山西超特高壓電網(wǎng)自動(dòng)化信息智能模式分析

侯超軍

(山西超(特)高壓輸變電分公司，山西 太原 030032)

0 引言

山西電網(wǎng)通過(guò)1 000kV特高壓電網(wǎng)與華中電網(wǎng)連接，同時(shí)有多條500kV線路與河北與華北電網(wǎng)連接，山西超高壓變電的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系山西乃至華北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)由于山西地理?xiàng)l件決定它南北跨距很大，而且山西境內(nèi)多山。在這樣的地理?xiàng)l件下，如何快速準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)設(shè)備的安全運(yùn)行狀態(tài)、如何更好的提供相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行將是至關(guān)重要的問(wèn)題。本文從幾個(gè)方面詳細(xì)闡述了如何獲取信息的途徑和信息化的構(gòu)架，對(duì)山西電網(wǎng)的信息化、穩(wěn)定運(yùn)行起到良好的作用。

1 調(diào)控中心數(shù)據(jù)信息綜述

調(diào)控中心全景監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，致力于構(gòu)造一個(gè)主要服務(wù)于生產(chǎn)管理人員和調(diào)控中心運(yùn)維人員，同時(shí)輔助服務(wù)檢修和試驗(yàn)人員的變電安裝生產(chǎn)管理信息監(jiān)控中心和調(diào)控平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)變電站和線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、調(diào)控中心SCADA系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的綜合利用，為服務(wù)主體提供多維度、多方位的數(shù)據(jù)視圖和綜合數(shù)據(jù)展現(xiàn)與分析。

建設(shè)具有調(diào)度、監(jiān)控、應(yīng)急指揮各項(xiàng)功能的技術(shù)支持系統(tǒng)，調(diào)控中心推廣應(yīng)用了輸電線路安全在線預(yù)警監(jiān)測(cè)、設(shè)備智能化監(jiān)控技術(shù)、故障信息系統(tǒng)、應(yīng)急搶修GPS系統(tǒng)、電網(wǎng)GIS空間信息系統(tǒng)、無(wú)人氣象站等先進(jìn)的技術(shù)信息保障。通過(guò)圖像視頻等可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“三遠(yuǎn)”(輸電線路無(wú)人工遠(yuǎn)程巡視，繼電保護(hù)、故障錄波裝置、輸電線路精確故障定位系統(tǒng)的信息遠(yuǎn)傳，設(shè)備圖紙的遠(yuǎn)程調(diào)用)，達(dá)到信息快捷交換、共享以及運(yùn)行環(huán)境參數(shù)的移動(dòng)監(jiān)測(cè)功能[1－2]。

2 輸電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)系統(tǒng)分析信息集成，包括輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電網(wǎng)空間GIS系統(tǒng)、覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、無(wú)人氣象站等數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

2.1 智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中心日常監(jiān)測(cè)功能

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng):配置兩臺(tái)機(jī)、兩面屏，包括輸電線路在線監(jiān)測(cè)(晉東南長(zhǎng)治1 000kV特高壓在線監(jiān)測(cè)、500kV錦忻石輸電線路在線監(jiān)測(cè))、變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中心。

晉東南長(zhǎng)治1 000kV特高壓在線監(jiān)測(cè):

設(shè)置一臺(tái)機(jī)、一面屏。本系統(tǒng)能夠全方位、多途徑、實(shí)時(shí)地瀏覽和監(jiān)測(cè)線路的運(yùn)行狀態(tài)。主要呈現(xiàn)輸變電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)中心需要呈現(xiàn)的內(nèi)容，用于顯示長(zhǎng)南一線線路的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(包括:輸電線路圖像/視頻監(jiān)控、二維輸電線路GIS圖形展示)。目前1 000kV長(zhǎng)南一線線路上安裝有包括有視頻、覆冰、氣象、風(fēng)偏、桿塔傾斜、微風(fēng)振動(dòng)、舞動(dòng)和絕緣子鹽密等多種類型的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備[3－4]。

通過(guò)該系統(tǒng)，可以方便、快捷地通過(guò)桿塔定位、分類查找等多種形式獲取到相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)信息。同時(shí)，針對(duì)桿塔傾斜度、覆冰厚度、風(fēng)速、絕緣子風(fēng)偏角度這些線路監(jiān)測(cè)的敏感、關(guān)鍵值，系統(tǒng)還提供了圖像、短信、分級(jí)等多種形式和方式進(jìn)行預(yù)警，使相關(guān)人員能提前做好一系列的應(yīng)急準(zhǔn)備，為線路的安全運(yùn)行提供了保障。

