变电站自动化是现代电力系统的重要组成部分,其通过集成计算机技术、通信技术和自动控制技术,实现对变电站运行状态的实时监控、设备操作自动化以及故障快速处理,从而提高供电可靠性和运行效率,在研究和实践变电站自动化系统时,参考文献的查阅与梳理至关重要,可为系统设计、技术优化和问题解决提供理论支撑和实践指导。

变电站自动化技术的研究文献主要涵盖系统架构、通信协议、智能算法及应用案例等方向,在系统架构方面,早期文献多基于分层分布式结构,强调间隔层、站控层和通信层的功能划分,如《变电站自动化系统技术规范》(GB/T 18664-2002)明确了系统设计的基本原则;近年来,随着智能电网的发展,文献逐渐聚焦于“三层两网”架构的优化,以及边缘计算在间隔层的应用,电力系统自动化》期刊中《边缘计算在智能变电站中的应用研究》一文,探讨了通过边缘节点实现本地数据快速处理的可行性。
通信技术是变电站自动化的核心支撑,相关文献对主流协议的性能对比分析较为丰富,以太网技术凭借高带宽和开放性成为主流,但实时性仍需优化,部分研究如《IEC 61850标准下变电站网络通信延迟测试与分析》通过实验验证了交换机优先级调度对降低延迟的作用;而无线通信技术(如5G)在变电站中的应用也成为热点,《5G技术用于智能变电站无线通信的可行性探讨》指出,其低时延特性可满足保护控制命令的传输需求,但需解决电磁兼容性问题。
智能算法的引入进一步提升了变电站自动化的智能化水平,在故障诊断领域,文献多采用机器学习方法,例如基于支持向量机(SVM)的变压器故障诊断模型,通过历史数据训练实现故障类型准确识别;在状态评估方面,文献《基于模糊综合评价的变电站设备健康状态评估》提出了融合多维度指标的评价体系,为设备维护提供决策依据,数字孪生技术的研究逐渐兴起,《数字孪生变电站建模与仿真关键技术》构建了与物理实体实时映射的虚拟模型,为运行模拟和故障推演提供了新思路。
国内学者在变电站自动化领域的实践研究也取得了显著成果,针对特高压变电站的自动化需求,《±800kV特高压变电站自动化系统集成方案》详细阐述了大型变电站的系统配置要点;在新能源接入场景下,《光伏电站配套变电站自动化系统设计》分析了分布式电源并网对变电站控制策略的影响,国外研究则更注重标准化和跨平台兼容性,如IEEE Std C37.118系列标准对同步相量测量装置(PMU)的规范,为广域测量系统在变电站中的应用提供了依据。

以下为变电站自动化技术研究中部分关键文献的分类概览:
| 研究方向 | 代表性文献 | 核心贡献 |
|---|---|---|
| 系统架构 | 《智能变电站二次系统一体化设计》 | 提出二次设备集成化部署方案,减少屏柜数量和电缆敷设长度 |
| 通信协议 | 《IEC 61850与GOOSE协议在变电站实时控制中的应用》 | 验证GOOSE报文在毫秒级传输的可靠性,满足跳闸命令等实时性要求 |
| 故障诊断 | 《基于深度学习的变电站母线故障识别方法》 | 利用卷积神经网络(CNN)提取故障波形特征,识别准确率较传统方法提升15% |
| 新能源接入 | 《含分布式电源的配电网变电站自动化控制策略》 | 设计自适应功率分配算法,解决电压波动和反向潮流问题 |
通过梳理上述参考文献可见,变电站自动化技术正朝着智能化、标准化和协同化方向发展,未来研究需进一步关注网络安全防护、多源数据融合以及与调度系统的深度协同,以适应新型电力系统对变电站运行提出的高要求。
FAQs
Q1:变电站自动化系统中,IEC 61850标准的主要优势是什么?
A1:IEC 61850标准基于对象建模和XML配置语言,实现了变电站设备的互操作性和信息共享,其优势包括:统一的数据模型(如LD、LN)简化了系统集成;采用分层的通信架构(MMS、GOOSE、SV)满足不同业务的实时性需求;支持即插即用功能,减少调试时间,提升工程效率。
Q2:如何解决变电站自动化系统中的网络通信延迟问题?
A2:可从三方面入手:一是优化网络拓扑,采用星型或环型结构避免数据碰撞;二是对关键业务报文(如GOOSE)设置高优先级,并使用支持IEEE 802.1Qbv协议的交换机实现时间敏感传输;三是引入边缘计算节点,在间隔层完成本地数据处理,减少向站控层传输的数据量,从而降低端到端延迟。
