数字化电力设备的概念与内涵

数字化电力设备的概念与内涵

朱松伟

（精世工科技有限公司300000）

摘要：电力设备与现代化信息技术的结合产生了数字化电力设备，这也是电力系统发展的需要和发展方向，结合在数字化电气设备方面取得的成绩和掌握的先进技术提出了数字化电气设备的概念与内涵，从其参数信息、故障自诊、自适应、数据交流等方面描述了数字化电力设备的特征，从关键理论和关键技术入手说明了现代化电力设备的不足之处和发展方向。

关键词：电力设备；数字化；参数；特征

Abstract：Thecombinationofpowerequipmentandmoderninformationtechnologyhasproduceddigitalpowerequipment，whichisalsotheneedanddevelopmentdirectionofpowersystemdevelopment.Combinedwiththeachievementsindigitalelectricalequipmentandadvancedtechnology，theconceptandconnotationofdigitalelectricalequipmentareproposed.Itsparameterinformation，faultself-diagnosis，self-adaptation，dataexchangeandotheraspectsdescribethecharacteristicsofdigitalpowerequipment.Fromthekeytheoriesandkeytechnologies，theshortcomingsanddevelopmentdirectionsofmodernpowerequipmentareexplained.

Keywords：powerequipment；digitization；parameters；characteristics

随电力设备的不断发展，信息技术广泛应用在电力的传输、控制、分配、生产上，电力设备是电力系统的生产工具、介质和控制元素，电力设备在发展中紧跟时代需求，逐渐的植入了数字信息技术，并完美融合，出现了数字化电力设备。由于信息技术的结合和使用，使电气设备大大提升了安全性、可控性、可靠性、智能性，同时电力系统的数字化信息也丰富化、可控化。目前，我国在研究开发数字化电力设备的能力已经成熟，并且一些科研单位和公司在电气设备的数字化、信息化的技术开发上取得了可观的成绩，信息化智能电气的出现使数字化电力设备的内涵更加丰富，但是，关键性理论和核心技术还存在很多不充足之处。本文总结了数字化电力设备的目前状况，展望信息技术的发展趋势，描述了电力设备数字化的特征、关键性技术和理论，对数字化设备的发展方向和应用进行了预测。

1.数字化电力设备的特征

数字化电力设备能以数字化传导的方式全面的掌控电力系统和电力设备中的信息和工作状态，也能够接收和利用传导来的数字化信息。比较先进的数字化电力设备应该具有很强的故障自诊性能和记忆适应能力，还应具有高程度的信息化共享平台。根据数字化电力设备的这些发展需求，就要把信息化技术的最先进技术和成果加以利用，从本质上改变电力设备的性能和实用性，开发全新概念的“数字化电力设备”，特征如下：

1.1参数信息的收集和数字化处理。所有的数字化设备的功能都基于信息参数的收集和处理，所以数字化电力设备必须有收集各种信息参数的能力，包括电力设备工作和控制中产生和接收的各种数据信号，以及设备产生中各种光、电、磁、热、液位、流量、压力、速度、位移等工作状态和变量。将数字信息收集并处理即可完成自动化和智能化生产作业。

1.2故障自诊能力。数字化电力设备和其他的数字化设备一样都具有故障自诊能力，可以通过收集的参数信息与设定参数对比，一旦超出了预设值则自诊为故障因素，系统便发出故障信号，同时进行停机、自调整或断开故障点。主操作台随时监控故障产生的原因和位置，也便于人工判断和维修。

1.3自适应学习功能。非数字化的电力设备只能按照设定好的初始参数工作，为了安全考虑还要保证设备的连续运转，所以设定的参数余量较大，工作性能和工作状态也不是处于最佳状态。而数字化设备在工作过程中会根据工作环境、工作状态还有接收的控制信号不断的调整信息参数，使其达到最佳的使用条件，节省资源消耗，减少资源浪费，实现设备的智能化控制。

