丟(diu) 失。

應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小於(yu) 30個(ge) 則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關(guan) 主動傳(chuan) 送過來的數據。

展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平台信息。

5.4係統功能

5.4.1用能月報

用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，

5.4.11APP監測

3.12APP支 電力運維手機支持“監控係統”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶報告”七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。

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5.5係統硬件配置

6.結束語

綜上所述，電力企業(ye) 在現代化轉型發展中，需要對生產(chan) 設備和組織方式進行更新，其中對生產(chan) 設備進行現代化的改造首先應當關(guan) 注變電站的數字化建設，電力企業(ye) 變電站的數字化技術應用是我國電力企業(ye) 生產(chan) 現代化轉型的重要內(nei) 容，做好數字化變電站的建設有助於(yu) 電力企業(ye) 電力企業(ye) 進一步提升生產(chan) 效率，提高電網的供電穩定性，保障電力企業(ye) 平穩生產(chan) 。電力企業(ye) 變電站是電力企業(ye) 生產(chan) 的能源樞紐，隨著我國的電力科技技術日益進步，電力企業(ye) 變電站的數字化轉型將是未來電力企業(ye) 電力改革的大的趨勢，電力企業(ye) 電力企業(ye) 在對變電站進行數字化改造的同時，需要綜合考慮電力企業(ye) 的用電需求和改造模式，根據技術的成熟度選擇合適電力企業(ye) 生產(chan) 的改造模式，通過安裝智能化的電力設備，逐漸實現電力企業(ye) 變電站的數字化改造，穩妥地推進電力企業(ye) 變電站的數字化轉型。

參考文獻

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作者簡介

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