簡(jiǎn)婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文從數(shù)字化變電站技術(shù)在電力企業(yè)變電所應(yīng)用現(xiàn)狀入手，分析了數(shù)字化變電技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)和電力企業(yè)變電站數(shù)字化提升路徑，并闡述了電力企業(yè)數(shù)字化變電技術(shù)的發(fā)展方向，以期為電力企業(yè)變電站數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供理論支撐。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化變電站 電力企業(yè) 變電所 應(yīng)用

引言

在電力企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要用到大量的電力設(shè)備，電力設(shè)備的應(yīng)用對(duì)電力企業(yè)的安全平穩(wěn)生產(chǎn)至關(guān)重要。同時(shí)，與電力設(shè)備相配套的是電力設(shè)備對(duì)電力企業(yè)電網(wǎng)的供電和調(diào)度具有較高的要求。在過(guò)去一段時(shí)間，電力企業(yè)變電站的自動(dòng)化水平不高，電力保護(hù)設(shè)施存在較大的短板，不同電力設(shè)備之間的存在配合不暢的問(wèn)題，很大地影響到電力企業(yè)的生產(chǎn)效率。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)整 體技術(shù)的進(jìn)步提升，借助計(jì)算機(jī)輔助和自動(dòng)化控制設(shè)備，電力企業(yè)變電所能夠?qū)崿F(xiàn)電力的數(shù)字化建設(shè)，為電力企業(yè)生產(chǎn)電力供應(yīng)平穩(wěn)有效奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，本文就數(shù)字化變電技術(shù)在電力企業(yè)變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

1.數(shù)字化變電站技術(shù)在電力企業(yè)變電所應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1電力企業(yè)變電站發(fā)展現(xiàn)狀

在當(dāng)前電力企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境中，大部分的電力企業(yè)，特別是中小電力企業(yè)其變電站仍然停留 在傳統(tǒng)的變電設(shè)備階段，其主要的組成由一次設(shè) 備和二次設(shè)備。 一次設(shè)備的主要構(gòu)件包含變壓裝置、斷路設(shè)備和隔斷裝置等。電力企業(yè)變電站不同設(shè)備之間的銜接配合主要通過(guò)電纜，鏈接控制設(shè)備和一次設(shè)備，這樣的信號(hào)傳輸方式對(duì)電力控制有較大的影響，設(shè)備反映時(shí)間較長(zhǎng)，且設(shè)備功能拓展性不強(qiáng)，整體運(yùn)行和維護(hù)成本較高?？茖W(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，電力設(shè)備也經(jīng)歷了更新?lián)Q代，互感設(shè)備的產(chǎn)生于應(yīng)用，以及智能斷路器的應(yīng)用，為數(shù)字化變電技術(shù)的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)條件，變電站之間的電壓控制可以通過(guò)智能化設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的控制，為電力企業(yè)變電站智能化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)型提供了有力的支持。二次設(shè)備主要由測(cè)量設(shè)備、保護(hù)裝置構(gòu)成。電力企業(yè)變電所數(shù)字化組 建完成后能夠把電力控制、保護(hù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備電信號(hào)控制，增加設(shè)備的反應(yīng)速度和安全性。

1.2 數(shù)字化變電站的技術(shù)要點(diǎn)

從數(shù)字化變電站技術(shù)在電力企業(yè)變電所應(yīng)用上看，一方面，數(shù)字化變電站對(duì)提升電力企業(yè)電網(wǎng)管理能力，促進(jìn)配電效率提升具有較大的促進(jìn)作用，數(shù)字化技術(shù)在電力企業(yè)變電站的應(yīng)用對(duì)變電站綜合效能的提升作用明顯。因此，在對(duì)電力企業(yè)變電站改造提升當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)注重?cái)?shù)字軟件和硬件系統(tǒng)的綜合運(yùn)用，結(jié)合電力企業(yè)生產(chǎn)用電的需求和電網(wǎng)設(shè)置的實(shí)際情況，做好改造過(guò)程記錄，增強(qiáng)數(shù)字智能設(shè)備的應(yīng)用數(shù)量，確保電力企業(yè)電網(wǎng)能夠始終運(yùn)行在安全可靠的區(qū)間。另一方面，在對(duì)電力企業(yè)變電站的控制方式上，相較于傳統(tǒng)的依靠人工方式進(jìn)行用電線路調(diào)整，數(shù)字化變電站的技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)的控制下，利用各種 智能化終端設(shè)備對(duì)線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)整，減少電力企業(yè)變電所對(duì)人工的依賴(lài)，很大地提升變電效率。

1.3電力企業(yè)變電站數(shù)字化發(fā)展基礎(chǔ)

