摘要：本文從數(shù)字化變電站技術在電力企業(yè)變電所應用現(xiàn)狀入手，分析了數(shù)字化變電技術的主要優(yōu)點和電力企業(yè)變電站數(shù)字化提升路徑，并闡述了電力企業(yè)數(shù)字化變電技術的發(fā)展方向，以期為電力企業(yè)變電站數(shù)字化轉型提供理論支撐。
關鍵詞： 數(shù)字化變電站 電力企業(yè) 變電所 應用
引言
在電力企業(yè)生產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(yè)的安全平穩(wěn)生產至關重要。同時，與電力設備相配套的是電力設備對電力企業(yè)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(yè)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(yè)的生產效率。隨著我國電力系統(tǒng)整 體技術的進步提升，借助計算機輔助和自動化控制設備，電力企業(yè)變電所能夠實現(xiàn)電力的數(shù)字化建設，為電力企業(yè)生產電力供應平穩(wěn)有效奠定了堅實的基礎，本文就數(shù)字化變電技術在電力企業(yè)變電站中的應用進行了簡要分析。
1.數(shù)字化變電站技術在電力企業(yè)變電所應用現(xiàn)狀
1.1電力企業(yè)變電站發(fā)展現(xiàn)狀
在當前電力企業(yè)的生產環(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(yè)變電站不同設備之間的銜接配合主要通過電纜，鏈接控制設備和一次設備，這樣的信號傳輸方式對電力控制有較大的影響，設備反映時間較長，且設備功能拓展性不強，整體運行和維護成本較高?？茖W技術在不斷發(fā)展，電力設備也經歷了更新?lián)Q代，互感設備的產生于應用，以及智能斷路器的應用，為數(shù)字化變電技術的產生提供了基礎條件，變電站之間的電壓控制可以通過智能化設備進行自動化的控制，為電力企業(yè)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(yè)變電所數(shù)字化組 建完成后能夠把電力控制、保護有機結合，實現(xiàn)電力設備電信號控制，增加設備的反應速度和安全性。
1.2 數(shù)字化變電站的技術要點
從數(shù)字化變電站技術在電力企業(yè)變電所應用上看，一方面，數(shù)字化變電站對提升電力企業(yè)電網管理能力，促進配電效率提升具有較大的促進作用，數(shù)字化技術在電力企業(yè)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(yè)變電站改造提升當中，應當注重數(shù)字軟件和硬件系統(tǒng)的綜合運用，結合電力企業(yè)生產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(shù)字智能設備的應用數(shù)量，確保電力企業(yè)電網能夠始終運行在安全可靠的區(qū)間。另一方面，在對電力企業(yè)變電站的控制方式上，相較于傳統(tǒng)的依靠人工方式進行用電線路調整，數(shù)字化變電站的技術可以在計算機的控制下，利用各種 智能化終端設備對線路實現(xiàn)自動化的調整，減少電力企業(yè)變電所對人工的依賴，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
在國內電力企業(yè)生產中，變電站正在朝著數(shù)字化逐漸轉型，電力企業(yè)電網改造設備智能化 普及迅速，在電力企業(yè)變電站所使用的數(shù)字化變電技術中，比較有代表性的混合式光纖電流， pass組合開關電器等。電力企業(yè)變電站投入智能化設備的數(shù)量和質量是確保數(shù)字化改造成功的關鍵。電力企業(yè)變電站智能化設備需要用到相關的 技術標準，在統(tǒng)一的技術框架下串聯(lián)電力設施。IEC61850通信協(xié)議為開展數(shù)字化變電站建設提供了有效的技術標準，對變電站進行數(shù)字化建具有重要的指導性價值。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 層和過程層組成（圖1）。數(shù)字化變電站技術在電力企業(yè)變電站中應用能夠有效降低人為因素對電力企業(yè)生產供電的影響，減輕電力企業(yè)電力工作人員的工作壓力，強化電力企業(yè)電力企業(yè)對電力能源的管控，使電力企業(yè)電力調度保持在較高的水平，提高電力利用率。
2.數(shù)字化變電技術的主要優(yōu)點
相較于數(shù)字化變電技術，電力企業(yè)傳統(tǒng)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(wěn)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(yè)采掘設備的用電需求，造成電力企業(yè)電力供應效率較低。在電力企業(yè)變電站數(shù)字化發(fā)展過程中，呈現(xiàn)出明顯的特征。電磁式保護裝置對電子保護裝置的替換，從簡單的計算機遠動保護轉換系統(tǒng)集 成自動保護。在不斷的設備更新中，電力企業(yè)變電站逐漸實現(xiàn)了設備的數(shù)字化，具體體現(xiàn)在， 一次設備的智能化提升，二次設備網絡化水平的提升，兩種設備通過計算機控制技術，實現(xiàn)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(yè)變電站實現(xiàn)數(shù)字化改造的在實際生產中的優(yōu)勢主要體現(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性，絕緣性較好，CT動態(tài)范圍相較于傳統(tǒng)的互感器范圍較寬，無磁飽現(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)字變電站中應用較多的職能開關裝置可以實現(xiàn)電力企業(yè)供電 網絡信號的數(shù)字化控制，信號傳播的效率和反映速度有了質的提升，能夠有效實現(xiàn)在一次設備和其它電器裝置之間電纜的使用數(shù)量，降低電網維 護和建設成本。
在傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站建設當中，通常會使用多種規(guī)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， 系統(tǒng)之間的融洽性較差，在實際使用過程中會出 現(xiàn)設備銜接故障，不僅會造成電力傳輸效率降低，甚至會引發(fā)供電系統(tǒng)的故障，造成電力企業(yè)生產停滯。數(shù)字化變電設備的應用，采用標準的IEC61850通信協(xié)議，能夠在更大范圍內實現(xiàn)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(xié)議應用方面，通過數(shù)字設備通信功能，能夠實現(xiàn)變電站的聯(lián)閉鎖邏輯等功能，不用再依賴交換設備，變電設備的總體可靠性大大超過了傳統(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，對傳統(tǒng)的電力企業(yè)變電站進行數(shù)字化改造，建設具有過渡性質的變電站，初步實現(xiàn)電網智能化； 二是建設具有IEC61850通信協(xié)議基礎的實用電力企業(yè)數(shù)字化變電站；三是從設置建造之初就運用智能化設備建設的全數(shù)字化變電站。得益于 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(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，可以對傳統(tǒng)變電站設備進行數(shù) 字化的改造提升，以節(jié)約電力企業(yè)數(shù)字化電網的建設成本，在利用IEC61850通信協(xié)議對設備進行 串聯(lián)整合，實現(xiàn)電力企業(yè)變電站的數(shù)字化改造。 此種過渡數(shù)字化變電站主要通過IEC61850通信協(xié)議進行連接，相關的智能電力裝備只要支持協(xié)議即可連入數(shù)字變電網絡，實現(xiàn)智能化控制。
在此系統(tǒng)之中，數(shù)字化電力設備具有較好的系統(tǒng)兼容性，都支持IEC61850通信協(xié)議，可以通 過接口功能對變電站的系統(tǒng)進行升級提升，軟件升級的方式能夠有效降低電力企業(yè)變電站的維護成本，同時使變電系統(tǒng)更加適應電力企業(yè)生產。 在電力企業(yè)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控制系統(tǒng)進行鏈接，優(yōu)化了控制系統(tǒng)回路設置。過渡階段的電力設備需要滿足于支持 IEC61850通信協(xié)議，設備信息借助工業(yè)以太網進 行傳輸。如果只能裝備支持支持IEC61850通信協(xié)議，那么可以直接通過工業(yè)以太網進行連接，如果智能設備無法與IEC61850通信協(xié)議有效連接， 那么需要通過相關的轉換設備進行連接轉換，然后在通過工業(yè)以太網進行數(shù)據(jù)連接。
4.電力企業(yè)數(shù)字化變電技術的發(fā)展方向
4.1 自動化操控系統(tǒng)
在當前的電力企業(yè)生產環(huán)境中，越來越多的電力企業(yè)意識到了數(shù)字化變電站在提升用電效能，確保供電安全上的促進作用，開始對傳統(tǒng)電力企業(yè)變電站進行數(shù)字化的改造提升，在變電站中應用了大量的數(shù)字化設備，實現(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)字化變電站的應用能夠對很好地預防和管理電力企業(yè)變電 故障的發(fā)生，在故障發(fā)生之后則能很好地通過智 能設備檢測故障發(fā)生的位置，從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(yè)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(shù)據(jù)、信息分層等，電力企業(yè)數(shù)字化變電站維護工作人員可以通過自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測變電站的運行狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化操作。
4.2 系統(tǒng)集成化
數(shù)字化變電站的一個主要特征是變電系統(tǒng)高度集成化，在不同種類智能終端的支持下，電力企業(yè)數(shù)字化變電站通過共同的通信協(xié)議可以進行有效的系統(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。從整體上來看，數(shù)字化變電站主要包括以下事項。首先，利用 IEC61850通信協(xié)議，對智能電力設備進行有效整合，這是搭建電力企業(yè)數(shù)字變電站的重要基礎。 當前絕大多數(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)議進行搭建的。從實際應用效 果上看，通信協(xié)議的兼容性較好，能夠有效整合 變電站的智能設備資源，實現(xiàn)變電站的智能化控 制。因此，在今后的電力企業(yè)數(shù)字化變電站建設中IEC61850通信協(xié)議應用將更加廣泛。其次，數(shù)字化變電站的分層控制。電力企業(yè)電力企業(yè)在應用數(shù)字化系統(tǒng)的時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)的自動控制系統(tǒng)會通過分層控制的方式，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(shù)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制系 統(tǒng)的信息交流，與控制設備實現(xiàn)無縫銜接，提高電力企業(yè)變電站的反應速度。
