基于数字化变电站智能管理系统的应用与优化

基于BIM技术的变电站工程实施数字化管理方法

发表时间：2019-08-29T11:10:38.310Z 来源：《云南电业》2019年2期 作者： 厉苗

[导读] 通过实验论证得出，基于BIM技术的变电站数字化管理的实施能够有效的提高工程效率，使变电站的自动化水平和管理水平得到大幅增长。

（国网南通供电公司 江苏南通 226001）

摘要：随着我国电力建设事业的发展，电网规模持续扩大，特高压电网建设进入快速发展的阶段。变电站作为电力系统的重要组成部分，对我国智能电网的构建起着至关重要的作用。然而在变电站建设要求不断提高的背景下，传统管理方法逐渐无法满足现如今的发展需

求，为此提出基于BIM技术的变电站工程数字化管理方法。首先建立变电站工程数字化管理框架，并以此为基础确定数字化管理工程项目

计划。通过实验论证得出，基于BIM技术的变电站数字化管理的实施能够有效的提高工程效率，使变电站的自动化水平和管理水平得到大

幅增长。

关键词：BIM；变电站；数字化；管理模式

引言

电力是我国经济发展的重要资源之一，国家将智能化电网的建设正式列为国家建设的主要目标。我国近年来电网建设的发展迅速，随着各种电气设备的不断发展以及变电站综合自动化技术的快速发展，运行方式灵活多变，高电压等级的工程建设将不断增多，各项目的方

