面向新型電力系統的變電運維數字化應用展望

于 洋，張偉賀

（國網河南省電力公司三門峽市陜州供電公司，河南 三門峽 472000）

0 引言

面向新型電力系統的變電運維數字化應用展望，是在當前我國電力行業轉型升級的大背景下提出的。傳統電力系統中，變電運維存在人工操作難以滿足系統復雜性和實時性要求，信息傳遞和數據分析效率低下等問題。借助數字化技術改進和優化變電運維，有助于提高電力系統運維效率和保障電力供應可靠性。深入研究并實施這一應用，揭示其內在規律，已成為當前迫在眉睫的任務。我們將分析實施過程中的挑戰，并提出可行的解決方案，旨在為電力行業相關人員提供有益參考，推動我國新型電力系統穩健發展和電力運維水平提升。

1 新型電力系統的變電運維概述

隨著電力系統的發展，新型電力系統以其高效、可靠、可持續等特點逐漸成為電力行業的發展方向。新型電力系統采用了更多的可再生能源、分布式能源和智能設備，使得電力系統的復雜性和規模不斷增加。在這樣的背景下，變電運維成為保障電力系統正常運行的關鍵環節。變電運維是指對變電站進行運行管理、設備維護和故障處理等工作，旨在保證電力系統的可靠供電。傳統的變電運維方式主要依賴人工操作和經驗判斷，存在著效率低下、安全風險高和人力資源短缺等問題。因此，面對新型電力系統的發展，需要引入數字化技術來改進和優化變電運維。數字化技術在變電運維中的應用可以提供更高效、更準確的運維管理和故障診斷手段。通過實時監測和數據分析，可以實現對變電設備的狀態監測和預測，提前發現潛在故障并采取相應的措施[1]。同時，數字化技術還可以實現變電運維與其他電力系統管理系統的集成，實現信息的共享和交互，提高運維效率和協同性。總之，面向新型電力系統的變電運維數字化應用具有重要的意義。它可以提高電力系統的運維效率和安全性，降低運維成本，促進電力系統的可持續發展。

2 變電運維數字化應用的現狀

目前，數字化技術已經在變電運維中得到廣泛應用。以下是一些常見的數字化應用案例。

（1）運行監測與維護管理系統。運行監測與維護管理系統通過對變電設備的實時監測和數據分析，可以提供設備狀態的可視化展示、故障診斷和預測功能。這使得運維人員可以及時了解設備的運行狀況，并能夠預測潛在的故障問題，從而采取相應的措施，維護設備的可靠運行。

（2）基于物聯網的智能終端設備。智能終端設備可以通過接入物聯網平臺，實現對變電設備的遠程監控和控制。運維人員可以通過智能手機或平板電腦等設備，實時監測設備運行狀態、進行遙控操作和故障處理。這大大提高了運維人員的工作效率和靈活性。

（3）虛擬現場測試技術。虛擬現場測試技術利用現代化的模擬軟件，可以對變電站的運行狀況進行模擬和測試。通過對系統參數和操作方式的模擬，可以評估和優化設備的性能，并提供針對性的優化措施。這使得運維人員可以在實際操作之前，對設備的運行情況進行全面評估和測試。盡管數字化應用在變電運維中已經取得了一定的成果，但仍然存在一些局限性和挑戰。首先，數字化應用可能需要投入大量的資金和技術支持，特別是對于現有變電站的改造和升級。其次，數字化應用可能需要運維人員具備更多的技術和管理能力，以適應新的工作方式和工作流程。此外，數據安全和隱私保護也是數字化應用面臨的一個重要問題[2]。總體來說，數字化應用在變電運維中具有巨大的潛力和優勢。隨著技術的不斷進步和應用經驗的積累，數字化應用將會在變電運維中發揮越來越重要的作用，提高運維效率和安全性，推動電力系統的可持續發展。

