［摘 要］數(shù)字化變電站涉及的技術(shù)和領(lǐng)域繁多，如何選擇和應(yīng)用適合的關(guān)鍵技術(shù)，成為數(shù)字化變電站建設(shè)的關(guān)鍵問題。因此，文章重點(diǎn)探討110 kV 數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)，旨在為110 kV 數(shù)字化變電站的規(guī)劃和實施提供技術(shù)參考與指導(dǎo)。

［關(guān)鍵詞］110 kV ；數(shù)字化變電站；關(guān)鍵技術(shù)

［中圖分類號］TM63 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）03–0103–03

1 110 kV數(shù)字化變電站的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

數(shù)字化變電站是電力系統(tǒng)中的一項重要技術(shù)，以數(shù)字化技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)變電站的智能化和自動化。110 kV 數(shù)字化變電站發(fā)展歷程為：20世紀(jì)70 年代，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站開始引入數(shù)字式保護(hù)和監(jiān)控設(shè)備。20 世紀(jì)80 年代，引入了微處理器技術(shù)和智能保護(hù)終端，實現(xiàn)了保護(hù)和監(jiān)控的自動化。20世紀(jì)90年代，通信技術(shù)的快速發(fā)展，實現(xiàn)了數(shù)字化變電站之間的遠(yuǎn)程通信和集中監(jiān)控。21世紀(jì)初，引入了現(xiàn)場總線技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)備之間的互聯(lián)和信息交換。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的興起，數(shù)字化變電站越來越智能化、自動化和集成化。

如今，數(shù)字化變電站現(xiàn)場設(shè)備逐漸采用數(shù)字化、智能化的設(shè)備，通信和傳感技術(shù)不斷提升。數(shù)字化變電站采用先進(jìn)的自動化和監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對設(shè)備和系統(tǒng)的智能控制與運(yùn)行管理。數(shù)字化變電站通過建立數(shù)據(jù)庫和物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和維護(hù)管理的優(yōu)化。數(shù)字化變電站利用通信網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，提高運(yùn)行效率和安全性。數(shù)字化變電站借助人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，實現(xiàn)變電站的智能運(yùn)行管理和優(yōu)化配置。

2 110 kV數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能終端設(shè)備技術(shù)

智能終端設(shè)備通常包括主控單元、通信模塊、數(shù)據(jù)采集單元、輸入輸出接口等組件。智能終端設(shè)備具備高精度的數(shù)據(jù)采集能力，可實時采集電流、電壓、功率等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。智能終端設(shè)備可以對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、計算和分析，實現(xiàn)故障診斷和狀態(tài)評估等功能。智能終端設(shè)備可實現(xiàn)對變電站設(shè)備的自動控制和遠(yuǎn)程操作，提高變電站運(yùn)行的智能化和自動化水平。智能保護(hù)終端具備高速保護(hù)功能，能夠根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)實時進(jìn)行故障檢測、定位和斷路保護(hù)。智能監(jiān)控終端可以實時監(jiān)測變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并向運(yùn)維人員提供實時的運(yùn)行數(shù)據(jù)及故障報警信息。智能輔助診斷終端利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和算法技術(shù)，對設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實時分析和故障診斷，提供運(yùn)維決策支持。未來，智能終端設(shè)備技術(shù)將朝著以下方向發(fā)展。

（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成。智能終端設(shè)備將與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享，進(jìn)一步提高運(yùn)行效率和可靠性。

（2）人工智能應(yīng)用。智能終端設(shè)備將引入人工智能技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的智能分析和預(yù)測，提高設(shè)備的維護(hù)管理水平。

（3）邊緣計算能力提升。智能終端設(shè)備將具備更強(qiáng)的邊緣計算能力，實現(xiàn)對設(shè)備的實時控制和處理，降低對網(wǎng)絡(luò)帶寬的依賴。

（4）安全性保障。智能終端設(shè)備將加強(qiáng)對數(shù)據(jù)傳輸和通信的安全保障，采取加密和認(rèn)證等措施，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露。

2.2 通信技術(shù)