方面面都面临着巨大的风险[1]。根据当前变电站工程建设的发展趋势来看，在未来一段时期内，我国的变电站工程规模将会不断扩大，工

程管理也会变得更加困难。且我国变电站工程项目普遍存在建设周期短、建设工期紧张的问题，这些问题使变电站的建设难度大大增加，

传统变电站的操作安全性和效率较为低下，现有的运行人员数明显已经无法满足当前的工作需要，不能适应当前电网和电企减员增效的发

展方向，严重限制了我国电力建设工程的发展[2]。因而提出了基于BIM技术的变电站工程数字化管理方法，将BIM技术与变电站工程项目的

数字化管理相结合，最大限度地避免人为的错误，充分发挥数字化操作优势，提高变电站的自动化水平和管理水平。

民营科技２０１３年第１２期　科技论坛　智能变电站的技术及应用分析　任亮　（国网青海省电力公司黄化供电公司，青海尖扎８ｌ［２００）　摘要：随着科学技术的快速发展，目前变电站都开始在自动化的领域方面向智能化的方向发展。从而使变电站进入了发展的一　个全新领域，智能变电站是在数字技术的支撑下，以数字化、网络化和信息化为基本要求，应用智能化的设备，从而完成变电站内信息　的采集、测量、控制、保护、计量和监测等功能，同时还为电网赋予了更高的功能，如自动控制、智能调节、在线决策及协同互动等。现从　智能变电站的含义和特点出发，对智能变电站的测控技术、电气设备的应用进行了分析，并进一步时智能变电站对电网功能的提升进　行了具体的阐述。　关键词：智能变电站；智能电气设备；状态检修；智能电网　智能变电站是配合着智能电网系统来进行运行的，其是整个电　网的心脏，对电网起着支配的作用，从而完成电网的正常运营。通常　情况下，智能变电站起着输送电源及接人新电源的功能，同时还要进　行电能的分配，并执行在线分析、智能调节和自动控制等相关指令。　智能变电站的应用，有效的提升了电网运行的稳定性，同时减少了运　行人员的强度，智能变电站采用无人值班或是少人值班的模式，不仅　做到了人员的精简，同时有效的提高了工作效率，实现了节约增效的　目的。　１　智能变电站的含义及其特点　智能即是将其人ｌ生化，智能变电站即是在无人值班的情况下使　其像有人在调节一样，在运行过程中实现节能增效。同时变电站内所　应用的设备不仅先进、可靠，同时还实现了节能、环保的要求，在这些　智能设备的基础上，实现了全站的数字化、信息化和网络化的需求，　从而完成了信息的采集、测量及控制等各项功能，实现了对电网的时　时控制、智能调节、在线决策及协同互动的高级功能。　智能变电站是以数字化为基础而进行构建的，所以在智能变电　站的硬件基础上都是以数字化为基础的，并通过先进的传感器和通　信网络，从而实现了变电站信息的全景采集工作，并建立了完善的数　据库，使变电站的自动运行、状态检修和智能分析决策能力得以实　现，使电网的管理水平及适应能力得以进一步提升。　２智能变电站的测控技术应用　２．１非常规互感器在智能变电站中的应用。非常规互感器是在光电　技术和光纤通信技术的其他上发展起来的，其在智能变电站中的应　用，有效的发送了传统互感器输出失真、与计算机相连的诸多缺陷，　其在智能变电站中使信息的全数字化实时采集功能得到实现，实现　了电气量的精准商量，改善了传统模式下的各种测量、保持和计量等　问题，并使其内部信号采集功能更加强大，抗干涉能力提高，使电网　状态估计水平和继电保护｝生能得到了有效的提高。　Ｚ２　ＩＥＣ６１８５０通信规约的应用。智能变电站利用统一的信号传输进　行建模，并构建了基于一致性基础信息的信息平台系统，可以实现信　息的实时换，这使传统变电站的自我封闭和信息交换能力差的问题　得以有效的改善，解决了信息孤岛的问题，在智能变电站中都采用　ＩＥＣ　６１８５０通信网络规约来进行信息的交换和传输，实现了站内信　息量的全景采集和交换工作，这与原来的不同厂家的设备在通信规　约及交互接口方面参差不齐的情况导致各子系统之间信息的不通有　很大的不同，其基本满足了装置互换性的要求，建立了信息平台系　统，使变电站安全操作和用户之间实现了互动的需求。　