在國(guó)內(nèi)電力企業(yè)生產(chǎn)中，變電站正在朝著數(shù)字化逐漸轉(zhuǎn)型，電力企業(yè)電網(wǎng)改造設(shè)備智能化 普及迅速，在電力企業(yè)變電站所使用的數(shù)字化變電技術(shù)中，比較有代表性的混合式光纖電流， pass組合開(kāi)關(guān)電器等。電力企業(yè)變電站投入智能化設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量是確保數(shù)字化改造成功的關(guān)鍵。電力企業(yè)變電站智能化設(shè)備需要用到相關(guān)的 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在統(tǒng)一的技術(shù)框架下串聯(lián)電力設(shè)施。IEC61850通信協(xié)議為開(kāi)展數(shù)字化變電站建設(shè)提供了有效的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)變電站進(jìn)行數(shù)字化建具有重要的指導(dǎo)性?xún)r(jià)值。支持電力企業(yè)變電站數(shù)字化改造的IEC61850通信協(xié)議主要由變電站層、間隔 層和過(guò)程層組成（圖1）。數(shù)字化變電站技術(shù)在電力企業(yè)變電站中應(yīng)用能夠有效降低人為因素對(duì)電力企業(yè)生產(chǎn)供電的影響，減輕電力企業(yè)電力工作人員的工作壓力，強(qiáng)化電力企業(yè)電力企業(yè)對(duì)電力能源的管控，使電力企業(yè)電力調(diào)度保持在較高的水平，提高電力利用率。

2.數(shù)字化變電技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

相較于數(shù)字化變電技術(shù)，電力企業(yè)傳統(tǒng)的變電站在應(yīng)用上存在很大的技術(shù)缺陷，特別是在 用電安全和供電穩(wěn)定性上存在明顯的不足，如果涉及到用電設(shè)備較大的調(diào)整，供電網(wǎng)絡(luò)在調(diào)整的靈活性上存在較大的短板，無(wú)法滿足電力企業(yè)采掘設(shè)備的用電需求，造成電力企業(yè)電力供應(yīng)效率較低。在電力企業(yè)變電站數(shù)字化發(fā)展過(guò)程中，呈現(xiàn)出明顯的特征。電磁式保護(hù)裝置對(duì)電子保護(hù)裝置的替換，從簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)集 成自動(dòng)保護(hù)。在不斷的設(shè)備更新中，電力企業(yè)變電站逐漸實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的數(shù)字化，具體體現(xiàn)在， 一次設(shè)備的智能化提升，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化水平的提升，兩種設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力線路的有效操控，提升了電力網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化程度。電力企業(yè)變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化改造的在實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：

電子互感器終端裝置性能優(yōu)良，具有較好的安裝和維護(hù)性，絕緣性較好，CT動(dòng)態(tài)范圍相較于傳統(tǒng)的互感器范圍較寬，無(wú)磁飽現(xiàn)象，相較于傳統(tǒng)的互感器在使用性能上有了較大的提升。

在數(shù)字變電站中應(yīng)用較多的職能開(kāi)關(guān)裝置可以實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)供電 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的數(shù)字化控制，信號(hào)傳播的效率和反映速度有了質(zhì)的提升，能夠有效實(shí)現(xiàn)在一次設(shè)備和其它電器裝置之間電纜的使用數(shù)量，降低電網(wǎng)維 護(hù)和建設(shè)成本。

在傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站建設(shè)當(dāng)中，通常會(huì)使用多種規(guī)約的電器設(shè)備，造成不同廠商和不同型號(hào)設(shè)備之間的配合程度較低， 系統(tǒng)之間的融洽性較差，在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)出 現(xiàn)設(shè)備銜接故障，不僅會(huì)造成電力傳輸效率降低，甚至?xí)l(fā)供電系統(tǒng)的故障，造成電力企業(yè)生產(chǎn)停滯。數(shù)字化變電設(shè)備的應(yīng)用，采用標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850通信協(xié)議，能夠在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效銜接，且具有較大的設(shè)備延展性，在需要的情況下能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行有效的升級(jí)提升。

在IEC61850通信協(xié)議應(yīng)用方面，通過(guò)數(shù)字設(shè)備通信功能，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站的聯(lián)閉鎖邏輯等功能，不用再依賴(lài)交換設(shè)備，變電設(shè)備的總體可靠性大大超過(guò)了傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站。

