智能變電站運維管理關鍵技術

尹 蘭

（國網河南省電力公司開封供電公司，河南 開封 475000）

0 引 言

近年來，中國電力產業迅速崛起，電網設備的負擔也急劇上升。過去，電網設備出現故障時，需要專門的技術團隊進行檢測和修理，不僅工作量大，而且步驟煩瑣，耗費了大量的人力、物力、財力。變電站是電力系統的重要環節之一，目前中國正在積極推動智慧型變電站的建立，旨在提高電力從業者的工作效率，向公眾提供更方便高效的服務，從而推動整個國家的電力產業發展。相較于傳統的電力設施，智能變電站具有事故發生率低、信息共享度高、遠程監測以及智能管理等諸多優點[1]。然而我國在智能化變電站的建設上相對其他先進國家啟動時間稍晚，運營維護上缺乏實際操作經驗和技術支持。因此，有必要深入研究與我國智能化變電站建設相匹配的運營維護技術，確保國家電網的供電品質和安全性。

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量及監測等基本功能，同時具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策以及協同互動等高級功能的變電站[2]。智能變電站廣泛應用于電力系統的各個環節，包括城市電網、農村電網、工業園區電網等。智能變電站的應用能夠提高電網的自動化水平、可靠性和節能性，同時降低運維成本和減少環境污染。目前，智能變電站在技術上有著多方面的發展趨勢，其中之一是站域控制技術的研究和應用。這種技術通過在站內建立完善的實時監控系統和分析決策系統實現對電力設備的優化配置與控制，有助于進一步提高電力系統的可靠性和安全性。另一個重要趨勢是更加強調低碳環保理念的應用。未來的智能變電站在設計建設和運行維護過程中將更加注重對環境的保護與能源的高效利用，如使用綠色建材、優化站內布局等措施來實現節能減排的目標。隨著人工智能技術的不斷進步和應用范圍的擴大，未來的智能變電站在數據分析處理方面將更加智能化和自動化。

1 智能變電站的特點

1.1 數字化

智能變電站采用數字信號進行通信，相比傳統的模擬信號，具有更高的傳輸精度和可靠性。在數字化技術的推動下，智能變電站實現了信息共享、互操作性和可擴展性，使得變電站更加靈活、高效[3]。這不僅提高了變電站的通信效率，而且為變電站的智能化管理提供了強有力的支持。通過數字化技術，變電站可以實現遠程監控、自動化控制以及預防性維護等功能，大大提高了變電站的運行效率和可靠性。

1.2 網絡化

網絡化指將二次設備通過特定的網絡實現連接和信息傳輸，以達到智能變電站的自動化和數字化。二次設備分為站控層、間隔層以及過程層，站控層和間隔層之間通過多媒體信息服務（Multimedia Messaging Service，MMS）網絡實現網絡化，而間隔層和過程層之間則通過面向通用對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）網絡與采樣值（Sampled Values，SV）網絡實現網絡化[4]。站控層設備包括打印機、監控、運動主機和故障信息子站，間隔層設備有保護設備、測控以及錄波設備，這兩個層級之間以IEC61850 為標準進行信息傳輸。過程層設備包括智能終端以及合并單元，通過網絡化實現各層級之間的連接和信息傳輸，從而提高智能變電站的自動化和數字化水平。

1.3 標準化

智能變電站遵循國際標準和規范，采用統一的通信協議和信息交換方式，以IEC61850 為核心標準進行信息傳遞。這一標準使不同廠商的設備可以實現互操作性和信息共享，進一步推動了變電站的標準化與規范化。通過采用標準化技術，變電站的兼容性和可靠性得到提高，同時降低了運維成本和維護難度。此外，基于IEC61850標準的信息數據精簡化和統一化，保證了信息的唯一性和一致性，為變電站的穩定運行提供了有力支持。智能變電站的標準化和規范化不僅提高了電力系統的運行效率，還為電力行業的可持續發展做出了貢獻。

1.4 智能化

智能變電站利用尖端的智能化技術，對設備運行狀態進行實時監測和預警，能夠快速診斷和修復設備故障。與傳統變電站相比，智能變電站的安全性和可靠性得到了極大的提升。它采用了先進的傳感器和數據分析技術，能夠實時監測設備的電流、電壓、溫度等關鍵參數，一旦發現異常，將立即發出預警，避免事故的發生[5]。

2 智能變電站運維管理的重要性

隨著能源需求的不斷增長，電力行業面臨著巨大的挑戰。智能變電站運維管理作為一種先進的電力工程技術，對于保障電站安全、提高發電效率、降低運營成本、提升管理水平以及適應市場需求等方面具有重要意義。

2.1 保障電站安全

智能變電站運維管理采用先進的傳感技術、網絡通信技術、數據處理技術以及控制技術等，對電站設備進行實時監測、診斷和預警，及時發現并處理設備故障或安全隱患，有效避免事故的發生，提高電站的安全性[6]。