3 變電運維數字化應用的展望

3.1 智能化運維

隨著物聯網、人工智能和大數據等技術的融合應用，變電運維將逐漸實現智能化。智能化運維系統可以通過實時監測、數據分析和人工智能算法，提供更準確的預測和故障診斷能力，從而實現設備的自動化維護和優化。智能化運維系統還可以通過安裝傳感器和監測設備來實時監測變電設備的運行狀態和性能參數。比如，安裝在變壓器上的溫度傳感器可以實時監測變壓器的溫度變化，一旦發現溫度異常升高，系統就會自動發送警報，通知運維人員進行檢修。這樣可以避免因溫度過高而導致的設備故障，保證設備的安全運行。此外，智能化運維系統還可以通過數據分析和人工智能算法，對大量的運維數據進行處理和分析，從而識別出設備潛在的故障風險和優化機會。舉例來說，系統可以將變壓器的實時溫度數據與歷史溫度數據進行對比，通過數據模式識別算法，預測出變壓器的壽命和可能的故障時間，提前采取維護措施，降低故障的發生率。另外，智能化運維系統還可以利用大數據分析和機器學習算法，發現設備運行中的潛在問題。比如，通過對大量的運維數據進行分析，系統可以發現設備運行中的異常行為或者特征，如電流波形的變化、電壓的波動等，從而預測出設備的潛在故障。運維人員可以根據這些預測結果，及時采取措施進行維護，避免故障的發生。

除此之外，智能化運維系統還可以通過遠程監控和控制技術，實現對變電設備的遠程監測和控制。例如，在發生故障時，運維人員可以通過遠程監控系統，查看設備的實時狀態和故障信息，遠程切換設備工作模式或者進行維修，避免了因人為干預造成的延誤和風險。總之，隨著物聯網、人工智能和大數據等技術的發展，變電運維智能化將逐步實現。通過實時監測、數據分析和人工智能算法，智能化運維系統能夠提供更準確的預測和故障診斷能力，實現設備的自動化維護和優化，從而提高運維效率，降低故障風險，推動電力系統的可持續發展。

3.2 虛擬現場技術的進一步發展

虛擬現場技術是指利用虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，將真實世界和虛擬世界相結合，創建一個虛擬的工作場景，以模擬和測試設備的性能和安全性。一個典型的案例是在變電站的運維中，通過虛擬現場技術可以模擬各種復雜的場景，如設備故障、災難事故等，以評估設備的性能和安全性。通過虛擬現實設備，運維人員可以進行虛擬的操作和測試，觀察設備的行為和響應，并及時發現潛在的問題。例如，運維人員可以通過虛擬現實設備模擬一個設備故障的情景，觀察設備的響應和動作，判斷故障的類型和程度，從而能夠更準確地進行故障診斷和修復。此外，虛擬現場技術還可以提供定制化的優化方案。通過虛擬現實技術，可以對設備進行多個方面的模擬和測試，如電氣、熱力、機械等，從而找到設備運行中的潛在問題和優化機會。舉例來說，在一個虛擬的變電站中，可以通過模擬不同的設備運行參數和工作狀態，分析設備的運行特征和性能指標，進而根據不同的需求和目標，設計出最優的運行策略和配置方案。虛擬現場技術的應用還包括培訓和教育。通過虛擬現實設備，運維人員可以進行模擬的培訓和教育，如模擬場景的操作、設備的維修和故障處理等。這樣可以提高培訓的效果和質量，幫助運維人員更好地掌握設備的操作和維護技巧[3]。總之，虛擬現場技術在變電運維中將會發揮越來越重要的作用。通過更真實、更精確的模擬和測試，可以更好地評估設備的性能和安全性，并提供定制化的優化方案。這將大大提高運維效率和設備可靠性，為電力系統的可持續發展做出貢獻。

3.3 數據驅動的運維管理

在變電運維中，大量的數據源涵蓋著各個方面，包括設備運行數據、維護記錄、環境參數等。傳統上，這些數據可能只是簡單地被存檔或者進行基本的統計分析。然而，大數據技術的應用能夠使這些數據得到更全面、更深入的挖掘和分析。首先，通過對數據的收集和存儲，可以建立一個全面的數據倉庫，將各類數據統一整合，形成數據湖或數據倉庫。這為后續的數據分析和挖掘提供了基礎。其次，通過數據分析技術，可以發現數據中存在的潛在問題。例如，可以利用機器學習算法對設備運行數據進行分析，識別出異常行為和潛在故障風險。通過實時監測和數據分析，可以及時發現設備狀態的變化，并采取相應的措施，避免設備故障導致的不必要的停機和損失。此外，通過數據分析還可以優化設備運行方案。通過對設備運行數據和環境參數進行分析，可以找到不同運行參數之間的相互影響和優化關系，從而制定更有效的設備運行策略。例如，通過對變壓器溫度和負載之間的數據關系進行分析，可以優化設備的負載率和運行時長，延長設備的使用壽命和可靠性。最后，通過對大數據的利用，可以提供更精準的預測和決策支持。通過對歷史數據和趨勢進行分析，可以預測設備的未來狀態和可能的故障風險，并提前采取相應的維護措施。同時，通過對數據的挖掘和分析，可以為運維決策提供更全面、更準確的支持，幫助制定合理的維護計劃和資源配置策略。總之，通過對大量的運維數據進行分析，可以發現潛在的問題、優化設備運行方案，并提供更精準的預測和決策支持。這將大大提高變電系統的可靠性和運維效率，為電力系統的穩定運行做出貢獻。