3.電力企業(yè)變電站數(shù)字化提升路徑

目前，針對(duì)電力企業(yè)變電站的數(shù)字化提升大體上有3種方案，一是采用IEC61850通信協(xié)議，對(duì)傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站進(jìn)行數(shù)字化改造，建設(shè)具有過(guò)渡性質(zhì)的變電站，初步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化； 二是建設(shè)具有IEC61850通信協(xié)議基礎(chǔ)的實(shí)用電力企業(yè)數(shù)字化變電站；三是從設(shè)置建造之初就運(yùn)用智能化設(shè)備建設(shè)的全數(shù)字化變電站。得益于 我國(guó)在電網(wǎng)一次設(shè)備上的技術(shù)探索和積累程度不高，所以在建設(shè)新的電力企業(yè)變電站中可以采用后一種方案，很大程度提升電力企業(yè)變電站的數(shù)字化水平。此外，可以對(duì)傳統(tǒng)變電站設(shè)備進(jìn)行數(shù) 字化的改造提升，以節(jié)約電力企業(yè)數(shù)字化電網(wǎng)的建設(shè)成本，在利用IEC61850通信協(xié)議對(duì)設(shè)備進(jìn)行 串聯(lián)整合，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)變電站的數(shù)字化改造。 此種過(guò)渡數(shù)字化變電站主要通過(guò)IEC61850通信協(xié)議進(jìn)行連接，相關(guān)的智能電力裝備只要支持協(xié)議即可連入數(shù)字變電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

在此系統(tǒng)之中，數(shù)字化電力設(shè)備具有較好的系統(tǒng)兼容性，都支持IEC61850通信協(xié)議，可以通 過(guò)接口功能對(duì)變電站的系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)提升，軟件升級(jí)的方式能夠有效降低電力企業(yè)變電站的維護(hù)成本，同時(shí)使變電系統(tǒng)更加適應(yīng)電力企業(yè)生產(chǎn)。 在電力企業(yè)變電站的二次回路中，繼電器裝置可以通過(guò)編程方式進(jìn)行升級(jí)，所有設(shè)備都可以通過(guò)光纖與控制系統(tǒng)進(jìn)行鏈接，優(yōu)化了控制系統(tǒng)回路設(shè)置。過(guò)渡階段的電力設(shè)備需要滿足于支持 IEC61850通信協(xié)議，設(shè)備信息借助工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn) 行傳輸。如果只能裝備支持支持IEC61850通信協(xié)議，那么可以直接通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，如果智能設(shè)備無(wú)法與IEC61850通信協(xié)議有效連接， 那么需要通過(guò)相關(guān)的轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行連接轉(zhuǎn)換，然后在通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。

4.電力企業(yè)數(shù)字化變電技術(shù)的發(fā)展方向

4.1 自動(dòng)化操控系統(tǒng)

在當(dāng)前的電力企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，越來(lái)越多的電力企業(yè)意識(shí)到了數(shù)字化變電站在提升用電效能，確保供電安全上的促進(jìn)作用，開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)電力企業(yè)變電站進(jìn)行數(shù)字化的改造提升，在變電站中應(yīng)用了大量的數(shù)字化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了電力企業(yè)供電系統(tǒng)的智能化改造提升了電力企業(yè)的生產(chǎn)效率。相較于傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站，數(shù)字化變電站的應(yīng)用能夠?qū)芎玫仡A(yù)防和管理電力企業(yè)變電 故障的發(fā)生，在故障發(fā)生之后則能很好地通過(guò)智 能設(shè)備檢測(cè)故障發(fā)生的位置，從而有效降低故障處理的時(shí)間，提升變電站的設(shè)備可維護(hù)性。電力企業(yè)變電站的自動(dòng)化的主要構(gòu)成包含了分流交換自動(dòng)化、資料記錄、電力工作數(shù)據(jù)、信息分層等，電力企業(yè)數(shù)字化變電站維護(hù)工作人員可以通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化操作。

