智能電網及數字化變電站關鍵技術分析

黃亮+田瑞芳

摘 要：如今我國社會經濟飛速改革發展，內部電力需求空間持續擴張，電力工業同步獲得新生機遇，特別是在面對我國能源、資源分布和經濟發展趨勢失衡，以及大跨距和大容量輸電等狀況，電網企業開始主張創建智能化電網，至此承擔起能源科學化應用和發展，以及創新化產業技術設計推廣使命。筆者的任務，便是針對智能電網概念、數字化變電站和傳統變電站的差異性，以及數字化變電站的關鍵技術等內容，加以有序論證，希望能夠為日后我國智能電網可持續改良發展前景綻放，奠定基礎。

關鍵詞：智能電網；數字化；變電站；關鍵技術

前言：如今我國電力系統和內部基礎設施信息的自動化操作水平大幅度提升，而變電站作為智能電網體系中的關鍵組成單元，必須結合該類電網規劃發展戰略進行切實意義上的數字化改良。畢竟傳統變電站模式已經和現代電力系統全方位監督管理訴求產生強烈沖突，日后要做的就是透過創新調試途徑，令其過渡轉化為中轉、變換和輸配單元，進一步發揮其可靠、安全性運行效果。而這一切目標的達成，都要以關鍵技術要素妥善化梳理整合為基礎。

一、智能電網的概念

所謂智能電網，顧名思義便是電網的智能化，主要是構建在集成、高速雙向通信網絡前提條件下，配合高端傳感、測量、設備、決策支持系統等技術，以及高端處理手段，貫徹落實電網安全、經濟、高效率應用等規范指標的行為流程。其核心功用便是激勵輔助用戶抵御外部攻擊行為，并為各類用戶提供更高質量的電能，其間準許多元化發電模式的接入結果，進一步為后期合理規模的電力市場開拓和資產的高效率運行，做充分的過渡準備工作。

二、數字化和傳統形式變電站之間的差異性

盡管說數字化和傳統樣式的變電站，在物理結構上幾乎一致，但是彼此功能、接口結構、系統運行原理等則存在限制差異。相比傳統變電站信息傳遞、設備連接、物理結構等限定特性，數字化變電站可以完全利用網絡技術進行信息實時性交換和分配，基于工程建設和設備運行、維護管理的便利性層面考慮，數字化變電站值得在現代大力推廣沿用。經過全方位對比校驗和提煉整理，涉及數字化變電站的主要技術特征將具體表現為：

（一）數據收集、傳輸的數字化

數字化變電站在開展電壓、電流等數據信息的收集、整合、傳輸工作中，不單單達成了一、二次有效性電氣隔離目的，同時還令測量動態范圍和精度得以持續擴展，一時間令我國變電站信息共享和應用集成化控制理念轉變成為現實。

（二）系統結構分布的緊湊化

數字化變電站內部設置包含過程、間隔、站控等不同結構層次，同步狀況下當中電器、斷路器等一次設備集成了許多創新型器件，至此變電站整體占地面積也逐漸縮減，布置全局顯得愈加縝密精細一些。

（三）系統建模的標準化

數字化變電站主張配合IEC61850技術，針對一、二次設備加以同步建模，特別是在設備、信息模型，以及模型創建語言等資源上，都采取全局式規范準則予以命名劃分，為日后變電站和控制中心之間無縫通信，以及信息共享等目標貫徹，奠定基礎。

（四）信息交互過程的網絡和集成化

數字化不同結構層次中的設備在開展信息交換工作流程中，高速化網絡通信技術發揮著十分可靠的過渡轉接作用，其可以說是系統內部不同類型電子裝置，及其余系統之間信息實時性交換的關鍵性載體。與此同時，對于保留變電站監控、維護和故障錄波登功能且分散的二次系統裝置，變電站亦可在合理時間范圍內加以信息集成化和功能優化控制。

（五）設備檢修的狀態化

須知在數字化變電站系統內部，包括電壓和電流數據的收集整理、二次系統設備運行狀況、各類操作指令的發布執行等信息，都可以借助高端化網絡技術加以細致化監測認證，如此內部設備運行狀態等特征量信息收集工作便不再遺留盲區，設備檢修戰略亦能夠透過常規變電站設備定期檢修過渡轉化為狀態檢修形式，最終大幅度改善系統實用性價值。

（六）設備操作的智能化

智能一次設備的存在意義，便是針對系統和關聯設備，以及內部電磁溫度、機械動作等狀態加以細致化校驗評估，而經過我國電子數控技術持續革新拓展之后，尤其是在創新型傳感器、電子控制方式等支持作用下，不管是參數構建和反應動作的快捷靈敏性，以及智能操作回路調控測試的實時性，等得以成為現實。