２．３智能组件。智能组件承担宿主设备的测量、控制、计量、监测和保　护等基本功能，作为各功能单元的结合，智能组件可以实现灵活配　置。每一个智能组件都可以根据电气设备在功能上的要求进行合理　的选择和配置；智能组件可以实现集成化设计，也可以根据设备特点　分散独立实现；智能组件的安装较为简单，无论是安装在主设备本体　还是主设备本体之外均可。智能组件具有的以上特征使其灵活可靠、　形式多样，可以与电气设备达到有机的结合。同时智能组件通信功能　的设备，使电气设备的信息化功能得以实现，使系统中各电气设备与　外部系统之间的联系加强，使变电站内的控制系统达到了一个统一　的整体。　３智能化电气设备在智能变电站中的应用　３．１智能断路器。智能变电站内所使用的智能断路器，其由传感器、　电子控制决策装置、执行器等组成，从根本上改变了传统断路器无法　实现重合闸、在最优时刻切断交流电流、信息量小及状态不直观点缺　点，智能断路器在性能上较为优越，可以完成较高的控制要求。　３．２智能变压器。智能变压器是指能够在智能系统环境下，通过网络　与其他设备或系统进行交互的变压器。其智能化主要依靠智能变压　器组件来实现，利用先进的检测技术和手段，将多种检测装置综合在　一起，实现变压器运行状态的综合数据分析和数据处理，为变压器的　状态维护提供可靠依据。　４智能变电站基础上电网运行功能提升　４．１　自适应继电保护算法的应用。自适应继电保护虽然在原理上与　传统保护策略相比并没有革命ｆ生的变革，但是保护在整定方式上却　发生了质的变化，得益于现代高速数据传输处理技术的进步，自适应　继电保护能够根据所采集到的电网的实时信息，对电网的状态做出　判断，从而在线整定继电保护装置的各种参数，达到继电保护动作时　限，灵敏度和保护范围各项指标的综合寻优。　４－２电气设备的状态检修的发展。电气设备的检修已经经历了事后　检修为主和预防检修为主两个阶段。现在，电气设备的检修策略正向　状态检修发展，而智能变电站中非常规互感器的应用和电气设备信　息网络化的发展则为实现电气设备的状态检修提供了硬件平台。状　态检修以实现电气设备的实时在线状态检测和根据可靠数据采集的　故障诊断为主。从目前的发展晴况来看，状态检修仍然有许多应当改　进的地方，但是随着技术的发展，它将慢慢普及并发展起来。　４．３智能变电站具有智能分析决策能力。相较于传统变电站，智能变　电站强调其具有的智能分析决策能力。根据系统中计算机存储的历　史数据和实时数据，采用合适算法构造解决问题的推理机，向操作人　员操作提出建议。智能变电站的智能分析决策机制应建立变电站故　障信息逻辑和推理模型，分类、过滤故障告警信息，实时分析和推理　变电站运行状态，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见。对　包括事件顺序记录信号及保护装置、向量测量、故障录波等数据进行　数据挖掘、多方位综合分析，并将变电站故障分析结果以简洁明了的　可视化界面综合展示。　５结论　随着我国智能电网的不断建设和发展，智能变电站也随之开始　进入建设阶段，其作为智能电网的有力支撑点，对其进行建设具有非　常重要的技术和经济意义，但智能变电站建设是一项需要多项新技　术和高科技共同作用下才能实现的一项工程，所以并不是短时间内　能够完成后，因此在科学技术不断发展的今天，智能变电站的技术也　会在不断发展中得以进一步的完善，从而使其在现实中得以真正的　发挥作用，完成智能变电站的建设工作，为智能电网的建设起到极大　的推动作用。　＋　参考文献　…１曹楠，李刚，王冬青．智能变电站关键技术及其构建方式的探讨　．　电力系绞髁护与控制，２０１１，３９（５）：８９．　『２１李瑞生，李燕斌，周逢权．智能变电站功能架构及设计原则叨．电力　系统保护与控制，２０１０，３８（２１）：１１７．

