变电站数字化管理技术
基于BIM技术的变电站工程实施数字化管理方法
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。
变电站自动化系统的新发展
变电站自动化系统的新发展随着电力技术的不断进步和应用，电力系统的安全性、可靠性和经济性越来越受到关注。
变电站自动化系统是现代电力系统中必不可少的一环，它通过自动化技术对变电站进行控制、保护、测量、监测和通信等多方面的智能化升级，从而提高了电力系统的运行效率和安全性。
最近几年，新兴技术的不断应用，也为变电站自动化系统的进一步发展带来了更多的机遇和挑战。
一、采用数字化技术数字化技术是未来变电站自动化系统的重要方向。
传统的变电站自动化控制系统采用模拟信号和信号光纤传输，数据处理和通信效率不高，同时易受到电磁干扰和误差的影响。
而数字化技术有比模拟信号更好的信噪比、更好的兼容性和抗干扰能力，能够更快速、更精准地处理数据。
数字化技术还能实现数据的多路传输、高速处理和准确呈现，并可与互联网、云计算等技术紧密结合，满足实时化、远程化和智能化的应用需求。
二、引入人工智能技术随着人工智能技术的逐渐普及和成熟，变电站自动化系统也开始引入相关技术。
人工智能技术可以通过机器学习和深度学习等方法，将历史数据和实时数据进行分析和匹配，从而实现对电网状态的实时监测和预测。
这种技术可以帮助电力系统进行优化调度和预防故障，提高系统的可靠性和运行效率。
人工智能技术还可以将大量数据进行处理和挖掘，提取关键信息，帮助运维人员快速定位故障，并提供决策建议。
三、开展云计算应用随着互联网信息技术的不断发展，云计算等相关技术也被广泛应用到了变电站自动化系统中。
云计算技术可以将大量数据进行分布式存储和处理，实现实时监测和分析。
同时，云计算技术还具有高度的安全性和可扩展性，可支持远程访问和操作，并可根据需要进行横向和纵向扩展。
比如，将变电站自动化系统与基于云计算的大数据平台相结合，可以实现数据共享和分析，从而更好地应对复杂的电力系统运行和管理问题。
四、加强信息安全保障随着信息技术的不断推进，变电站自动化系统的信息安全问题也逐渐变得越来越重要。
变电站自动化系统涉及到大量的关键数据和信息，如果遭到黑客攻击或病毒感染等问题，将严重影响到电力系统的稳定性和安全性。
常规变电站数字化改造的关键技术分析
常规变电站数字化改造的关键技术分析摘要：当前，科学技术飞速发展，数字化技术在常规变电站中得到了一定的应用，常规变电站的数字化改造势在必行。
常规变电站的数字化改造就是将信息采集、信息传输、信息处理，以及信息的输出等过程转化为数字信息，建立起通信网络系统的变电站，即数字化变电站。
数字化变电站具有其突出的特点，即设备智能化、网络化，以及自动化。
本篇文章就常规变电站数字化改造的关键技术作了进一步的分析与研究。
关键词：常规变电站数字化改造关键技术中图分类号：tm63 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0115-01随着科学技术与数字化技术的发展，常规变电站的数字化改造已经由理论研究阶段走进了实践阶段。
常规变电站的数字化改造是在常规变电站的基础上进行数字化网络的搭建，不仅兼容了一次系统，而且对于变电站通信网络的应用也更加方便。
当前，在数字化变电站应用与发展的同时，也出现了一些问题，对变电站与电网的运行有着严重的影响。
因此，加强常规变电站数字化改造的关键技术的分析与研究是很有必要的。
1 数字化变电站的构架常规变电站的数字化改造是根据设备智能化和网络化的设计思路，以iec61850为设计标准进行的，变电站被分为过程层、间隔层，以及站控层。
过程层是由模拟量收集的终端合并单元，以及开关输入、输出等智能单元构成的。
间隔层是由变电站的保护装置，以及测控装置等构成的。
站控层是由监控系统、远动系统，以及故障信息子系统构成的。
2 常规变电站过程层的数字化改造2.1 合并单元常规变电站互感器的数据合并单元通常都是就地安装，通过交流头来电缆的传送模拟信号就地采样，而且要将采样的数据经过处理以后，在通过iec61850-9-1、iec60044-8等协议，然后借助光纤通道，将其发送到网络交换机中，最后再由网络交换机给需要进行模拟量保护和数据共享的装置。
常规互感器和合并单元的连接如下如所示，每一台合并单元通常能够完成12路的模拟量采集工作，其中五路作为保护电流，三路作为策略电流，四路作为测量电压。
智能变电站技术解决方案
智能变电站平台
提供统一的平台，实现变电站 的监控、控制、保护、计量等 功能。