數(shù)字化變電站中常用的通信協(xié)議包括IEC61850、IEC60870-5-101 及IEC60870-5-104 等， 通信協(xié)議的選擇需要結(jié)合具體業(yè)務(wù)場景和應(yīng)用需求，以滿足信息交換的要求。數(shù)字化變電站中常用的通信技術(shù)包括以太網(wǎng)、無線通信、GPRS、LTE 等，通信方式的應(yīng)用也需要根據(jù)業(yè)務(wù)場景和需求進(jìn)行選擇，以確保通信的穩(wěn)定性和可靠性。具體而言：①數(shù)字化變電站可以應(yīng)用先進(jìn)的5G 通信技術(shù)，實現(xiàn)高速、低時延的數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)的實時傳輸和應(yīng)用。②數(shù)字化變電站可以應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享、分析。③數(shù)字化變電站還可以應(yīng)用云計算技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)管理、存儲和分析，提高數(shù)據(jù)處理和管理效率。數(shù)字化變電站中的通信技術(shù)需要采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?，如加密、認(rèn)證等技術(shù)手段，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。通信技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延遲等要求較高，需要采取冗余設(shè)計，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和高效性。

2.3 控制技術(shù)

控制技術(shù)涉及自動化控制系統(tǒng)、集中控制與管理系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)包括控制邏輯、監(jiān)控和調(diào)度功能等。自動化控制系統(tǒng)通過實時監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策，實現(xiàn)對設(shè)備的自動操作和故障處理。集中控制與管理系統(tǒng)通過對各個設(shè)備的集中監(jiān)控和管理，實現(xiàn)對整個變電站的統(tǒng)一調(diào)度和控制。集中控制與管理系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，提高運(yùn)行的靈活性和效率?？刂萍夹g(shù)可以實現(xiàn)設(shè)備之間的信息交互和共享，通過通信技術(shù)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障的報警和處理?？刂萍夹g(shù)可以實現(xiàn)設(shè)備與運(yùn)維人員之間的信息交互，提供操作者與設(shè)備之間的界面，以便監(jiān)測和控制設(shè)備的運(yùn)行?？刂萍夹g(shù)通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和分析，實現(xiàn)故障診斷和預(yù)測分析，提供給運(yùn)維人員決策支持?？刂萍夹g(shù)可以根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況，進(jìn)行智能化運(yùn)行管理，提高設(shè)備的可靠性和效率。

2.4 電力自動化系統(tǒng)

電力自動化系統(tǒng)由自動化控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)組成的綜合性系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的自動化調(diào)度和運(yùn)行管理，以及對設(shè)備的自動控制和故障處理。自動化控制系統(tǒng)主要包括監(jiān)控子系統(tǒng)、調(diào)度子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)等。保護(hù)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)變電站設(shè)備的保護(hù)和安全控制。保護(hù)系統(tǒng)通過對設(shè)備電流、電壓等參數(shù)進(jìn)行檢測和分析，實現(xiàn)對設(shè)備的故障保護(hù)和斷開操作。監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)變電站設(shè)備的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，可以實現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)測，以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析。監(jiān)控系統(tǒng)還可以通過定位故障位置并向調(diào)度中心發(fā)送報警信息，提高設(shè)備的安全性和可靠性。調(diào)度系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)的調(diào)度管理和運(yùn)行計劃的制訂。調(diào)度系統(tǒng)可以通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的匯總和分析，提供穩(wěn)定安全的電力供應(yīng)和有效的電力調(diào)度支持。

3 110 kV數(shù)字化變電站實現(xiàn)方案

3.1 方案設(shè)計和實現(xiàn)流程

（1）需求分析和規(guī)劃。確定變電站的功能需求和性能指標(biāo)，包括電力系統(tǒng)的容量、運(yùn)行方式、可靠性要求等。進(jìn)行場地選址和資源評估，確定變電站的規(guī)模和布局。制訂數(shù)字化變電站的發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)，為后續(xù)的設(shè)計和實施提供指導(dǎo)。

（2）方案設(shè)計和技術(shù)選型。進(jìn)行數(shù)字化變電站的整體方案設(shè)計，包括設(shè)備選型、控制系統(tǒng)設(shè)計、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等。根據(jù)需求和規(guī)劃確定關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的選型，考慮技術(shù)可行性、性能要求和成本效益等因素。進(jìn)行方案評估和優(yōu)化，確保方案的可行性和可實施性。

（3）設(shè)計詳細(xì)并制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，包括設(shè)備的布置、接線圖、控制邏輯設(shè)計等。制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保設(shè)計符合行業(yè)和國家的要求，提高變電站的安全性和可靠性。

（4）設(shè)備采購和施工。根據(jù)設(shè)計方案和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)備的采購和供應(yīng)商選擇。進(jìn)行現(xiàn)場施工和設(shè)備安裝，確保設(shè)備的正確安裝和調(diào)試，以及冗余設(shè)計和防護(hù)措施的實施。

