中国报告大厅网讯，2025年，变电站行业朝着智能化、高效化、安全化方向加速转型，电网规模的持续扩展与电力负荷的多元化增长，对变电站设备监控的实时性、可靠性提出了更高要求。据行业相关数据显示，当前我国220kV及以上变电站数量已突破1.2万座，二次设备作为变电站监控、保护、控制与通信的核心载体，其运行状态直接关乎电网整体稳定性，传统监控系统在数据传输速率、时延控制、异常检测精度等方面的不足逐渐凸显，难以适配新时代智能电网的发展需求。基于此，融合5G通信超低时延、高带宽特性与边缘计算分布式处理优势的新型监控技术，成为破解行业痛点、推动变电站技术升级的关键路径，相关系统的研发与部署对提升变电站运维管理水平具有重要现实意义。以下是2025年变电站行业技术分析。  

  变电站二次设备承担着监测、控制、保护、通信等核心职能，是保障电力系统稳定可靠运行的关键支撑。一次设备负责电能的转换、输送与分配，二次设备则专注于信息采集、状态监测、故障分析与远程调控，由测控装置、继电保护装置、自动化系统、远动终端、通信设备等构成完整的监控体系，助力调度中心精准掌握设备运行状态，及时采取调控措施，降低电网故障风险。随着智能化需求的不断增长，变电站二次设备正朝着高集成度、智能化、远程可控方向快速发展，传统分层控制架构逐步被高效的数据驱动模式所取代，系统响应速度与运行可靠性得到显著提升。通过优化数据采集方式，能够进一步增强设备间的信息交互能力，提升异常检测精度，推动二次设备迭代升级，助力变电站管理水平迈上新台阶。

  一、基于5G与边缘计算的变电站二次设备实时监控系统架构设计

  (一)变电站二次设备状态采集节点科学部署

  在变电站现场，需结合各类二次设备的物理布局与运行特性，精准部署具备高效状态感知能力的数据采集节点。采集节点的布点核心围绕断路器、互感器、保护装置与远动单元等关键设备展开，选用具备强抗干扰能力的多通道传感模块，全面采集设备运行过程中的电参量及环境量数据。在采集终端外部集成计算单元，提前完成原始数据的压缩与预筛选处理，有效剔除无效信息，避免冗余数据进入后续通信环节，从而减轻系统整体带宽压力。传输链路采用5G工业模组，根据任务类型动态调整通道参数，为高频数据设置独立带宽保障传输效率，常规参数则采用统一缓发模式，提升链路通畅率。各采集节点内部预设多组任务触发条件，调度逻辑通过硬件级指令直接执行，最大限度降低因算法冲突导致的延时波动，保障数据采集的实时性与稳定性。

  (二)变电站高效数据传输网络接入构建

  数据传输网络接入是实现变电站二次设备状态数据远程交互的核心环节，依托5G通信的超低时延特性与边缘计算的分布式处理能力，可构建高效稳定的数据传输链路。网络架构设计需精准匹配二次设备的信号传输模式，针对不同类型数据流采用分层接入策略，使关键监测数据与一般运行数据按照优先级实现独立传输，保障核心数据的传输时效。状态采集节点在本地完成信号采集后，数据首先传输至边缘计算节点进行预处理，随后再接入核心网络进行后续传输。传输过程中，实时控制数据流量，优化信道利用率，提升网络资源使用效率。5G网络接入采用异构架构，使低时延需求任务通过高速信道传输，大数据量信息通过稳定信道传输，确保各类数据传输需求均能得到满足。网络节点搭载智能调度算法，依据实时网络状态动态调整资源分配方案，引导不同类型数据通过最优路径传输，进一步提升传输效率与稳定性。

  (三)变电站二次设备异常检测数据分析机制

  变电站二次设备运行状态的精准评估，离不开高频率、低延迟的实时数据支撑。每个采集节点按照设定的时间片连续获取设备输出量值，并通过滤波模块有效去除周期噪声干扰，保障原始数据质量。经过预处理的信号进入边缘计算单元后，按照电气量种类进行分流处理，对于高速突变信号，采用连续小波变换方法提取时间-频率交叉特征，构建局部能量密度曲线，精准标记异常上升段与多点频移段等关键异常特征。在计算过程中，对各特征窗口执行稳定性判值，结合预设阈值判断设备是否存在异常趋势。完成局部分析后，节点执行一次性数据整编，仅保留具备分析价值的数据块进入传输队列，进一步规避冗余内容占用通信链路，减少网络传输压力。该数据分析机制能够在短时间内完成对设备复杂状态变化的预判与筛分，既提升了异常判断精度，又压缩了上传数据体量，为后续集中处理提供精准、高效的前置数据支撑。

  (四)变电站二次设备故障识别与预警响应设计

  故障检测过程以时序信号分析为核心，结合历史运行数据构建精准的预测模型，使系统能够在故障发生前完成预警决策，提升变电站运维的主动性。边缘计算节点接收实时数据后，采用动态故障特征提取方法，对电流、电压、频率等关键信号进行短时傅里叶变换。