系统功能
数据采集
智能变电站系统能够实时采集电网运行数据，包括电压、 电流、功率等参数。
数据处理
系统对采集到的数据进行处理和分析，提供电网运行状态 监测、故障诊断和预警等功能。
智能变电站具有高效、可靠、安全、环保 等特点，提高电网运行效率和供电质量。
智能变电站定义
技术特点
技术优势
01 提高运行效率
智能变电站采用自动化和智能化技术，减少人工干预， 提高运行效率。
02 增强安全性
智能变电站通过实时监测和预警，及时发现和处理潜在 的安全隐患，提高电网运行的安全性。
03 优化资源配置
降低运维成 本
智能变电站减少了 人工干预，降低了 运维成本，提高了 经济效益。
促进绿色发 展
智能变电站采用环 保技术和节能措施， 有助于减少能源消 耗和环境污染，促 进绿色发展。
06
智能变电站发展趋势
技术创新方向
智能化升级
智能变电站将向更高程度的自动化、智能化发展， 提升运行效率和安全性。
Байду номын сангаас
数字化转型
谢谢
智能变电站技 术解决方案
目录
01 智能变电站概述 02 智能变电站关键技术 03 智能变电站系统架构 04 智能变电站解决方案 05 智能变电站应用案例 06 智能变电站发展趋势
01
智能变电站概述
定义与特点
智能变电站采用先进的信息、通信和控制 技术，实现变电站运行管理自动化、信息 化和互动化。
04
智能变电站解决方案
智能变电站及技术特点探析
智能变电站及技术特点探析随着信息技术和互联网的高速发展，智能化已经成为电力行业发展的趋势。
目前，智能变电站已经成为电力行业的重要组成部分。
它以数字化、网络化和智能化为特点，全面提升了变电站的自动化、安全性和管理效率。
本文将对智能变电站及其技术特点进行探析。
一、智能变电站概述智能变电站是利用现代信息技术和控制技术对传统变电站进行升级改造，以提高变电站的运行效率、安全性和可靠性的新型变电站。
与传统的变电站相比，智能变电站应用了一系列新型技术，包括数字化、网络化、智能化、安全化和绿色化等，使得变电站的控制、保护和管理达到了新的水平。
智能变电站区别于传统变电站，采用了数字化技术和通讯网络，充分发挥先进的计算技术和控制技术的作用，实现了高可靠性、自动化管理等特点。
另外，智能变电站还能够实现变电站的实时监视、信息共享，不仅能够真正实现高效运行，而且在节能环保方面也取得了不错的成果。
二、智能变电站技术特点1、数字化技术智能变电站采用数字化技术，实现了实时监控和集中控制。
数字化技术的应用使得变电站的控制系统更为精准、高效，完全取代传统的模拟控制系统，具备了更高的精度、更快的响应速度和更强的实时性，还能够为变电站提供更为丰富的参数信息。
2、通讯网络智能变电站的通信通讯网络采用多种技术，包括无线网络、光纤网络和有线网络等，这些技术可以使得变电站的网络传达更快，更可靠。
通过通讯网络，智能变电站可以实现设备之间的信息共享、实时监控、远距离监视和控制等功能。
3、高效智能化控制智能变电站采用了现代的高性能计算机、嵌入式系统和物联网技术，实现了变电站的高效智能化控制。
它不仅具备了传统变电站的控制、保护、监测、通信和管理功能，还增加了实时数据处理、智能故障检测、智能决策等功能，提升了变电站的运营效率。
4、高可靠性智能变电站的通信、控制和保护措施，都采用了严格的标准和技术，同时，采取了多种冗余机制、备件机制、自动化机制、自我修复等多种技术手段，确保了智能变电站的高可靠性和稳定性。
数字化技术在变电站自动化系统中的应用
浅析数字化技术在变电站自动化系统中的应用【关键词】数字化；智能化开关；光电式电流在当今的信息化时代中，数字化也越来越为人们所重视。
数字化技术主要体现以下几个方面的特性：首先，数字化是数字计算机的基础，并且数字化是软件技术的基础，是智能技术的基础；其次，数字化是多媒体技术的基础，它为信息社会提供了基础。
数字化变电站就是使变电站的所有信息采集，传输，处理，输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。
它的基本特征体现在设备智能化，通信网络化模型和通信协议统一化，运行管理自动化等方面。
我国首座数字化变电站-翠峰变电站位于1998年3月3日建成投产，并于2006年3月27日改造为全数字化变电站正式投入运行。
经过7个月的投产运行.各种数据采集、传输准确无误.运行平稳、安全、可靠.在全国处于领先地位.并达到国际先进水平。
