智能變電站新型監控方案及經濟性分析

楊 玲 何 月

（國網鎮江供電公司）

0 引言

隨著科技的快速發展，智能變電站作為電力系統的重要組成部分，其監控方案也在不斷創新。本文旨在探討針對智能變電站的新型監控方案，并對其經濟性進行深入分析。隨著智能化技術的日益成熟，傳統的變電站監控系統已經無法滿足對數據采集、分析和遠程控制的需求。因此，研究新型監控方案對于提高變電站的安全性、可靠性和智能化水平具有重要意義。本文將通過綜合比較不同監控方案的成本與效益，以及對未來運維和維護的影響，對新型監控方案的經濟性進行深入分析，旨在為智能變電站的監控系統升級提供理論和實踐支持。

1 新型監控方案在智能變電站建設中的應用

1.1 新型監控方案的架構分析

因現階段變電站建設過程中的監控系統存在部分間隔層設備過多等問題，結合發展需求現有研究已經針對原有監控方法進行優化，提出一種新型監控方案［1］。該設計框架中主要實現對間隔層設備的優化，使其在精簡優化后升級成為一種可集群測控的裝置，以此方式對先前按間隔配置設計方法進行清除，詳細框架如圖1所示。除此之外，文獻中所提方法還對設備的布置和設備功能組成后的整合進行優化，借助優化后的集群測控實現“集群化”的目的，由此設計出的變電站系統不僅可以良好的解決設備安裝設計問題，同時還可以有效解決無冗余熱備用的問題。經過實際投入使用后的建設結果與分析認為該方案的應用具有較高的經濟性，可以顯著降低新型智能化變電站的建造資金投入。

圖1 新型監控方案的系統架構

1.2 新型監控方案的間隔層集群測控技術

新型監控系統的核心為集群測控設備，為實現更為高效的優化性能，在該文獻的設計中將虛擬化技術引入到集群測控裝置，使其每個裝置都具有多核處理器的能力，在對其優化后的實際適用性進行考慮后認為該設計應當在預留出軟硬件備用能力。通過對變電站傳統測控裝置使用情況的分析，認為傳統監測系統冗余量較大，基本可被3~4臺集群測控裝置所替代，對此認為文獻所提的新型測控系統具有良好的測控能力，并且不會出現傳統系統中某一邏輯間隔故障而影響輻射全站的問題。除此之外，新型監控系統還可以實現對邏輯間隔狀態的調整，例如將部分設備設置成運行、熱冷備用狀態，同時可結合設備的實際情況與不同狀態進行自動切換與遷移，借助系統的“動態遷移”與“動態部署”等優化設計，可有效解決間隔測控無法熱備用等問題，由此認為文獻所提系統除具有良好的系統改進能力外還具有良好的經濟性，需要通過對比傳統方案的方式給予驗證。

2 新舊方案的對比

為驗證新型監控系統與傳統監控系統在實際變電站建設中的應用經濟性，將以220kv的智能變電站建設工程為例進行分析。分析重點對建設過程中產生的設備采購費用、設備調試費用以及設備的后續運維費用等進行經濟性分析。為得到兩種方案的對比經濟合理性，將假設“Q”為加權投資成本則加權投資成本表示如下所示：

式中，Q1表示設備的采購費用；Q2表示設備的調試成本費用；Q3表示設備的運維費用。

結合內蒙古某地區的供電公司公開數據以及調查數據為基礎，明確該公司近5年新建220kV變電站的各項成本支出數據，經過初步分析發現智能變電站的建設過程中，設備的采購、運維與調試的成本基本為1∶1關系。新建站的調試成本數據計算需要結合設備的使用壽命進行分析，即8年使用期每年進行2次檢修，由此認為智能變電站的設備采購費用、調試費用以及運維費用的權重分別為0.5、0.3、0.2，對兩種方案的加權投資成本Q分析，得出兩種監控方案的經濟數據，其中Q越小則證明監控方案的經濟性越合理［2-3］。

3 220kV變電站建設的投資情況分析

結合上述數據來源進行220kv的變電站建設的成本分析，變電站的使用主要設備及材料數據匯總與下表1中所示。

表1 220kV變電站建設設備數量信息

由上表1中方案對比數據可知，從建設投資成本角度進行分析，對比兩種方案建設的經濟性。在所建智能變電站工程施工全部完成后對設備與成本數據進行核算，傳統監控方案下的智能變電站的建設需要15面屏柜以及42臺測控裝置，而使用新型監控系統建設的智能變電站僅需2面屏柜以及6臺測控設備。由此可看出新型監控系統的集控能力比傳統方案要高，實際設備的使用量明顯下降。

下表2中展示出220kv智能變電站建設全過程中，主要設備的成本投入數據。

表2 典型220 kV變電站間隔層投資成本對比

由上表2中數據可知，一個典型的220kV智能變電站監控系統實際建設金額約為113萬元；而智能變電站中新型監控方案的實際投資成本僅為40萬元，直接節省成本投入可達73萬元。假設該地區的電力公司按照每年建設或改建約300座同等級的變電站，則使用文獻中所提新型監控方案可直接節約成本約2.23億元。同時，因新方案中屏柜的使用量明顯減少，還可以在一定程度上節省變電站實際的建設用地成本。另外，新型監控系統的使用會體現出集群測控裝置的能力，可進一步增加冗余熱備用，使得變電站設備在出現故障后能夠與電網實現實時監視與調度，為電力搶修人員預留出足夠的反應時間［5］。

4 新型監控方案的案例分析

將新型監控系統應用在某供電公司的110kV變電站新建工程，該新建智能變電站使用新型監控系統運行10個月。兩種方法在110kV變電站新建工程中的投資成本對比數據匯總于表3所示。

表3 110kV變電站間隔層投資成本對比

由上表3中數據可知，該110kV變電站的建設中，使用傳統監控系統的投資約為34萬元，而使用新型監控方案的投資成本約為24萬元，直接投資成本約10萬元。

除此之外，110kV變電站使用間隔層的集群測控裝置下兩種方法的對比數據如表4所示。

表4 110kV變電站二次屏柜數量及調試工時對比

由上表中數據可知，從設備的調試成本角度出發進行兩種監控方案的經濟性分析，由上表中數據可知，傳統監控方案的調試成本可達1.6萬元，而文獻所提的新型監控方案調試成本僅為1.1萬元。再從系統的運維成本視角出發對兩種方案進行對比可以看出，傳統監控方案下變電站的設備運維成本高達8.5萬元，而新型監控方案的實際設備運維成本僅為1.5萬元。結合上述分析認為，借助新型監控方案的智能變電站建設可以有效進行成本控制，在進行方案替換后可以顯著降低加權投資成本，實際降低比例能夠達到34%，證明新型監控方案具有良好的經濟性。

5 結束語

綜上所述，智能變電站新型監控方案在提升安全性、可靠性和智能化水平方面具有顯著優勢。經濟性分析顯示，盡管新型監控方案的初期投資較高，但在長期運營中將帶來顯著的成本節約和效益提升。同時，新型監控方案還能提高變電站的運維效率，減少故障處理時間，從而降低生產停工損失。因此，推廣應用智能變電站新型監控方案具有重要意義。未來的研究方向可以聚焦于不同監控方案的細化比較和性能優化，以進一步提高智能變電站的運行效率和經濟效益。希望本研究能為智能變電站監控系統的發展和應用提供有益的參考和支持。