三、智能電網下數字化變電站的關鍵技術

（一）數字化變電站的基礎技術

數字化變電站技術基礎的表現形式，便是透過信息及時性獲取、調試、傳輸等工序流程支持作用下，令內部各類設備運行達到智能化規范要求，網絡通信和網絡接口則同步過渡轉化為數字、標準化，至于管理和操作內容便須達到自動化形式。保留上述內涵機理的變電站，便可以被認定是保留數字化技術特征。面對該類數字化變電站，其技術基礎將主要細化為以下內容：

1.信號收集、回路驅動和控制的數字化

為了順利貫徹落實預設的信號收集和驅動數字化改良目標，便需要在全面引入微處理器和光電技術要素基礎上，將可編程控制器貫穿應用在邏輯控制和繼電器回路之中。在此類環境下，想要實現數字化信息傳輸目標，則須在有線信號載體之上沿用光電轉換線纜和光纖等媒介。

2.二次設備運行的網絡化

二次設備彼此間在開展信息交流、保護和分布式協調化控制工序流程中，衍生出特定規格樣式的網絡體系，同時針對變電站系統中的各類保護、檢測、無功控制結構單元，沿用標準化微機設計模式搭建起高速網絡化通信技術架構，確保二次設備至此在該類網絡技術環境支持作用下，獲取十分可靠的資源共享和信息集成化等技術條件支撐。

（二）數字化變電站內部的一次智能化設備類型

數字變電站主要依靠智能化一次設備和信息共享等途徑獲取穩固的技術基礎支持條件，如此一來，其測控工作便會同步彰顯出高精準和可靠性特征，確保后續二次設備及時獲取精準化信息。至于當中的一次智能化設備類型則包括：

1.智能化開關

其可以被視為在配置傳感器、控制器、執行機構前提下，額外提供標準化數字接口并可以自由進行網絡通信的開關設備，特別是在網絡技術控制范圍下，能夠快速轉化成為數字化監測的關鍵結構單元，并且保留可靠的自我診斷和評估功能特性。至于其運行的特征將表現為：監測結果精準且可靠，有助于貫徹落實預設的智能和順序化控制指標，并且結合數字化或是轉換后的接口銜接在總線、控制網絡之上。

2.智能化變壓器

這類設備在智能電網環境下的數字化變電站之中，可謂是最基礎的結構單元，現實存在意義便是針對不同電壓等級交流電網實施可靠性能量轉換。其和智能開關存在一定的共通點，就是都會配備傳感和控制器，擁有執行機構和數字化網絡接口。與此同時，其在囊括了一般變壓器功能前提下，提供設備狀態精確化監測、科學化評估和協調化維護等功能。特別是和傳統樣式的一次設備相互對比校驗發現，智能化設備在接收相關指令過程中響應速度非常之快，動作精準之余更保留合理程度的自適應性。

（三）數字變電站的管理操作技術

涉及自動化的操作和管理技術，一直是我國數字變電站建設工程中的一項關鍵內容，特別是在網絡通信技術支持作用下，可以針對變電站相關設備運行細節鑒定、歷史數據信息解析、系統精確化模擬等工序流程加以統一監管，使得變電站之中一切操作和管理流程實效性得以改善。尤其是經過自動化技術推廣貫穿之后，對于變電站內部供電可靠性、設備維修和數據分析實效性等目標達成，有著積極輔助效用。

而狀態監測和檢修，則是快速預測相關事故并達成設備科學管理的關鍵性技術。與此同時，其還可處理好批量化原始數據歸納和分析工作，為后續變電站系統內部各類故障分析和診斷，提供豐富的指導性線索。當然，為了確保日后設備檢修和維護工作得到妥善化指導，方便快速校驗評估電力系統運行的可靠性，相關工作人員仍需設計沿用狀態評估體系，目的是針對電網一切風險加以評估克制。

結語：綜上所述，數字化變電站是當前我國智能化電網的關鍵性支持結構單元，相信經過各類高端創新化技術融入之后，勢必令變電站功能發展空間得以持續拓寬，進一步為日后電網整體安全、經濟和可靠性運行，提供應有的保障條件。

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作者簡介：

黃亮，1984年出生，工程師，碩士研究生，天津送變電工程公司調試分公司。

田瑞芳，1984年出生，助理研究員，碩士研究生，天津農學院人文學院，教學秘書。