新型电力系统背景下的输变电数字化转型 江秀臣，许永鹏，李曜丞，狄凌芳，刘亚东，盛戈皞 （上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海 200240） 摘 要：由于我国独特的新能源分布特性，新能源丰富地区与高负荷地区相关性低。电网企业通过加大高压输变 电工程建设，将新能源产生的清洁电力向高负荷地区输送，可以有效缓解供需矛盾。因此，电网企业为保证以新 能源为主体的新型电力系统的可靠运行，提高输变电设备的 缺陷预警水平，对输变电的数字化转型需求迫切。为 此首先介绍新能源为主体的新型电力系统和输变电数字化转型特点及发展方向；然后以变电站(换流站)、架空输 电线路、电缆隧道、气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated transmission line, GIL)管廊等场景进行数字化具体分 析；最后，探讨现阶段影响输变电数字化转型的关键技术，即芯片化多物理量融合集成的精准感知技术、多源时 空数据耦合的缺陷智能识别技术和高保真动态多维数字孪生的状态异常预警技术，并对未来输变电数字化转型进 行了展望。 关键词：新型电力系统；输变电；数字化转型；数字孪生；异常预警 Digitalization Transformation of Power Transmission and Transformation Under the Back- ground of New Power

行编制，应满足调度管理的基本要求。编制的基本原则如下： 1. 凡由调度机构统一调度并纳入全网进行电力、电量平衡的发电及输变电设备，不论其产权 归属和管理形式，均必须纳入调度计划的范围。各级调度机构依据其调管范围分别编制相应的调度计划。年度调度计划是在负荷预测、水情预测和发输变电设备投产计划等信息基础上，编制全网全年电力 电量平衡方案和年度设备检修计划，制定电网安全经济运行必须的各项措施。 2. 智能网络：网络基础设施部署 电压监测点分别由省调确定并报网调备案。 根据西北电网的特点，确定网调调管辖范围内的主网电压控制点为：网调直接调管发电厂的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）；电压监测点为：网调直接调 管的所有发电厂和变电站的高压母线（含刘家峡电厂 220kV 母线）。网调将按有关规定对直调电厂有关电压控制点合格率及调整情况进行考核。 有线 HART 现场总线 无线 HART 数据 — 智能传 感 丰富的现场仪表和系统组合，最大化发挥了有 网调每月编制控制点和监测点具体的电压曲线或无功出力曲线，随同月调度计划下发给有关厂站，以监视和调整电压。因电网运行方式的变化，电压曲线或无功出力曲线在日方式安排中可作适当修正。各 省调也应编制各自调管范围内电压或无功曲线，由有关发电厂和变电站负责监视和调整。 普适测量™ --- 管夹式无线温度变送器 T1 T2 x1/k1 x2/k2 T3 • 通过测量环境 (T1) 温度和管道表面温度 (T2) • 用户提供的过程管道的信息…

目前，xx 市尚无 500kV 变电所，500kV 元董双回线从 xx 市的西北向东南经过 xx 市，xx 电网通过 220kV 宁建线与赤峰电网相连，通过 220kV 龙州线与锦州地区 相 连，通过 220kV 龙南沙线和 220KV 建绥线与葫芦岛地区相连。 xx 地区以 xx 电厂为中心，以放射状 220kV 线向北票，龙城，建平，凌源等 4 座 220kV 变电所供电，主变压器总容量 变电所供电，主变压器总容量 756MVA。 xx 城网现有 66kV 变电所 25 座，主变 44 台，总容量 1633.7MVA，66kV 线路 53 条，911.478km。 8 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 3 太阳能资源 3.1 区域太阳能资源概述 xx 省的年均日照时数为 2139 和树苗，场地自然标高 约 150m~172m，最大高差 22m。根据业主提供可用地范围线，场址呈不规则长条形， 场址区域可利用面积约 24.0hm2。场地南侧约 1.0km 为 220kV 变电站。 根据现场踏勘，场址区域周围为工业用地、农业用地和村庄。场址区域未见有开 采价值的矿产分布，地表未见文物分布痕迹。 参考《xx 柳城经济开发区近期重点发展区域工程建设项目地质灾害危险性评估