1.数字化变电站的技术特点和应用1.1一次设备的智能化一次设备中被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路都采用微处理器和光电技术的设计，这使常规机电式继电器及控制回路的结构简化了，传统的导线连接被数字程控器及数字公共信号网络所取代。
可编程控制器代替了变电站二次回路中常规的继电器和其逻辑回路，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
1.2二次设备的网络化变电站中常规的二次设备：故障录波装置、继电保护装置、电压无功控制、量控制装置、远动装置、同期操作装置、在线状态检测装置等，都是基于标准化、模块化的微处理机技术而设计制造，设备之间的通信连接全部采用高速的网络，二次设备通过网络真正地实现了数据、资源的共享。
1.3自动运行的管理系统变电站运行管理系统的自动化包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化、自动化；变电站运行发生故障时，并且能够及时地提供故障分析报告，指出故障原因及相应的处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告。
要想在变电站内一次电气设备与二次电子装置均实现数字化通信，并具有全站统一的数据建模及数据通信平台，在此平台的基础上实现智能装置之间的互操作性。
数字化变电站技术
关于数字化变电站技术的探讨摘要：变电站自动化技术经过十多年的发展。
智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真等技术日趋成熟，计算机高速网络在实时系统中的开发应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，全数字化的变电站自动化系统将成为未来的发展趋势。
关键词：数字化；变电站技术；问题中图分类号：tm411+.4文献标识码：a文章编号：引言：目前,综合自动化技术已经在我国得到广泛的应用,但是,综合自动化技术的运用还存在一些技术上的局限性。
另外,随着电力系统的结构越来越复杂,电压等级越来越高,对系统运行管理也提出了更高的要求。
随着数字式互感器技术和智能一次电气设备技术的日臻成熟并开始实用化,以及计算机高速网络在电力系统实时网络中的开发应用,数字化技术开始在我国逐步得到应用。
数字化变电技术代表着自动化技术的发展方向。
iec61850标准为数字化技术奠定了技术标准。
数字化一次设备以及数字化通信技术的发展及实用化,也使得按iec61850建设数字化成为可能。
1.数字化变电站的技术特征各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。
在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的数字化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。
打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。
数字化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。
2.数字化变电站的概念和构成目前，业界对数字化变电站的定义如下:数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，实现继电保护、数据管理等功能，满足安全稳定、建设经济等现代化建设要求的变电站。
数字化变电站技术及方案
数字化变电站技术及方案目录一、数字化变电站技术概述 (2)二、数字化变电站技术基础 (2)1. 数字化变电站定义及特点 (4)2. 关键技术原理 (5)3. 数字化变电站系统架构 (6)三、数字化变电站主要技术内容 (8)1. 智能化电气设备技术 (9)2. 互感器数字化技术 (11)3. 测控与保护技术 (12)4. 自动化监控系统技术 (13)5. 数据采集与处理技术 (15)6. 通信网络技术 (16)四、数字化变电站实施方案 (17)1. 设计原则与目标 (19)2. 系统规划与设计流程 (20)3. 设备选型与配置方案 (21)4. 系统安装与调试流程 (22)5. 工程实施案例分享 (24)五、数字化变电站的优势分析 (25)1. 提高工作效率与质量 (26)2. 降低运营成本及风险 (27)3. 增强系统可靠性与稳定性 (28)4. 提升设备智能化水平 (29)5. 促进信息化管理发展 (30)六、数字化变电站的挑战与对策建议 (31)1. 技术挑战分析 (33)2. 安全风险挑战与对策建议 (34)3. 管理挑战与对策建议 (36)4. 人员培训与技能提升策略 (37)5. 未来发展趋势预测与建议 (38)七、总结与展望 (40)1. 项目成果总结评价 (41)2. 经验教训分享与反思 (42)3. 未来发展趋势预测及展望 (44)一、数字化变电站技术概述实时监测：通过数字化的采样和处理技术，能够实现对电网状态信息的实时监测和获取，提高了电网监控的准确性和实时性。