1.4数据交流能力。产生可控制性数据是数字化设备的基本条件，数据的传播和共享则是其工作方式。首先通过建立网络搭建信息化平台，多种数字化电气设备与平台连接共享信息数据，设备间形成互相控制、互相管理、互相保护的工作模式，这样可使数字化电气设备的功能进一步完善、性能更一步强大。现在网络技术发展迅速，信号传播有网线、光缆、无线和红外线等多种形式，网络系统不断升级，网络设备不断出新，信号的传播速度和传播能力不断提升，这些都会对数字化电气设备起到发展推动作用。

2.关键理论与核心技术与存在问题

2.1新型电量传感理论与技术

供电线路的电量检测是电力系统的基本功能，传统的检测方式是利用具有电磁感应功能的电压或电流传感器，或以此进行二次开发制造的频率、功率和相位传感器，这些检测方法在数字化系统中的应用还存在许多缺点，必须改进其工作原理和传感方式才能更适应数字化检测。

2.2绝缘故障感知

电力系统的绝缘性是一个非常重要的指标，也是系统故障自诊的内容之一，通过测得局部放电和绝缘电流来感知绝缘故障的出现，由于电力系统的复杂性，这种方式的检测率并不是很高，所以需要一种更加敏感的传感设备来查找漏点的存在。

2.3特殊信息参数的感知

电力设备表现工作状态的参数有速度、频率、温度、震动等，这些特殊参数信息也是一个重要的研究方向，这些参数信息的获取要利用化学、物理等领域的技术，然后进行数字化处理，用以感知设备的工作状态。如温度信号的获取可以利用红外线传感，速度信号的获取要利用光电原理，频率和震动信号的获取也相应的有多种传感设备，但是能够应用到数字化电气设备特殊信息参数获取方面的传感技术还有很大的发展空间。

2.4智能诊断技术

数字化电气设备具有故障自诊能力是保证系统连续供电、可靠供电的重要途径之一，电力系统的复杂性，决定了电力设备的工作环境复杂，其工作状态受多种条件限制，即使以数字化的形式获取各种状态信号对设备的运行状态实时监测，但故障的维修和处理仍然是一项繁琐的工作，如何查找故障点，监测故障性质，找到故障原因还需要进行大量的研究工作。

2.5基于网络的保护与控制方法

基于网络控制的、具有自动化和智能化的电力设备和一般的独立工作的电力设备相比，可以获取大量的信息，并可以处理和利用，这就为设备的控制和被控制提供了前提条件，而控制和被控制要通过通讯连接和程序编写来实现，由于多种设备连接，多种工作状态和工作形式并用，所以连接方式和编程方法多种多样，要通过不断的探索和研究才能找到更优异的控制和保护方法。

3.数字化电力设备的应用前景

将现代化、信息化、数字化的技术植入到电力设备，是数字化电力设备发展的基本要求，提升和改善电力设备性能、功能、指标、可靠性的同时使电力系统具有整体可控和配合能力，每个电力设备之间是可以相互制约、相互通讯、相互控制、相互保护的，性能参数是随工作要求、周围环境以及与其他设备的配合需求随时改变并可控的。

开发研究电力专用芯片是数字化电力设备发展的关键所在，一个性能优异的芯片可以使电力设备产生神奇的工作效果，它可以完全取代庞大的继电器保护系统和复杂的二次测量系统；芯片之间的通讯也是远距离无线化的，繁琐的控制电缆也可以永远消失，且信号传递的抗干扰性、精准程度和传播速度可以得到了大幅提升。

数字化电力系统对资源的匹配和利用是其主要优点之一，资源的重新匹配和再利用可以使每台电力设备在最佳的信息参数下工作运行，节省能源、提升效率、减少冗余，因此为电力设备的节能增效提供了技术支撑。

4结论

提出了数字化电力设备的概念与内涵，归纳了数字化电力设备的主要特征，与普通电气设备相比具有参数信息的收集和数字化处理功能、故障自诊功能、自适应学习功能、设备间数据交流功能。提出了关键理论和核心技术方面需要解决的一些问题，数字化电力设备在电量传感、绝缘诊断、特殊信息参数感知、智能故障诊断等技术领域还有很大的拓展空间。数字化给电力设备带来了重大变革，这将是电力系统的需要也是电力设备必然的发展方向。

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