电气主接线设计原则和程序 一、对电气主接线的基本要求 二、电气主接线设计的原则 三、电气主接线的设计程序 3 一、对电气主接线的基本要求 电气主接线的重要性  电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体。 它表明了各种设备的数量及连接情况。  电气主接线决定了可能存在的运行方式，影响着 运行的可靠性和灵活性。  电气主接线决定了电气设备的选择，配电装置的 布置。  安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠 是电气主接线最基本的要求。 电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主 接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对 另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性 要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要 考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用 户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验 等诸多因素。 5 一、对电气主接线的基本要求 2. 灵活性 (3) 电能损耗少。 7 二、电气主接线设计的原则 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的 主体。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始 资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切 相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控 制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计， 必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况， 全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关 系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方

南方电网数字孪生领域技术发展现状 ©CSG 2023. All Rights Reserved 序号 工程名称 地理位置 投产时间 工程特点 1 220 千伏大英山输 变电工程 海南省 海口市 2020 年 9 月 南网首座数字孪生变电站 ，实现可视化展现、 智能巡检、 智能操作、 作业安全管控、 智能 检修等场景建设 ， 同时通过模拟仿真和系统分析 ，支持辅助决策。 2 ±800kV ，形成了南方电网 特高压直流工程数字孪生建设标准和规范。 3 220 千伏袁家坝输 变电工程 四川省 广元市 2022 年 4 月 试点应用 ，实现变电站三维全景可视化展示及设备全状态感知、 检修作业装备智能匹配、 检修路径和作业范围自动规划、 变电站三维电路及虚拟电气操作、 检修作业全景仿真模拟 和停电区域确定、 作业方案的自动生成等。 月 江苏省打造的首座数字孪生变电站 ，采用三维激光点云精细化建模技术 ，精准还原实体变 电站的数字孪生模型。 系统通过数据交互与应用开发 ，支持远程运检、 智能巡视和全生命 周期管理 ，推动变电站智慧运检升级。 5 110 千伏三叉矶输 变电工程 湖南省 长沙市 2024 年 10 月 湖南首座绿色建造变电站 ， 首次实现三维设计、 数字孪生、

供需求响应等多种服务，有效实现电网削峰填谷，缓解高峰供电压力，促进 新能源消纳，为电网 安全稳定运行提供了新的途径。 xxxx有限公司 110/6kV 变电站主变容量为 1x1+1x1.6 万千伏安； 110 千伏进线 2 回；6 千伏出线 32 回，为户 内铠装移开式中置柜。变电站承 担着xxxx有限公司的供电任务。为减缓供电压力，探索储能建设经 验，拟 利用xxxx有限公司石膏堆场闲置场地建设储能电站，在用电 15MVA 双分裂变压器的两个低 压侧。变压器的高压侧接入xxxx 有限公司的 110/6kV 变电站的 6kV II 段母线。 储能电站采用集装箱堆放方式的建设方案。储能系统由 12 个 2.733MWh 电池集装箱+1 个电气设备及 控制集装箱构成，电气设备及控制集装箱通过 6 千伏电缆接至xxxx有限公司变电站的 6kV II 段母线，储能节 点集装 箱内、电气设备及控制集装箱布局见图 1.4-3、图 电缆线路接入xxxx有限公司 110/6kV 变电站 6kV II 段母线，具体以接入系统报 告批复意见为准。 1.5.3 电气接线方案 储能电站设 1 台 3.15MVA/6kV 低压侧双分裂变压器，变压器的每个低压 设 1 段低压母线，每段母线接 入 3 台 500kW 储能变流器。变流器经变压器升 压至 6kV 后，以 1 回 6kV 电缆线路接入兴xx有限公司 110/6kV 变电站 6kV II 段母线。

三大保障 目的落地 数字化感知 数字化平台 电源侧感知 u 火力发电 u 水力发电 u 核能发电 u 光伏发电 u 风能发电 一 个 基 础 电网侧感知 u 变电感知设备 u 输电线路感知设备 u 线路杆塔感知设备 u 配电感知设备 用户侧感知 u 居民用电 / 社区 u 工业用户 / 园区 u 电动汽车 / 储能 u 用电客户 新 能 力 升 级 新 兴 产 业 升 级 企业经 营转型 电网生 产转型 客户服 务转型 落地阶段 实现三个转型、落地两个升级 支撑“四做”落地 全面推广数字化县公司成果 建设数字化变电站、输电线路样板 深化“人、财、物”等应用 打造数字化市公司转型样板 打造市公司样板 西安临潼 打造试点阶段 集中优势资源打造西安临潼、铜川 耀州数字化转型样板 电 网 一 张 图 数 夯实数字化基础设施 挥 一 平 台 数字化落地建设路径 一 国网数字化转型纲要 二 公司数字化转型规划 三 公司数字化转型进展情况 目 录 ① 数据管理与应用 ② 数字化县公司 ③ 数字化变电站 ④ 数字化台区 一、数据管理与应用 框架 管理 平台 思路 数据管理与应用的整体框架是以文化氛围、人才队伍、资金项目、数据生态为底层基础，以数据的基础、流通、 价值进行数据管理战略规划