浅谈数字化变电站的应用　张文力　（邯郸欣和电力建设有限公司）　摘要：随着经济技术的发展，我国的电力系统在不断地发展，但是传统的　自动化变电站已经不能满足现在的需求，还存在很多的不足，而数字化变电　站在近几年得到了长足的发展，也必将成为未来电网和电力市场的主旋律。　数字化变电站技术较以往的自动化技术相比有自身的独特优势，本文就数字　化变电站的情况做简要的介绍。　关键词：数字化变电站智能化应用　随着变电站综合自动化系统、基于微机数字信息的二次设备的　不断推广和普及，现有变电站已经具备了一定的数字式和自动化特　征。做为变电站自动化技术的提升，数字化变电站也有其自身发展的　过程，随着智能化开关、光电式互感器、一次运行设备在线状态检测　等技术逐步成熟，数字化变电站已经比较完善，能够逐渐实现资源的　共享：从长远看，随着一次设备智能化的进步，数字化变电站还应该　有所提升，比如提高数字变电站的自我检修功能等等，很多方面还有　很大的提升空间。　１数字化变电站的主要特点　１．１一次设备智能化　微处理器和光电技术是一次设备的信号回路和控制回路主要采　用的技术，在采取此技术后，传统的导线连接不再被使用，连接主要　通过数字程控器及数字公共信号网络得到实现。主要包括：电子式电　流／电压互感器、智能型断路器／隔离开关、智能型变压器以及其它　数字化的辅助设备。利用这些设备可以实现变电站的智能化运转，会　大大地提高变电站的工作效率。　１．２二次设备网络化　二次设备问用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息，　这种网络化可以让变电站的资源共享度提高，是一次设备智能化的　提升和补充。标准化、模块化的微处理机是变电站内二次设备设计制　造的基础，高速网络通信是设备之间连接的主要通道，数据和资源的　共享通过网络通道得到了实现一次设备和二次设备间用光纤传输数　字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。一次和二　次设备之间的网络通信主要采用电气量采样值、跳合闸命令、状态信　号及故障告警信号等三种数字化方式传输。所以两种设备问的智能　化和网络化是相辅相成，共同工作的。　１．３运行管理系统自动化　目前我国的电力变电站已基本普及了变电站自动化管理系统，　实现运行管理系统的自动化。变电站运行管理自动化系统应包括电　力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自　动化：变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原　因，提出故障处理意见等自动化系统，这种管理系统的自动化可以有　效地减少运行维护工作量，也降低了工作难度。大部分的变电站自动　化系统的监控、运动、继电保护、自动安全装置等三次和二次设备己　经基本采用数字技术。数字化变电站在站内设备的互操作性、信号的　光纤传输、网络通信平台的信息共享等方面进一步体现了运行管理　自动化的特点。　２数字化变电站的优势　数字变电站作为新发展起来的技术设备和变电站工作模式，与　以往传统的变电站相比有其特有的优势：　２．１变电站的各种功能可共享统一的信息平台　随着变电站内智能装置数量的急剧增加，全站智能装置采用统　一的数据建模及数据通信平台，才能实现互操作性。变电站的所有保　护、测控、计量、监控等系统全部采用同一个通信网络进行接收电流、　电压和状态等信息，发出控制信息也是如此，不再需要为不同功能建　设信息采集、传输和执行系统。采用统一的信息模型、数据模型、功能　模型，便于变电站新增功能和扩展规模。　２．２有利于变电站规模的扩大和功能的更新　．　数字变电站的各种设备问信息交换通过通信网路进行，如果变　电站要新增功能或者扩大变电站的整体规模，只需在通信网络上接　２５１　入新的设备，而不需要更换掉原有的设备，这就大大地节约了资源，　保护用户投资，减少变电站的生命周期成本。这也可以使变电站的工　作更加地简单化，也会提高变电站的工作效率。　２．３通信网络取代复杂的控制电缆　以往的变电站的通信设备大多数采用电缆进行传输和接收，不仅　需要大量的电缆资源和人力资源，而且检修起来也不是很方便。使用　光纤取代了传统的电缆，电磁兼容性能优越。因此数字化变电站的二　次接线将大幅度简化，也将节约大量的物质资源和检测的人力资源。　２．４测量精度更准确　传统变电站互感器输出的模拟信号通过电缆传输时及二次设备　的数据采集过程中都将产生附加误差。而数字化变电站则采用输出　数字信号的电子式互感器，准确度更高，更值得信任，这也提升了保　护系统、测量系统和计量系统的系统精度，提高了变电站的工作质量　和工作效率。　２．５应用电子式互感器　电子式互感器与传统互感器相比，具有绝缘简单、体积小、重量　轻、电流互感器动态范围宽、无磁饱和等很多优势。数字化变电站采　用电子式互感器之后，不会像传统互感器那样出现电流互感器断线　导致高压危险、ＴＡ饱和影响差动饱和、ＣＶＴ暂态过程影响距离保护　等问题，这种电子式互感器一方面可以弥补很多传统互感器的缺陷，　另一方面也是对传统互感器的一种提升。　数字化变电站较传统的变电站相比有很多的优点，比如，它可以　解决设备间的互操作问题，使设备间可以实现无缝连接；还可以进一　步提高变电站的自动化和整个的管理水平，使所有功能都可以遥控　实现等等，在这里就不一一举例了。　３科技进步为数宇化变电站提供可能　随着科学技术的发展和进步，各种先进的技术被引进到电网的　发展领域，各种先进的科技成果也得到应用。数字化变电站相关技术　的应用与推广，就实现了变电站的快速发展的目标。随着变电站各种　科学技术的发展，电子式互感器、智能化设备、在线监测技术通信等　技术也将不断成熟，相对应的数字化变电站的研究和应用将逐步进　入实际操作阶段，数字化变电站不知会发展到一个怎样的地步，但我　们可以肯定的是，数字化变电站能有今天的发展是科技进步的结果。　４数字式保护、监控、计量和录波等装备的支持　具备直流系统、ＵＰＳ、五防系统等二次设备的支持，构成了数字　化变电站过程层设备的成型。在实际的操作中就有这样的案例，比如　内蒙古２２０ｋＶ杜尔伯特数字化变电站中已有该类新型主变保护、　１　１ＯｋＶ线路保护、１１ＯｋＶ母线保护、智能电度表等二次设备投运，而　且运行效果非常好。因此可以说，现有二次设备技术能够为数字化变　电站的建设和发展提供有力的装备技术支持。　５应用成果分析　数字变电站的发展不是捕风捉影的，它的应用成果已经得到了　证实和肯定，从它的各种先进装备中足可以看到数字变电站的发展　前景。例如：第一，变电站采用的光电互感器，特别值得一提的是首次　在ＧＩＳ内部采用光电式电压互感器，它的应用之所以可以取代传统　的互感器，就是因为它能够消除传统互感器的严重缺陷；第二，互感　器和二次设备间的数据传输是传统变电站的主要困难之一，而数字　变电站的合并器的应用，则为变电站带来了很大的利益，合并器用来　接收采集器的数字信号以及电磁式互感器的模拟信号，接着将这些　信号处理，然后对外提供数据信息；第三，数字变电站利用各种先进　的技术和设备实现了数据的同步采集和数据传输，这就解决了互感　器之间数据的不同步问题，让信息运行得更加稳定，这也为未来的自　动控制装置网络化提供了宝贵的经验。数字化变电站的应用成果还　有很多，这里不一一列举，但我们分明可以看到数字变电站的优势和　实际应用可能。

