數字化變電站的主要特征和關鍵技術

趙晨曦 李楚豫 陳添陽

摘要：為了保證變電站中各個設備能夠安全運行，進而保證電力系統的正常運行，進行對數字化變電站的主要特征和關鍵技術的研究是非常有必要的。與此同時，變電站采用數字化運行手段將更少的依賴于常規的運行手段，將朝綜合化、自動化方向發展，進而保證電力系統的安全高效運行。

關鍵詞：數字化變電站;主要特征;關鍵技術

引言：

數字化變電站的發展說明了數字化技術正從變電站的二次設備向一次設備延伸，由于各種新技術沒有經過一定時期的實踐檢驗，所以在現場應用的穩定性需要結合工程實際逐步完善。同時，由于目前大部分變電站都沒有經過數字化改造，所以現有的常規變電站就可以為數字化變電站技術的發展提供應用的平臺，而電網的發展也為變電站數字化技術提供契機。未來數字化變電站應用技術的成熟，將標志著新一代數字化電網的實現。但一些數字化變電站關鍵技術和設備，如電子式互感器、智能斷路器技術、網絡通信技術等還處于實際應用的起步階段，需要進行大量的理論研究和運行經驗的積累。

一、數字化變電站的主要特征

數字化變電站，應用到了近年來高速發展的自動化、電子信息、數字網絡等技術，能夠實現各類數據信息的高效處理，同時還可以實現各個變電站之間的協調運行。一般來說，數字化變電站的主要特征有：

（一）層次化

為了實現數據的迅速處理，根據功能上的差別可對變電站的結構進行層次上的劃分：間隔層，主要是應用本間隔的數據信息對相關設備進行操作;過程層，主要用于實現與一次設備相關的接口功能;變電站層，則是對相關設備進行控制與管理，同時還能與遠端的信息中心進行數據的互通。可以說，層次化的特征使得電力系統的運行效率更高，可靠性得到了保證。

（二）數字化

數字化，主要指的是數據采集方面，可利用自動化設備對相關的各項參數進行收集，包括電壓、電流等，并進行整體上的分析，以確保設備運行的穩定無異常，而且還有效地實現了不同系統間的電氣隔離，進一步提升了測量數據的精度，為實現設備的信息化應用打下了堅實的基礎。

（三）集成化

隨著科技的進步，在工業生產中人們都在追求功能上的集成化，以便于管理和控制。在數字化變電站，人們則是通過對分散的各項裝置進行一定程度的整合，同時將不同設備的相應功能，比如監測功能、信息處理功能等整合到同一個設備上，從而實現功能上的優化，節省了購買設備的成本，擴大了企業效益。

（四）智能化

隨著信息網絡技術的發展與應用，在設備的操作上變得越來越智能化。在運行過程中，應用到了許多先進的自動化控制技術以及各類傳感技術，因此能夠根據需要對不同的開關進行控制，而且還能對設備的運行情況進行自檢等。此外，很多日常管理工作以及數據信息的記錄、分析等都能夠通過計算機來實現，不僅效率更高，也避免了資源的浪費，在變電站出現故障時，還能迅速查找原因并給出維修意見。

二、數字化變電站中的關鍵技術

由于用戶對供電質量、可靠性要求以及電壓等級和電網容量的不斷提高，電力電子、傳感器、網絡通信和信號處理等技術日漸成熟，所以變電站一次設備智能化、自動化成為發展的必然趨勢。當前，該技術主要是智能斷路器、集成型智能開關以及電子式電流電壓互感器等設備的發展和應用。

（一）電磁抗干擾技術

電磁抗干擾技術主要用于數字化變電站的設備狀態檢修過程中，保證收集的變電站設備運行參數的準確性。在數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，導致設備狀態檢修收集的設備運行參數出現誤差，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部的電磁頻率的檢測加入設備狀態檢修的過程，來避免這種問題的出現，這個過程需要監測變電站現場的電磁頻率。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，嚴格管理變電站內部可能產生電磁干擾的器件，繼而避免變電站設備受到電磁的干擾，安全穩定地運行。

（二）數字化回路狀態檢測技術

回路保護系統是變電站的主要組成結構，在變電站回路狀態檢修中起到非常重要的作用。回路保護系統主要由電纜和繼電器組成，它們將變電站設備的運行狀態有效的收集在一起。回路保護系統比較分散，無法獲得整體性的數據，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進行管理，進而將變電站的設備檢修狀態進行整體化的提升。

（三）數字化系統檢修技術

數字化變電站的設備狀態檢修要同時兼顧一次設備狀態檢修和設備的二次狀態檢修，不能只重視其中一個，而忽略了對另一個的檢修。在設備狀態檢修過程中，要明確一次設備狀態檢測過程中出現的問題，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字化技術，簡化變電站設備的操作步驟，提升變電站內部設備運行的安全性和穩定性。

三、數字化變電站通信網絡結構

由于對通信結構還缺少明確的規定，而且對不同設備之間的接口也還未制定嚴格的標準，因此，各個生產商只是按照客戶所提出的具體要求進行設計。在當前常用的IEC61850標準中，是利用以太網作為基本的通信技術來使用的，并未對具體的網絡形式進行過多的限制，所以說，隨著技術的發展與進步，網絡化水平將越來越高，同一個網絡能夠將不同的系統融合到一起。如此一來，不僅能夠實現變電站與管理中心之間的網絡連接，而且能夠實現各個變電站之間的網絡連接。

當然，數字化變電站技術的發展現在還遠未成熟，所應用的網絡技術還要經過長時間的檢驗，因此在實際應用中的性能需要根據現場的反饋加以完善。同時，考慮到當前還有很多的變電站沒有進行數字化技術改造，也就能夠為相關技術的未來發展提供實踐的平臺，而電力系統的發展也為變電站的數字化升級創造了條件。隨著數字化變電站通信網絡技術的日趨成熟，將進一步推動新型電力網絡的發展。但是，我們也必須意識到，很多數字化變電站的關鍵技術還處在起步階段，還存在著很多的問題和不足，還需要結合工作實踐進行大量的理論研究以及經驗積累。

結束語：

總的來說，隨著經濟社會的飛速發展，可靠性高、安全性好的數字化變電站得到了越來越廣泛地應用。而為了進一步提高變電站的安全穩定性，進而確保電力網絡的持續健康運行，就需要對其中的主要特征以及關鍵技術進行深入的研究，這有著非常高的現實價值。而且，數字化變電站技術水平的提高，能夠使得我們更少的去依賴常規的操作手段，實現自動化、智能化的管理，實現各類數據信息的高效處理，同時還能夠實現各個變電站之間的協調運行，進而有效提高我國電力網絡的整體安全性能。

參考文獻：

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