（5）調(diào)試和驗收。對設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和測試，確保其性能和功能滿足設(shè)計要求。進(jìn)行系統(tǒng)的驗收和運(yùn)行試驗，包括設(shè)備的功能測試、通信測試、保護(hù)測試等。

ZpFsjTWRvO5JcB9ZjC2v2cyvuugPUz9o2K+gytuhq3c=（6）運(yùn)維和后期支持。建立數(shù)字化變電站的運(yùn)維管理體系，包括設(shè)備維護(hù)計劃、故障處理流程等。提供持續(xù)的技術(shù)支持和培訓(xùn)，確保運(yùn)維人員熟悉數(shù)字化變電站的操作和維護(hù)。

3.2 方案實現(xiàn)中遇到的問題及解決方法

（1）技術(shù)選型問題。在選擇關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備時，可能會遇到不同供應(yīng)商的產(chǎn)品差異和技術(shù)爭議，不確定如何選擇最適合的技術(shù)。解決方法：進(jìn)行全面的技術(shù)評估和比較，結(jié)合實際應(yīng)用需求和場地條件，選擇成熟可靠、性能良好的技術(shù)和設(shè)備?？梢酝ㄟ^技術(shù)論證、參考案例、實地考察等方式進(jìn)行選型決策。

（2）設(shè)備安裝和調(diào)試問題。在設(shè)備安裝和調(diào)試過程中，可能遇到設(shè)備兼容性、接線錯誤或調(diào)試?yán)щy等問題，造成系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。解決方法：在安裝前，認(rèn)真閱讀設(shè)備操作和安裝手冊，確保正確安裝和接線。在調(diào)試過程中，嚴(yán)格按照設(shè)備供應(yīng)商提供的調(diào)試方案進(jìn)行操作，充分測試設(shè)備的各項功能和性能，排除問題并進(jìn)行逐步調(diào)整。

（3）技術(shù)難題和決策困難。在數(shù)字化變電站的實施過程中，可能會遇到一些技術(shù)難題和決策困難，需要進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)分析和決策。解決方法：建立專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊，包括技術(shù)專家和工程師，對技術(shù)難題進(jìn)行深入研究和探討。利用技術(shù)交流、專家咨詢或外部合作等方式獲取更多的技術(shù)支持和解決方案，確保技術(shù)決策的科學(xué)性和可行性。

4 110 kV數(shù)字化變電站所取得的效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）數(shù)字化變電站可以通過實時監(jiān)測和優(yōu)化運(yùn)行，提高電網(wǎng)能源的利用效率，降低線損率，從而降低電力供應(yīng)的成本。

（2）數(shù)字化變電站可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)警等功能，優(yōu)化維護(hù)計劃，減少設(shè)備損壞和故障率，降低維護(hù)成本和停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）數(shù)字化變電站可以提高變電站的運(yùn)行效率和可靠性，減少擴(kuò)容需求，延長設(shè)備壽命，節(jié)約資本投資。

某地區(qū)110 kV 數(shù)字化變電站實施前后經(jīng)濟(jì)效益比較見表1。

4.2 社會效益

（1）數(shù)字化變電站能夠更好地集成可再生能源（如風(fēng)電、太陽能等）并優(yōu)化其輸出，促進(jìn)低碳清潔能源的應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。

（2）數(shù)字化變電站能夠降低電網(wǎng)損耗、降低電力供應(yīng)的能耗，減少對環(huán)境的負(fù)面影響，為環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。

（3）數(shù)字化變電站能夠提供遠(yuǎn)程監(jiān)測、故障預(yù)警和自動保護(hù)等功能，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，減少電力事故風(fēng)險。

（4）數(shù)字化變電站提供豐富的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以用于數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化調(diào)度和智能決策，推動能源行業(yè)的數(shù)據(jù)驅(qū)動發(fā)展和智能化應(yīng)用。

5 結(jié)束語

綜上所述，110 kV 數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)是推動其智能化和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。智能終端設(shè)備技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、電力自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，將實現(xiàn)數(shù)字化變電站的高效運(yùn)行、智能管理和能源優(yōu)化。數(shù)字化變電站的發(fā)展將促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，提高能源利用效率，推動清潔能源的應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，這些關(guān)鍵技術(shù)將得到進(jìn)一步完善和拓展，為數(shù)字化變電站的發(fā)展和能源行業(yè)的進(jìn)步開辟更廣闊的前景。

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