4.2 系統(tǒng)集成化

數(shù)字化變電站的一個(gè)主要特征是變電系統(tǒng)高度集成化，在不同種類(lèi)智能終端的支持下，電力企業(yè)數(shù)字化變電站通過(guò)共同的通信協(xié)議可以進(jìn)行有效的系統(tǒng)整合，相較于傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站，變電系統(tǒng)更加系統(tǒng)集成。從整體上來(lái)看，數(shù)字化變電站主要包括以下事項(xiàng)。首先，利用 IEC61850通信協(xié)議，對(duì)智能電力設(shè)備進(jìn)行有效整合，這是搭建電力企業(yè)數(shù)字變電站的重要基礎(chǔ)。 當(dāng)前絕大多數(shù)的電力企業(yè)的數(shù)字化變電系統(tǒng)是根 據(jù)IEC61850通信協(xié)議進(jìn)行搭建的。從實(shí)際應(yīng)用效 果上看，通信協(xié)議的兼容性較好，能夠有效整合 變電站的智能設(shè)備資源，實(shí)現(xiàn)變電站的智能化控 制。因此，在今后的電力企業(yè)數(shù)字化變電站建設(shè)中IEC61850通信協(xié)議應(yīng)用將更加廣泛。其次，數(shù)字化變電站的分層控制。電力企業(yè)電力企業(yè)在應(yīng)用數(shù)字化系統(tǒng)的時(shí)候需要集中管理和控制變電站 的分層控制，與傳統(tǒng)的變電管理模式區(qū)別較大的是，數(shù)字化變電系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)分層控制的方式，針對(duì)變電需求，對(duì)各種電力設(shè)施進(jìn)行有效的操控，這些都需要數(shù)字化變電設(shè)備具有一定的智能化水平，在自動(dòng)模式下可以實(shí)控制系 統(tǒng)的信息交流，與控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，提高電力企業(yè)變電站的反應(yīng)速度。

4.3 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

在電力企業(yè)數(shù)字化變電站技術(shù)構(gòu)成當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的核心，能夠有效確保數(shù)字化變電站的建成和投用。電力企業(yè)電力企業(yè)由于生產(chǎn)體量比較大，無(wú)論是管理還是生產(chǎn)都利用局域網(wǎng)絡(luò)將不同崗位和工作內(nèi)容鏈接在一起。在變電站方面也是如此，利用局域網(wǎng)絡(luò)把各個(gè)用電設(shè)備的信息情況傳輸?shù)綌?shù)字變電站系統(tǒng)內(nèi)部，然后利用計(jì)算機(jī)判斷分析，發(fā)出不同的指令信號(hào)，能夠?qū)﹄娏鬏攲?shí)施更加有效的控制。利用光纖手段傳播信心速度快捷，且設(shè)備的建設(shè)成本較低，相對(duì)于光纜傳輸信息，數(shù)字化的信息傳播方式更加適合現(xiàn)代化的電力企業(yè)生產(chǎn)。

5.安科瑞AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)

5.1概述

基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開(kāi)發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿足用戶(hù)或運(yùn)維公司監(jiān)測(cè)眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或環(huán)境視頻場(chǎng)景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)中心，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶(hù)通過(guò)電腦、手機(jī)、PAD等各類(lèi)終端鏈接訪問(wèn)、接收?qǐng)?bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建和改建。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測(cè)裝置、攝像頭、開(kāi)關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過(guò)RS485總線接入現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

傳輸層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)交換機(jī)把數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個(gè)則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。

展示層：用戶(hù)通過(guò)手機(jī)、平板、電腦等多終端的方式訪問(wèn)平臺(tái)信息。

5.4系統(tǒng)功能

5.4.1用能月報(bào)

用能月報(bào)支持用戶(hù)按總用電量、變電站名稱(chēng)、變電站編號(hào)等查詢(xún)所管理站所的用電量，

5.4.11APP監(jiān)測(cè)

3.12APP支 電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項(xiàng)”、“巡檢記錄”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶(hù)報(bào)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(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢(xún)，設(shè)備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)、用戶(hù)報(bào)告、文檔管理等。

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5.5系統(tǒng)硬件配置

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力企業(yè)在現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型發(fā)展中，需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和組織方式進(jìn)行更新，其中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代化的改造首先應(yīng)當(dāng)關(guān)注變電站的數(shù)字化建設(shè)，電力企業(yè)變電站的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用是我國(guó)電力企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容，做好數(shù)字化變電站的建設(shè)有助于電力企業(yè)電力企業(yè) 進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率，提高電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性，保障電力企業(yè)平穩(wěn)生產(chǎn)。電力企業(yè)變電站是電力企業(yè)生產(chǎn)的能源樞紐，隨著我國(guó)的電力科技技術(shù)日益進(jìn)步，電力企業(yè)變電站的數(shù)字化轉(zhuǎn)型將是未來(lái)電力企業(yè)電力改革的大的趨勢(shì)，電力企業(yè)電力企業(yè)在對(duì)變電站進(jìn)行數(shù)字化改造的同時(shí)，需要綜合考慮電力企業(yè)的用電需求和改造模式，根據(jù)技術(shù)的成熟度選擇合適電力企業(yè)生產(chǎn)的改造模式，通過(guò)安裝智能化的電力設(shè)備，逐漸實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)變電站的數(shù)字化改造，穩(wěn)妥地推進(jìn)電力企業(yè)變電站的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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作者簡(jiǎn)介

簡(jiǎn)婷現(xiàn)任職安科瑞電氣股份有限公司