3.4 云計算和邊緣計算的應用

云計算和邊緣計算技術的廣泛應用將使數據的處理和存儲能力大幅提升。同時，云平臺也為運維人員提供了更高效的協同工作平臺。借助云平臺，運維人員可以方便地共享數據和信息，實現遠程協作和知識共享，從而提高工作效率和工作質量。首先，云計算技術提供了強大的計算和存儲能力。通過將數據存儲在云端，運維人員可以隨時隨地訪問和處理數據，不再受限于特定的物理位置。此外，云計算還可以根據實際需求提供彈性的計算和存儲資源，讓運維人員能夠更好地處理大數據量和高并發的需求。其次，云平臺提供了協同工作和知識共享的功能。運維人員可以將數據和信息上傳到云平臺，與團隊成員進行實時共享和協作。無論團隊成員身處何地，都能夠方便地共享和討論數據，提高團隊間的溝通效率和工作協同能力。同時，云平臺還可以提供一些協同工具和功能，如實時聊天、共享屏幕等，進一步加強團隊的協作性。最后，云平臺還可以提供一些數據分析和可視化的功能，使運維人員能夠更好地理解和利用數據。通過對數據進行處理和分析，運維人員可以從中發現問題、優化方案，并做出更明智的決策。云平臺提供的數據可視化工具還可以將復雜的數據呈現為直觀的圖表和報告，使運維人員更容易理解和傳達數據的含義。總之，云計算和邊緣計算技術的應用將大大提高數據的處理和存儲能力，并為運維人員提供了更高效的協同工作平臺。這將促進運維團隊的合作和創新，為變電技術的發展提供更好的支持[4]。

3.5 安全性和可靠性的提升

數字化應用在變電設備中的應用可以大大提高其安全性和可靠性。通過使用數字化技術，可以實時監測變電設備的運行狀態，并及時發現并解決潛在的問題。數字化應用還可以提供遠程監控和控制功能，使得操作人員可以遠程管理設備，減少了人工操作的風險。此外，數字化應用還可以通過數據分析和預測模型來預測設備故障，從而提前采取措施進行維護和修復，避免了設備故障對電網的影響。提高了變電設備的安全性，減少了事故風險。同時，通過實時監測和數據分析，可以快速捕捉變電設備中潛在的故障風險，并及時采取相應的措施進行預防和維修。首先，數字化應用可以通過監測和收集設備的工作狀態和性能數據，對其進行實時分析。通過對這些數據的挖掘和分析，可以發現設備中存在的潛在故障跡象，如溫度升高、工作參數異常等。這種實時監測和數據分析的方法可以及早發現故障風險，并采取相應的措施進行預防修理，從而避免故障的發生。其次，數字化應用可以提供更精確的故障定位和診斷。當設備發生故障時，數字化應用可以通過分析數據，精確定位故障的位置和原因。基于此，維修人員可以有針對性地進行維修，節約時間和成本，并提高設備的可靠性。此外，數字化應用還可以記錄和分析不同設備的故障數據，以便更好地預測和預防未來的故障。最后，數字化應用可以幫助優化設備的維護計劃和周期。通過分析設備的使用情況和性能數據，可以制定更合理和高效的維護計劃，減少不必要的維護和檢修頻率，降低維護成本，延長設備的使用壽命。總之，這些功能的應用將大大提高變電設備的安全性和可靠性，減少故障和事故的發生，為電力系統的穩定運行提供更強有力的保障[5]。

4 結語

綜上所述，隨著信息技術的發展，變電運維數字化應用展望廣闊。智能化運維、虛擬現場技術、數據驅動的運維管理、云邊計算的應用和安全性提升將成為發展方向。通過實時監測、數據分析和人工智能算法，實現設備自動化維護和優化。虛擬現場技術評估設備性能和提供優化方案。數據驅動的運維管理利用大數據分析發現問題等。數字化應用提高設備安全性和可靠性，能夠實現早期故障預防和維修。這些應用將推動電力系統可持續發展。