自动化控制：利用先进的自动化控制技术，对电网设备进行自动调节和控制，提高电网运行的自动化水平。
数据集成与共享：数字化变电站技术实现了数据的集成与共享，便于不同系统间的数据交互和信息共享，提高了数据的利用效率和电网的管理水平。
提高供电质量：通过对电网运行状态的实时监控和控制调整，能有效保障电网的稳定运行和供电质量。
同时能够快速地识别和排除电网故障，减小电网的停电范围和停电时间。
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变电站数字化管理技术
发表时间：2009-05-26T11:48:50.890Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年4月下旬供稿作者：康本亭[导读] 数字化变电站是当前变电站研究的热点，它集中了当前变电站发展的最新技术:非常规互感器、智能化开关、网络技术等，本文对此进行了探讨。
摘要：数字化变电站是当前变电站研究的热点，它集中了当前变电站发展的最新技术:非常规互感器、智能化开关、网络技术等，本文对此进行了探讨。
关键词：互感器智能断路器技术网络技术1 非常规的互感器随着计算机和数字技术的发展，数字式控制和保护装置已广泛用于电力系统，它的输入仅需要土SV电压和mw级功率，电力计量与继电保护已日渐实现自动化、微机化。
电磁式电流互感器的SA或IA输出必需经过相应的隔离变换才能与数字化保护和测控设备接口，而非常规互感器本身就是利用光电技术的数字化设备，可直接与数字化保护和测控设备接口，避免中间环节。
非常规互感器具有如下一系列优点:①高低压完全隔离，安全性高，具有优良的绝缘性能。
电磁式互感器的被侧高压信号与二次线圈之间通过铁芯祸合，绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。
非常规互感器将高压侧信号通过绝缘性能很好的光纤传输到二次设备，这使得其绝缘结构大大简化，电压等级越高其性价比优势越明显。
非常规互感器利用光缆而不是电缆作为信号传输工具，实现了高低压的彻底隔离，不存在电压互感器二次回路短路或电流互感器二次开路给设备和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。
②不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题。
电磁式电流互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振等问题。
非常规互感器在原理上与传统互感器有着本质的区别，一般不用铁芯做磁祸合，因此，消除了磁饱和及铁磁谐振现象，从而使互感器运行暂态响应好，稳定性好，保证了系统运行的高可靠性。
③抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险电磁式电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在开路危险。
非常规互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系，信号通过光纤传输，高压回路与二次回路在电气上完全隔离，互感器具有较好的抗电磁干扰能力，低压侧无开路引起的高电压危险。
④动态范围大，测量精度高。
电网正常运行时，电流互感器流过的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，短路电流越来越大。
电磁式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，一台互感器很难同时满足测量和继电保护的需要。
非常规互感器有很宽的动态范围，一台非常规互感器可同时满足测量和继电保护的需要。
⑤频率响应范围宽。
非常规互感器的频率范围主要取决于相关的电子线路部分，频率响应范围较宽。
