國電智溫——城市變電站智慧散熱技術破壁者

摘 要 ：以機械結構創新為核心，以硬件聯網通信為導向，以數字孿生平臺為歸依，國電智溫-城市變電站智慧散熱技術破壁者在雙碳大背景下應運而生，研發項目立足節能與智能領域，為城市變電站存在的散熱缺失與物聯服務提出了一種嶄新的發展路徑。

關鍵詞：城市變電站；智慧散熱；無線通信；應用設計

1 作品介紹

電，是一座城市的命脈，也是智慧制造和節能減排最需要落實的領域之一。我們的生活離不開電力，城市變電站為我們生活提供優質可靠的電力供應起到了不可小覷的作用。城市變電站自20世紀誕生，歷經傳統變電站、綜合自動化變電站、數字化變電站三個發展階段，到今日逐漸向擁有先進、可靠、節能、環保、集成特點的智能變電站創新，城市變電站已經成為我們生產、生活不可或缺的一部分。

根據圖1中官方公布的數據，2009—2010年，我國新建智能變電站46座，在運變電站智能化改造28座；2011—

2015年，新建智能變電站8 000座，在運變電站智能化改造50座；2016—2020年，新建智能變電站7 700座，在運變電站智能化改造44座；“十四五”期間預測智能變電站將新建7 411座，在運改造39座。從中我們可以看到，變電站智能化升級已經在進行，說明智能變電站關鍵技術正在逐步走向成熟，技術標準體系也在逐漸確立。同時，圖2數據表明，我國變電站數量也在穩步增加，在雙碳大背景下，對于變電站智能化改造的技術創新尤為重要，城市變電站智慧散熱技術的創新是時代所需，更是社會所望。

我們針對城市變電站存在的由于結構不完善、控制不智能，導致長時間工作下溫控失調，容易造成電能流失、元件老化、排放超標等連鎖危害，甚至危害電力一線工作人員安全的問題，自主設計研發城市變電站智慧散熱技術，旨在降低城市變電站由于散熱引發的一系列風險，重點提升其智能化的經濟效益與綜合節能的環保能力。

2 技術原理

2.1 機械層面

機械層面為具備智慧散熱保護功能的變電站裝置，包括封閉門、電力支撐架、散熱機構和保護機構。散熱機構包括散熱扇、熱交換板、循環泵、輸液管、封閉板、除塵網和過濾網。電力支撐架使得降溫效果最大化，提高了散熱能力。熱交換板內部為中空設置，方便后續對冷凝液進行快速風冷降溫，進而方便后續進行循環導流。封閉板能防止冷卻空氣由下部導通，避免后續溫控重復。保護裝置確保了裝置使用過程中的安全性，使用過程中可以有效保護導線，避免導線斷裂，并且使內部單元走線整齊，有利于城市變電站高效運行。具有散熱保護功能的機械結構圖紙設計如圖3所示。

2.2 物聯層面

提高物聯能力需要硬件和軟件的雙重支持。其中，硬件層面為集成HPLC模塊、通信模塊、AC/DC模塊、交采板、運算芯片、主控板的控制單元；軟件層面為以3D渲染程序為主體，小程序和Web端同時兼容的互聯調度平臺。通過單片機與傳感器組裝的控制系統將實時溫度上傳，通過模型構建和算法預測，實現城市變電站的核心組網，優化智能變電站到主站調控、調度和生產的數據流向，提出數據優化、告警直傳、遠程瀏覽三種數據傳輸方式應用方案，最后通過構建輕量化3D可視化場景，搭建數字孿生變電站系統。城市變電站互聯調度與綜合管理平臺如圖4所示。

3 創新點與應用前景

（1）適用范圍廣：可以覆蓋每個街道的城市變電站，適用于電力系統城網建設與改造，能夠解決地下變電站普遍存在的結構不完善、散熱效果差、能耗高等問題，提高密閉空間的空氣循環能力，保護生產安全，最大限度提高元件的散熱能力。

（2）社會價值顯著：可以進一步提升城市變電站的物聯網交互能力，將城市變電站溫控情況反饋到系統中，提高工作效率，落實“人民電業為人民”的服務宗旨，構建變電站綠色環保工程，以節約能源、減少排放、親近自然、保護自然。

（3）多學科交叉研究：此舉是機械創新在電氣領域的綜合應用，有利于帶動電氣行業的發展和保護電力一線工作人員的生命財產安全，可以進一步推廣到其他相對密閉的生活生產場景，提高節能工作效率，幫助構建和諧共生的生活環境。創新電力設備，深入探索研發，優化產品結構，智慧建造，使電力設備具有自然環境與人民生活的雙親和力。