施 增 值 业 务 发电厂 特高压1000kV变电站 110kV变电站 10kV配电 居民 调度中心 IT基础设施和办公 非电运营 云基础设施服务 带宽运营 电力宽带 多站融合 数据中心 智能充电桩 云调度中心 数据中台 视频云 电力数据中心 电力办公园区 综合数据网 发电更清洁、电网更灵活、消费更节能、运营更高效 输变电通信网 配电通信网 智慧火电 智慧水电 智慧新能源 智慧新能源 输电线路智能巡检 数字换流站 智慧变电站 配电物联网 分布式智慧能源管控 智慧营销 智慧零碳 综合能源服务 调度数据网 5G智能网关，边缘AI计算网关 精确授时网关，智能融合终端 机器视觉，智能安防，HPLC 会议电视系统 电网混合云 01 02 孙福友 构建 万物互联的 智能世界 刊首语 华为电力数字化军团 为行业注入数字新动力 为应对能源需求增长以及日益严峻的能源安全和气候环境挑战，全 4KV分布式光伏群管群控，实现居民小区有序充电等。作业 模式也从过去的被动响应转化为主动服务，一年内的被动工单 下降35%，极大提升了用户的满意度，这仅仅是个开始。 除了配电，面向发电、输电、变电等场景，我们也提供智 慧发电、智慧输电和智慧变电等解决方案。 华为将持续聚焦自己擅长的通信、数字化和AI领域，在应 用、数据、终端硬件、集成等部分，将携手产业公司和生态伙 伴，共同为业主解决问题，创造价值。 文 |

年电力信息通 信 新技术 大会 2024 年，研发在线微调、智能体管理 (GPTs) 、 变电站作业电子越界智能识别 变电站面板使能识别 配电房运行状态智能识别 配电线路缺陷智能识别 配电线路杆塔异物智能识别 配网山火灾害智能识别 企业管理 供应链业务 变电站指针型表计读数 数字型变电站表计读数 新能源发电功率预测 ( 新能源组合预测技术提升及应 用 ) 电力应用场景模型矩阵 新望电力原统建说 力 册 电 主声 2024 年 数增照能断灌 纠错 引擎 语音 引擎 智能问答 制度查询 组件接口化 输电 配电 变电 安监 玻璃绝缘子污秽爬电 瓷绝缘子破损 设备漏油 是否戴安全帽 复合绝缘子伞裙破损 瓷绝缘子雷击灼伤 呼吸器硅胶变色 是否穿工作服 藤蔓缠绕 藤蔓缠绕 鸟巢 是否越界 CV), 缺陷隐患识别效率提升 5 倍， 准确率提升 15%, 平均缺陷识别率为 91.24%, 累计调用超 2340 万次，识别缺陷 8 万余个，达到行业领先水 平。同 时，在深圳试点变电大模型，在广州试点配电大模型，在超高压试点安监大模型。 全栈自主可控安监 大模型在广州落地应用 数 装新 力所望电力原 FPI 2 0 2 4 年 电 力 信 息 通 信 新 技

一接收报警、统一运维； 部分企业内部的配电网建设年代久，配 电设施老旧，缺少自动化、数字化的技 术手段来实时监测整个内部电网的运行 情况， 分布式能源、储能的接入的风险 不可见、不可控； 受限于原来的变电所 空间、费用、手续，扩容困难，难以支 撑新增的大量的电动车充电需求； 企业自身对内部的供、配、用电情况运 行保障能力弱，专业性不强，很多还在 使用非常传统的人工抄表、目视巡检的 方式， 用能安全监控。用能流向查看、用能数据分析、 节能方案控制、用能收费服务、 BMS 或 FMCS 系 统对接服务 PART 2.1 企业供电可靠 110kV/35kV 变电站 10kV 变电所 0.4kV 配电 室 电力监控系统 实时监控 交易管理 故障管理 统计分析 报告分析 有序充电 充电桩 PART 2.5 特色功能 对变电所 / 配电房内的开关柜和环境进行 3D 高仿真建模， 将运行数据与设备进行绑定，让用户更直观的了解供配 电运行情况，更准确的定位故障点。 3D 可视化 特色功能 报警分类分 级 报警订阅