非常规互感器可以测出高压电力线上的谐波，还可进行电网电流暂态、高频大电流与直流的测量，而电磁式互感器是难以进行这方面的工作的。
2 智能断路器技术数字化变电站技术的发展对于断路器控制回路的智能化提出了必然的要求，符合数据通信要求的断路器接口设备应运而生，或可称为智能断路器控制装置，主要实现目前操作箱的基本功能，并实现就地化布置，同时，由于智能操作箱引入了微电子技术、计算机技术，因此，除完成基本操作功能外，还可以有效地实现对于断路器状态的监视。
如断路器跳合闸回路的完好性，断路器操作次数统计，弹簧储能状态，SF6气体压力等，并可具备监视数据的分析功能，机械磨损，电气磨损，气体泄漏，趋势图，线圈监视等。
如果从合并单元引入电流、电压量就可以具备断路器单元控制功能，实现断路器最佳时刻的分合闸操作，并更好地判断断路器的运行状态。
智能操作断路器是在现有断路器的基础上引入智能控制单元，它由数据采集、智能识别和调节装置3个基本模块构成。
（见图1）图中实线部分为现有断路器和变电站的有关结构和相互关联。
智能识别模块是智能控制单元的核心，由微处理器构成的微机控制系统，能根据操作前所采集到的电网信息和主控制室发出的操作信号，自动地识别当次操作时断路器所处的电网工作状态，根据对断路器仿真分析的结果决定出合适的分合闸运动特性，并对执行机构发出调节信息，待调节完成后再发出分合闸信号；数据采集模块主要由新型传感器组成，随时把电网的数据以数字信号的形式提供给智能识别模块，以进行处理分析；执行机构由能接收定量控制信息的部件和驱动执行器组成，用来调整操动机构的参数，以便改变每次操作时的运动特性。
此外，还可根据需要加装显示模块、通信模块以及各种检测模块，以扩大智能操作断路器的智能化功能。
这种智能操作要求断路器具有机构动作时间上的可控性，目前断路器常用的气动操作机构，液压操作机构和弹簧操作机构由于中间转换介质等因素，控制时间离散性大，其运动特性很难达到理想的可控状态。
采取电磁操作机构的断路器利用电容储能、永磁保持、电磁驱动、电子控制等技术，当机构确定后运动部件只有一个，没有中间转换介质，分合闸特性仅与线圈参数相关，可以通过微电子技术来实现微秒级的控制，通过对于速度特性控制实现断路器的智能化操作。
3 网络通信技术通信技术是变电站自动化系统信息传输的基础，所采用的技术必须满足变电站内通信网络传输时间要求，对数字化变电站有重要影响的网络技术主要有:①交换式以太网技术。
变电站内数据流方向，既有同一层横向数据交换，也有层和层之间纵向数据交换。
不同层次不同方向的数据交换其数据流量、时间响应特性要求也各不相同。
国外专门对比研究了普通以太网和令牌总线网的性能，结论是在网络负荷小于25%情况下，以太网响应时间要比令牌总线网络快得多。
②IEEE802.IP排队特性。
实时数据和非实时数据在同一个网络中传输时，容易发生竞争服务资源的情况。
IEEE802.IP排队特性采用带IEEE802.IQ优先级标签的以太网数据帧，使得具有高优先级的数据帧获得更快的响应速度。
该技术使得数字化变电站过程总线和变电站总线有可能合并为同一个物理网络。
③虚拟局域网VLAN。
VLAN是一种利用现代交换技术，将局域网内的设备逻辑地，而不是物理地划分成多个网段的技术。
这样，变电站中控制网段和非控制网段可以从逻辑上划分，而不需依赖物理组网方式以及设备的安装位置，从而有效保证了控制网段的安全性。
④快速生成树协议IEEE802.lw。
传统的以太网拓扑中不能出现环路，因为由广播产生的数据包会引起无限循环而导致阻塞。
环路问题依靠生成树算法解决。
快速生成树协议使算法的收敛过程从1min 降低到1－10s。
这样，在变电站网络中可以采用多种冗余链路设计，以保证网络的可靠性。
网络系统是数字化变电站的神经系统，其可靠性、实时性和安全性直接决定了数字化变电站系统的可用性。
总之，相对常规变电站自动化技术，数字化技术使变电站获得以下优势:①信息传输可靠性高；②二次接线简单；③测量精度高；④共用统一信息平台，减少重复设备；⑤便于功能扩充；⑥管理自动化。
目前，国内数字化变电站系统的应用和实施尚处于探索、起步阶段，尤其是过程层和间隔层IED之间数字通信方案还停留在开发研究的初期，还需要相关专家、从业人员不断的努力和探索。
参考文献：
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[2]高翔.基于IEc61850标准在南桥监控系统应用实现[J].电力系统自动化.2006，30(6).。