110 kV数字化变电站的关键技术

［摘 要］数字化变电站涉及的技术和领域繁多，如何选择和应用适合的关键技术，成为数字化变电站建设的关键问题。因此，文章重点探讨110 kV 数字化变电站的关键技术，旨在为110 kV 数字化变电站的规划和实施提供技术参考与指导。

［关键词］110 kV ；数字化变电站；关键技术

［中图分类号］TM63 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）03–0103–03

1 110 kV数字化变电站的发展历程和现状

数字化变电站是电力系统中的一项重要技术，以数字化技术和通信技术为基础，实现变电站的智能化和自动化。110 kV 数字化变电站发展历程为：20世纪70 年代，随着计算机技术的发展，数字化变电站开始引入数字式保护和监控设备。20 世纪80 年代，引入了微处理器技术和智能保护终端，实现了保护和监控的自动化。20世纪90年代，通信技术的快速发展，实现了数字化变电站之间的远程通信和集中监控。21世纪初，引入了现场总线技术，实现了设备之间的互联和信息交换。近年来，随着物联网、人工智能和大数据等新兴技术的兴起，数字化变电站越来越智能化、自动化和集成化。

如今，数字化变电站现场设备逐渐采用数字化、智能化的设备，通信和传感技术不断提升。数字化变电站采用先进的自动化和监控软件，实现对设备和系统的智能控制与运行管理。数字化变电站通过建立数据库和物联网，实现设备状态监测、故障诊断和维护管理的优化。数字化变电站利用通信网络，可以实现对变电站设备的远程监控和控制，提高运行效率和安全性。数字化变电站借助人工智能和大数据技术，进行数据分析和预测，实现变电站的智能运行管理和优化配置。

2 110 kV数字化变电站关键技术

2.1 智能终端设备技术

智能终端设备通常包括主控单元、通信模块、数据采集单元、输入输出接口等组件。智能终端设备具备高精度的数据采集能力，可实时采集电流、电压、功率等设备运行参数。智能终端设备可以对采集到的数据进行处理、计算和分析，实现故障诊断和状态评估等功能。智能终端设备可实现对变电站设备的自动控制和远程操作，提高变电站运行的智能化和自动化水平。智能保护终端具备高速保护功能，能够根据电网状态实时进行故障检测、定位和断路保护。智能监控终端可以实时监测变电站设备的运行状态，并向运维人员提供实时的运行数据及故障报警信息。智能辅助诊断终端利用先进的数据处理和算法技术，对设备运行参数进行实时分析和故障诊断，提供运维决策支持。未来，智能终端设备技术将朝着以下方向发展。

（1）物联网技术集成。智能终端设备将与物联网技术结合，实现设备之间的互联互通和数据共享，进一步提高运行效率和可靠性。

（2）人工智能应用。智能终端设备将引入人工智能技术，实现设备运行数据的智能分析和预测，提高设备的维护管理水平。

（3）边缘计算能力提升。智能终端设备将具备更强的边缘计算能力，实现对设备的实时控制和处理，降低对网络带宽的依赖。

（4）安全性保障。智能终端设备将加强对数据传输和通信的安全保障，采取加密和认证等措施，防止网络攻击和数据泄露。

2.2 通信技术

数字化变电站中常用的通信协议包括IEC61850、IEC60870-5-101 及IEC60870-5-104 等， 通信协议的选择需要结合具体业务场景和应用需求，以满足信息交换的要求。数字化变电站中常用的通信技术包括以太网、无线通信、GPRS、LTE 等，通信方式的应用也需要根据业务场景和需求进行选择，以确保通信的稳定性和可靠性。具体而言：①数字化变电站可以应用先进的5G 通信技术，实现高速、低时延的数据传输，确保数据的实时传输和应用。②数字化变电站可以应用物联网技术实现设备之间的互联互通和数据共享、分析。③数字化变电站还可以应用云计算技术实现设备数据管理、存储和分析，提高数据处理和管理效率。数字化变电站中的通信技术需要采取适当的安全措施，如加密、认证等技术手段，确保数据传输的安全性和可靠性。通信技术对网络的带宽、延迟等要求较高，需要采取冗余设计，保证网络的可靠性和高效性。

2.3 控制技术

控制技术涉及自动化控制系统、集中控制与管理系统。自动化控制系统包括控制逻辑、监控和调度功能等。自动化控制系统通过实时监测设备的状态数据，并通过算法进行数据分析和决策，实现对设备的自动操作和故障处理。集中控制与管理系统通过对各个设备的集中监控和管理，实现对整个变电站的统一调度和控制。集中控制与管理系统可以进行远程操作，提高运行的灵活性和效率。控制技术可以实现设备之间的信息交互和共享，通过通信技术和数据管理系统，实现设备状态的实时监测、故障的报警和处理。控制技术可以实现设备与运维人员之间的信息交互，提供操作者与设备之间的界面，以便监测和控制设备的运行。控制技术通过对设备运行数据的采集和分析，实现故障诊断和预测分析，提供给运维人员决策支持。控制技术可以根据设备的状态数据和运行情况，进行智能化运行管理，提高设备的可靠性和效率。