2.2 提高發電效率

智能變電站運維管理通過優化設備運行狀態，實現資源的合理配置，提高設備的運行效率，有效降低能源消耗，提高發電效率。這不僅可以滿足日益增長的能源需求，還可以降低電力生產成本，提高企業的經濟效益。

2.3 降低運營成本

智能變電站運維管理利用先進的技術手段，對設備維修保養流程進行優化，降低不必要的維修保養成本。同時，通過實時監測設備的運行狀態，一旦發現異?；驖撛诠收?，可以迅速采取應對措施，有效避免事故的發生，進一步降低事故處理成本。此外，智能變電站運維管理還能合理配置資源，減少人力浪費，提高工作效率，為變電站的長期穩定運行提供有力保障。

2.4 適應市場需求

智能變電站運維管理通過實時感知市場需求的變化，快速調整電力生產策略，以適應市場需求的波動。這不僅能夠提高電力生產的效率，還可以降低成本，減少對環境的影響。同時，通過對市場趨勢的分析和預測，智能變電站運維管理還能為企業制定合理的生產和銷售計劃提供依據。

3 智能變電站中的關鍵內容

3.1 合并單元

在智能變電站中，合并單元發揮著至關重要的作用，承擔著將來自傳感器的模擬量數據進行合并，并將其轉化為數字信號的關鍵任務，以便智能設備對其進行處理。合并單元通常與電子式互感器相互配合，實現對電力系統中電壓和電流等參數的精確測量。在智能變電站的日常運維工作中，需要密切關注合并單元的配置是否正確，以及是否正常工作。同時，合并單元的精度和穩定性對于整個電力系統的運行質量有著直接的影響。因此，運維人員需要定期對合并單元進行檢查和校準，確保其正常工作。合并單元的具體內容如圖1 所示。

圖1 合并單元的具體內容

3.2 GOOSE 技術

GOOSE 技術是智能變電站中的一項關鍵技術，能夠實現智能設備之間的實時數據傳輸和控制信號交互。通過GOOSE 技術，可以確保智能設備之間的順暢通信和協同工作，從而提高變電站的自動化程度和運行效率。在智能變電站的運維過程中，對GOOSE 網絡的檢查至關重要。運維人員需要定期檢查GOOSE 網絡的連接狀態是否正常，確保網絡通信的穩定性和可靠性。一旦發現GOOSE 網絡出現故障或異常情況，必須立即采取措施進行處理，以避免對整個變電站的運行造成影響。

3.3 智能終端

智能終端是智能變電站中的核心設備之一，不僅集成化程度較高，而且具備強大的智能化功能。在電力設備監控與控制方面，智能終端起著至關重要的作用。它通常與斷路器等其他設備相互配合，通過遠程控制和監視，確保電力設備的穩定運行。在設備運維階段，運維人員需要密切關注智能終端的配置是否正確無誤、是否存在任何故障或異?，F象，以確保電力設備的正常運行。

3.4 IEC61850 標準

IEC61850是目前為止最完善的變電站自動化標準，規范了二次智能裝置的通信模型、通信接口，而且定義了數字式電流互感器（Current Transformer，CT）、（Potential Transformer，PT）、智能式開關等一次設備的通信模型、通信接口，通過Web 瀏覽器實現遠程監控和管理。IEC61850 集成了實時數據監控、報警信息提示、歷史數據查詢等多種功能，為運行人員提供便捷的變電站運行和維護操作。在日常運維過程中，需要密切關注其連接狀態是否正常，以及系統是否存在故障或異常情況。為了確保系統的穩定運行，需要定期檢查和更新系統軟件，并進行必要的維護和保養工作。同時，對于出現的故障或異常情況，需要及時采取相應的措施進行處理，確保變電站的安全穩定運行。

4 智能變電站相較于常規變電站的優勢

4.1 智能化程度高

智能變電站借助先進的信息化技術和通信技術，實現監控、管理、優化等功能，自動化程度高，節能降耗效果顯著。它利用現代技術手段，對變電站的運作進行智能化的管理和控制，提高了運作效率。

4.2 可靠性更高

智能變電站具備故障診斷和預警功能，能夠在保障電力系統運行安全性和穩定性的同時，提高電力供應的可靠性。通過對設備的實時監控和預警，可以及時發現和解決問題，減少設備故障率，提高設備使用壽命。

4.3 安全性更好

智能變電站在電力設備的檢修和維護中采用自動化和智能化技術，減少人員的手工操作，降低潛在的安全隱患，提高了電力運行的安全性。同時，它還可以實時監測設備的運行狀態，及時發現異常情況，有效預防事故的發生。

5 結 論

智能變電站是電力系統的重要組成部分，其運維管理對于電力系統的安全穩定運行具有重要意義。本文主要對智能變電站的運維管理關鍵技術進行了研究和探討，旨在提高電力系統的運行效率，保障電力系統的安全穩定。隨著科技的不斷發展，智能變電站的運維管理還將面臨更多的挑戰和機遇。因此，未來還需要進一步加強對智能變電站運維管理關鍵技術的研究和分析，以適應電力系統的不斷發展。