数字化变电站的应用探讨

摘 要 随着数字化变电站的发展，以及通信标准协议的不断推广，数字化变电站的建设已由理论研究阶段走向工程实践阶段，可以说，推广应用数字化变电站技术具有重大的技术和经济意义。本文以某城市电网为例，在结合数字化变电站技术的特点和优势的基础上，详细介绍了数字化变电站技术在该城市电网中的应用，以推动数字化变电站技术的发展和实用化。

关键词 数字化变电站；优势；应用效果

中图分类号tm4 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）50-0139-02

0引言

近年来，数字化变电站的相关技术获得了更多的关注。数字化变电站是利用数字化技术使变电站的信息采集、传输、处理、输出过程全部数字化，其基本特征为设备智能化、通信网络化、模型和通信协议统一化、运行管理自动化等，其技术同常规变电站相比具有诸多优势，能为数字化电网以及广域控制技术的发展奠定良好基础。

1 数字化变电站的特点和优势

数字化变电站的一次设备和二次设备均采用智能设备，设备间交互的信息均按统一模型数字化。数字化变电站较常规变电站有以下特点和优势：第一，提升测量精度。数字化变电站采用的是输出

数字信号的电子式互感器，数字化的电流、电压信号在传输到二次设备和二次设备处理的过程中均不会产生附加误差，能提升保护、测量和计量等系统的系统精度；第二，提高电力系统安全可靠性。数字化变电站二次设备和一次设备之间使用光纤通信，不仅可以实现电气信号的彻底隔离，还可以从根本上解决传输通道的抗干扰问题。同时也不存在难以满足电力系统节能、环保、安全需求的问题，便于大电网的集中控制和管理，能减少土建规模和占地面积，大大节约建设成本；第三，提高信号传输的可靠性。由于数字化变电站的信号传输多采用计算机通信技术来实现。通信系统在传输有效信息的同时传输信息校验码和通道自检信息，可以杜绝误传信号和监视通信系统的完好性；第四，有效降低运行维护工作量。由于光电式互感器采用的是绝缘材料来填充设计的，因而不存在补油、补气，不存在电磁式电压互感器二次短路或电流互感器二次开路带来的危险，能使加工、安装更加方便，从而有效降低运行维护工作量。