4.3 網絡化技術
在電力企業(yè)數(shù)字化變電站技術構成當中，網絡技術是實現(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)由于生產體量比較大，無論是管理還是生產都利用局域網絡將不同崗位和工作內容鏈接在一起。在變電站方面也是如此，利用局域網絡把各個用電設備的信息情況傳輸?shù)綌?shù)字變電站系統(tǒng)內部，然后利用計算機判斷分析，發(fā)出不同的指令信號，能夠對電力傳輸實施更加有效的控制。利用光纖手段傳播信心速度快捷，且設備的建設成本較低，相對于光纜傳輸信息，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。
5.安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
5.1概述
基于互聯(lián)網＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設備或環(huán)境視頻場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中心，集中存儲、統(tǒng)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，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
5.2應用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農林水利、商業(yè)服務、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護系統(tǒng)的新建、擴建和改建。
5.3系統(tǒng)結構
系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網關RS485端口。
傳輸層：包含現(xiàn)場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機把數(shù)據(jù)上傳至服務器端口，網絡故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。
應用層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，若變電所數(shù)量小于30個則應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數(shù)據(jù)。
展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。
5.4系統(tǒng)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，
5.4.2站點監(jiān)測
站點監(jiān)測包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
5.4.3變壓器狀態(tài)
變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
5.4.4運維
運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。
5.4.5配電圖
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數(shù)查詢。
5.4.6視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。
5.4.7電力運行報表
電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及平均值行統(tǒng)計。
5.4.8報警信息
對平臺所有報警信息進行分析。
5.4.9任務管理
任務管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態(tài)和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。
5.4.10用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進行統(tǒng)計分析，并列出在該周期內巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。
5.4.11APP監(jiān)測
5.5系統(tǒng)硬件配置
6.結束語
綜上所述，電力企業(yè)在現(xiàn)代化轉型發(fā)展中，需要對生產設備和組織方式進行更新，其中對生產設備進行現(xiàn)代化的改造首先應當關注變電站的數(shù)字化建設，電力企業(yè)變電站的數(shù)字化技術應用是我國電力企業(yè)生產現(xiàn)代化轉型的重要內容，做好數(shù)字化變電站的建設有助于電力企業(yè)電力企業(yè) 進一步提升生產效率，提高電網的供電穩(wěn)定性，保障電力企業(yè)平穩(wěn)生產。電力企業(yè)變電站是電力企業(yè)生產的能源樞紐，隨著我國的電力科技技術日益進步，電力企業(yè)變電站的數(shù)字化轉型將是未來電力企業(yè)電力改革的大的趨勢，電力企業(yè)電力企業(yè)在對變電站進行數(shù)字化改造的同時，需要綜合考慮電力企業(yè)的用電需求和改造模式，根據(jù)技術的成熟度選擇合適電力企業(yè)生產的改造模式，通過安裝智能化的電力設備，逐漸實現(xiàn)電力企業(yè)變電站的數(shù)字化改造，穩(wěn)妥地推進電力企業(yè)變電站的數(shù)字化轉型。
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