  二、变电站二次设备实时监控系统测试分析

  (一)实验场景设定

  选取某220kV变电站作为实验场景，该变电站二次设备涵盖测控装置、继电保护装置、远动终端、智能通信单元等多种类型，设备数量庞大，状态参数复杂，具备较高的实时监测需求。该变电站当前所使用的监控系统依赖传统SCADA(数据采集与监视控制系统)架构，数据传输采用有线方式，部分远程监测依赖光纤通信。由于设备分布广泛，传统系统的数据采集频率受到限制，时延问题较为突出，无法快速响应突发异常，导致设备状态评估滞后，增加了故障处理难度，为新型监控系统的性能测试提供了理想的对比基础。

  (二)核心评价指标确定

  《2025-2030年中国变电站行业运营态势与投资前景调查研究报告》指出，本次变电站二次设备监控系统测试围绕数据传输、计算性能、智能分析能力三大核心维度展开，选取五个关键评价指标，构建全面的评估体系，涵盖数据采集效率、通信稳定性、计算资源利用率、智能诊断精度等多个关键环节。

  (三)测试结果与性能分析

  在上述实验场景下开展多次重复试验，分别在正常运行、突发异常干扰以及高负荷运行三种典型工况下，对传统监控系统与基于5G和边缘计算的新型变电站二次设备实时监控系统进行性能评估。

  从测试结果可以看出，在三种实验工况下，新型监控系统的各项性能指标均显著优于传统监控系统。在数据传输速率方面，正常运行状态下，新型监控系统达到95.18 Mbit/s，明显高于传统监控系统的54.19 Mbit/s;突发异常干扰场景下，新型监控系统速率为75.96 Mbit/s，传统系统仅为42.17 Mbit/s;高负荷运行时，新型监控系统速率为82.17 Mbit/s，高于传统系统的49.94 Mbit/s，展现出稳定的高速传输能力。

  网络时延控制方面，正常运行状态下，新型监控系统时延为38.99 ms，相比传统系统的80.24 ms减少约51.41%;突发异常干扰场景中，新型系统时延69.92 ms，传统系统142.87 ms，改善幅度达51.06%;高负荷运行时，新型系统时延66.26 ms，较传统系统的101.14 ms减少34.49%。新型系统借助边缘计算节点的本地数据预处理能力，大幅缩短了数据传输距离，有效降低了网络时延，确保在突发事件发生时能够快速响应，减少故障处理滞后性。

  边缘计算负载率表现上，高负荷条件下传统系统节点间负载分配不均，导致资源使用率攀升至91.57%，多数任务集中在少数模块处理;新型系统运行期间各节点负载分摊更为均衡，整体计算资源使用率稳定维持在72.56%，避免了关键节点过载停滞。常态运行状态下，新型系统调度机制主动剔除冗余计算分支，负载率降至52.14%;异常干扰环境中，节点响应机制及时调整数据调度比例，维持64.83%的计算占比，较传统系统下降近三分之一，展现出优异的动态负载调节能力，实现了运行效率与稳定性的同步提升。

  异常检测准确率方面，新型系统依托小波域瞬变特征提取与支持向量机判别机制构建信号图谱，将电流、电压变化轨迹转化为可分类数据向量，使异常事件映射至多维特征空间。常态工况下检测准确率达到96.79%，扰动工况下保持在81.42%，负载极限状态下仍有88.84%的准确值，较传统系统平均提升超30%。该算法结构结合历史状态与实时输入构建状态分布模型，能够有效识别边界特征异动，使系统在复杂负载条件下仍能维持较高的识别置信度。

  故障预警响应时间维度，新型系统依托本地计算模型完成多参数条件同步判值，判定逻辑直接嵌套于边缘节点内部，无需等待中心回传反馈，大幅缩短了响应周期。突发扰动场景下，系统首次触发响应所需时间为3.41 s;高负荷场景下，响应时长控制在4.43 s以内;日常运行中最低响应记录为2.13 s，均显著短于传统系统采用的中心识别-传输-回调流程所需周期。

  三、全文总结

  基于5G通信与边缘计算的变电站行业二次设备实时监控系统，在数据传输速率、网络时延、边缘计算负载率、异常检测准确率以及故障预警响应时间等核心维度均展现出优异的稳定性能。在正常运行、突发异常干扰、高负荷运行等多种工况条件下，该系统均能保持高效运行状态，可有效支撑变电站二次设备状态监控任务的顺利开展。该系统依托5G通信的低延迟特性与边缘计算的就地处理架构，在实际部署中具备较强的环境适应性，不仅能够满足当前变电站智能化升级的需求，还可推广至智能电网全场景及相关工业领域，为提升电力设备运行状态分析精度与运维响应效率提供有力技术支撑，对推动电力行业高质量发展具有重要意义。