电力系统自动化技术在变电站施工中的应用

引言

变电站作为电力系统的关键节点，在电能转换、分配与调度过程中发挥着重要作用，其施工质量对电力网络的稳定运行有着不容忽视的影响。近年来，电力行业智能化、信息化发展趋势显著，传统变电站施工模式在多方面的优化空间逐步显现。将自动化技术应用于施工各环节，有助于推动作业流程规范化、数据管理可视化及决策分析科学化，在减少人工操作不确定性、加快工程建设进度、保障工程质量等方面具备潜在优势。探索该技术在变电站施工中的具体应用实践，或能为电力工程建设模式创新带来新的启发。

1 电力系统自动化技术的核心构成

1.1 监控与数据采集系统（SCADA）

SCADA系统借助部署于变电站的传感器、智能仪表及远程终端单元（RTU），对施工进程中的设备运行状况、电气参数以及环境指标开展实时监测。该系统集成了数据采集、处理、存储与异常预警功能，可将电压、电流、温度等核心数据传送至控制中心，为施工方案的优化与调整提供参考。以变压器安装环节为例，通过 SCADA 对吊装设备的负载电流及机械应力实施监测，在一定程度上有助于保障作业安全。

1.2 变电站自动化系统（SAS）

SAS 将保护、控制、测量与通信功能有机整合，在施工环节为设备联动控制与逻辑校验提供了一种可行路径。该系统运行依赖于间隔层设备（如继电保护装置、智能终端）与站控层系统的配合，借助标准化通信协议（如IEC61850）完成数据传输。在电缆敷设施工场景下，运用 SAS 开展二次回路接线逻辑模拟验证，有望及时发现潜在的接线问题，从一定程度上降低后续返工带来的成本支出。

1.3 智能调试技术

在电力系统自动化技术应用进程中，数字仿真与虚拟调试平台的引入为变电站施工带来新的思路。借助这一技术手段，智能调试可在施工筹备阶段对设备功能进行模拟验证。通过搭建变电站数字孪生模型，将设备参数与控制逻辑整合至仿真系统内，尝试还原设备在不同运行场景下的工作状态，进而对控制策略进行优化完善。以 GIS 设备安装环节为例，通过虚拟调试探索其分合闸时序合理性及绝缘性能表现，或能为后续现场调试工作提供有益参考，助力效率提升。

2 电力系统自动化技术在变电站施工各阶段的应用

2.1 施工实施阶段

在一次设备安装环节，自动化技术的应用在精度把控与安全防护方面发挥着重要作用。变压器就位时，借助激光定位系统配合 SCADA 设备对水平度与垂直度实施实时监测，当偏差达到 0.5%c 时即触发报警机制，为后续微调工作提供参考依据。在 GIS 设备安装过程中，通过物联网传感器采集密封面温度及气体压力数据，并结合 SAS 系统的逻辑判断，使各道工序尽可能符合密封标准，从而降低后期出现漏气问题的可能性。

在电缆敷设施工阶段，自动化技术为路径规划与敷设质量的优化提供了助力。依托 BIM 模型与 GIS 定位技术，可生成较为合理的电缆路径方案，有效规避强磁场区域及机械应力集中部位。采用电缆敷设机器人进行牵引作业时，张力传感器能够根据实际情况对牵引力进行适时调整，减少因过度拉伸对电缆绝缘造成损伤的风险。此外，利用 RFID 标签记录电缆敷设位置与长度信息，并自动关联至 SCADA 系统，有助于形成较为完善的数字化资产台账。

2.2 施工验收阶段

在验收阶段，自动化技术的运用为质量核验提供了多维度支持。在电气性能测试方面，借助智能测试系统开展变压器直流电阻、介损及变比测试工作，测试过程实现自动化操作，相关数据及时上传至云平台，并生成标准化测试报告，为后续评估提供可靠依据。运用 SAS 系统模拟变电站投运后的常见工况，如负荷切换、故障切除等，对设备联动响应速度和控制精度进行检测，为满足电网调度要求提供技术保障。

在安防与环境系统验收时，通过 SCADA 系统将视频监控、火灾报警及门禁系统进行联动，模拟非法入侵、设备过热等场景，对系统报警响应及联动控制功能进行测试，例如检验灭火装置能否自动启动、相关间隔能否有效闭锁。同时，利用环境传感器采集温湿度、SF6 气体浓度等数据，对通风系统与空调设备的自动调节功能进行验证。

3 电力系统自动化技术应用面临的挑战与对策

3.1 技术挑战与对策

兼容性挑战：由于各厂商设备通信协议存在一定差异，在实际应用中可能出现数据交互不畅的情况。对此，可优先考虑推广 IEC61850 等国际通用标准，并在施工前期组织相关厂商开展协议兼容性测试。针对既有设备的兼容难题，可通过配置规约转换器加以解决。例如在老旧变电站升级改造项目中，通过部署协议转换设备，有效实现了传统 RTU 与新型 SAS 系统的平稳过渡。

数据安全考量：在变电站施工过程中，无线通信及云平台数据传输环节存在潜在的信息安全隐患。为降低风险，建议构建三级防护架构，采用VPN 技术对施工数据进行加密传输，对保护定值等关键参数使用硬件加密狗进行保护。同时，可定期开展网络安全评估，及时发现并修复系统漏洞。

3.2 管理挑战与对策

人员技能提升空间：部分施工人员在智能化设备操作方面仍有提升潜力。优化方向：探索建立“理论知识学习 + 虚拟场景演练 + 现场实践操作”的系统化培训模式，研发基于 VR 技术的调试模拟平台，辅助施工人员开展保护装置整定、SCADA 组态等专项训练，并通过考核认证确保作业规范。

流程协作优化方向：当前设计、施工与运维环节的数据交互效率有待提高。改进思路：可搭建云端协同管理平台，集成 BIM 模型、施工进度及设备运行数据，通过权限分级管理实现信息共享。借助实时消息推送机制，推动跨专业高效协作，例如设计方案调整时，系统可自动向施工端同步变更信息，并触发设备参数的关联校验流程。

3.3 成本控制挑战与对策

关于初期投入的考量：自动化设备及系统建设会在一定程度上增加施工成本。对此，可采取“分步实施”的推进策略，优先将自动化技术应用于二次接线、保护调试等关键工序。实践表明，通过这种方式能够显著提升施工效率、减少返工现象，从而实现成本的有效控制。以智能接线机器人为例，其前期投入可通过降低约 30% 的人工成本，在 6 个月左右实现成本回收。

结束语

电力系统自动化技术在变电站施工领域的应用，为智能化建设提供了颇具潜力的解决方案。SCADA、SAS 与智能调试技术的协同运用，在施工精度、效率及安全保障方面展现出积极成效。展望未来，伴随数字孪生、AI 等前沿技术的不断演进，变电站施工或将开启“虚实结合、智能决策”的新范式，为智能电网建设注入新动能。在此背景下，施工企业若能顺应技术发展趋势，积极开展技术创新与管理革新，或许将推动变电站建设迈向更为优质高效的发展阶段。

参考文献

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