2.4 电力自动化系统

电力自动化系统由自动化控制系统、保护系统、监控系统和调度系统组成的综合性系统。自动化控制系统负责电力系统的自动化调度和运行管理，以及对设备的自动控制和故障处理。自动化控制系统主要包括监控子系统、调度子系统和控制子系统等。保护系统主要负责变电站设备的保护和安全控制。保护系统通过对设备电流、电压等参数进行检测和分析，实现对设备的故障保护和断开操作。监控系统主要负责变电站设备的实时监测和数据采集，可以实现对设备运行状态的实时监测，以及对数据进行存储和分析。监控系统还可以通过定位故障位置并向调度中心发送报警信息，提高设备的安全性和可靠性。调度系统主要负责电力系统的调度管理和运行计划的制订。调度系统可以通过对设备运行数据的汇总和分析，提供稳定安全的电力供应和有效的电力调度支持。

3 110 kV数字化变电站实现方案

3.1 方案设计和实现流程

（1）需求分析和规划。确定变电站的功能需求和性能指标，包括电力系统的容量、运行方式、可靠性要求等。进行场地选址和资源评估，确定变电站的规模和布局。制订数字化变电站的发展规划和目标，为后续的设计和实施提供指导。

（2）方案设计和技术选型。进行数字化变电站的整体方案设计，包括设备选型、控制系统设计、通信网络设计等。根据需求和规划确定关键技术和关键设备的选型，考虑技术可行性、性能要求和成本效益等因素。进行方案评估和优化，确保方案的可行性和可实施性。

（3）设计详细并制订相关标准。对设计方案进行详细设计，包括设备的布置、接线图、控制逻辑设计等。制订相关标准和规范，确保设计符合行业和国家的要求，提高变电站的安全性和可靠性。

（4）设备采购和施工。根据设计方案和标准，进行设备的采购和供应商选择。进行现场施工和设备安装，确保设备的正确安装和调试，以及冗余设计和防护措施的实施。

（5）调试和验收。对设备和系统进行调试和测试，确保其性能和功能满足设计要求。进行系统的验收和运行试验，包括设备的功能测试、通信测试、保护测试等。

ZpFsjTWRvO5JcB9ZjC2v2cyvuugPUz9o2K+gytuhq3c=（6）运维和后期支持。建立数字化变电站的运维管理体系，包括设备维护计划、故障处理流程等。提供持续的技术支持和培训，确保运维人员熟悉数字化变电站的操作和维护。

3.2 方案实现中遇到的问题及解决方法

（1）技术选型问题。在选择关键技术和设备时，可能会遇到不同供应商的产品差异和技术争议，不确定如何选择最适合的技术。解决方法：进行全面的技术评估和比较，结合实际应用需求和场地条件，选择成熟可靠、性能良好的技术和设备。可以通过技术论证、参考案例、实地考察等方式进行选型决策。

（2）设备安装和调试问题。在设备安装和调试过程中，可能遇到设备兼容性、接线错误或调试困难等问题，造成系统不能正常运行。解决方法：在安装前，认真阅读设备操作和安装手册，确保正确安装和接线。在调试过程中，严格按照设备供应商提供的调试方案进行操作，充分测试设备的各项功能和性能，排除问题并进行逐步调整。

（3）技术难题和决策困难。在数字化变电站的实施过程中，可能会遇到一些技术难题和决策困难，需要进行专业的技术分析和决策。解决方法：建立专业的技术团队，包括技术专家和工程师，对技术难题进行深入研究和探讨。利用技术交流、专家咨询或外部合作等方式获取更多的技术支持和解决方案，确保技术决策的科学性和可行性。

4 110 kV数字化变电站所取得的效益

4.1 经济效益

（1）数字化变电站可以通过实时监测和优化运行，提高电网能源的利用效率，降低线损率，从而降低电力供应的成本。

（2）数字化变电站可以实现远程监控、故障预警等功能，优化维护计划，减少设备损坏和故障率，降低维护成本和停电造成的经济损失。

（3）数字化变电站可以提高变电站的运行效率和可靠性，减少扩容需求，延长设备寿命，节约资本投资。

某地区110 kV 数字化变电站实施前后经济效益比较见表1。

4.2 社会效益

（1）数字化变电站能够更好地集成可再生能源（如风电、太阳能等）并优化其输出，促进低碳清洁能源的应用和可持续发展。

（2）数字化变电站能够降低电网损耗、降低电力供应的能耗，减少对环境的负面影响，为环境保护作出贡献。

（3）数字化变电站能够提供远程监测、故障预警和自动保护等功能，提高电力系统的安全性和可靠性，减少电力事故风险。

（4）数字化变电站提供丰富的运行数据，可以用于数据分析、优化调度和智能决策，推动能源行业的数据驱动发展和智能化应用。

5 结束语

综上所述，110 kV 数字化变电站的关键技术是推动其智能化和可持续发展的基础。智能终端设备技术、通信技术、控制技术、电力自动化系统的应用，将实现数字化变电站的高效运行、智能管理和能源优化。数字化变电站的发展将促进电力系统的安全可靠运行，提高能源利用效率，推动清洁能源的应用和可持续发展。未来，随着技术的不断进步和创新，这些关键技术将得到进一步完善和拓展，为数字化变电站的发展和能源行业的进步开辟更广阔的前景。

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