系統(tǒng)部署方式結(jié)構(gòu)如圖1。

本系統(tǒng)在三維空間地理數(shù)據(jù)的支持下，集成包括遠(yuǎn)程圖像、絕緣子污穢、導(dǎo)線覆冰、微氣象區(qū)等多種實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合專家知識(shí)庫(kù)和各種修正理論模型，能快速實(shí)現(xiàn)災(zāi)害預(yù)報(bào)，同時(shí)將電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)資源，如:遙感影像、地理信息、設(shè)計(jì)檔案、施工過(guò)程控制檔案、各種照片、運(yùn)行維護(hù)記錄等，整合到一個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)之中，形成一個(gè)具有開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)。500kV錦忻石輸電線路在線監(jiān)測(cè):目前主機(jī)及屏與特高壓在線監(jiān)測(cè)共用。本系統(tǒng)能夠全方位、多途徑、實(shí)時(shí)地瀏覽和監(jiān)測(cè)線路的運(yùn)行狀態(tài)。用于顯示忻石Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ線、錦忻Ⅰ、Ⅱ線、府忻Ⅱ線國(guó)網(wǎng)線路的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(包括:輸電線路圖像/視頻監(jiān)控、二維輸電線路GIS圖形展示)。

圖1 特高壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2)電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)平臺(tái)

應(yīng)用電網(wǎng)GIS平臺(tái)提供的電網(wǎng)模型構(gòu)建和電網(wǎng)資源管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中輸變電設(shè)備、通信設(shè)備和計(jì)量裝置等電網(wǎng)資源的臺(tái)帳信息、空間位置信息和電網(wǎng)拓?fù)湫畔⒌慕y(tǒng)一維護(hù)和管理，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)字化電網(wǎng);基于該數(shù)字化電網(wǎng)模型開(kāi)展相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，提升電網(wǎng)的精益化管理水平[5]。

2.2 輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備將自動(dòng)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線覆冰后的重量變化、環(huán)境溫度、濕度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓及現(xiàn)場(chǎng)圖像等信息，，由監(jiān)控中心專家軟件根據(jù)建立的各種覆冰厚度計(jì)算、導(dǎo)線風(fēng)舞仿真以及覆冰厚度增長(zhǎng)率計(jì)算等模型來(lái)實(shí)時(shí)分析導(dǎo)線覆冰及風(fēng)舞情況，及時(shí)給出除冰預(yù)警信息，預(yù)防鐵塔、輸電線路的覆冰到不可承受的重量，及時(shí)安排維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行除冰，避免重大事故的發(fā)生，真正做到事故防患于未然[6－7]。

系統(tǒng)組成:

整個(gè)系統(tǒng)主要三大部分組成:數(shù)據(jù)采集部分、無(wú)線傳輸部分、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心部分。數(shù)據(jù)采集部分采用覆冰信息采集設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸部分借助中移動(dòng)無(wú)線GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)做為傳輸媒介，只要有手機(jī)信號(hào)的地方就可以進(jìn)行無(wú)線傳輸。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心采用Internet專線接入，有固定IP地址，前置機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)及圖形操作軟件等組成。

輸電線路覆冰GPRS/CDMA在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)如圖2所示。

3 變電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)分析

山西長(zhǎng)治1 000kV特高壓站、500kV變電站(開(kāi)關(guān)站)目前處于有人值守的運(yùn)行方式，全部采用微機(jī)自動(dòng)化后臺(tái)系統(tǒng)，站內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備全部與保護(hù)設(shè)備相聯(lián)系，通過(guò)小室內(nèi)的接口裝置與計(jì)算機(jī)室的公用接口裝置相聯(lián)系，把所有信號(hào)傳到后臺(tái)系統(tǒng)，保證后臺(tái)系統(tǒng)的信息實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，同時(shí)通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息上傳到超高壓調(diào)度，實(shí)行遠(yuǎn)傳監(jiān)控。

圖2 輸電線路覆冰GPRS/CDMA在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

變電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)包括:設(shè)備智能化監(jiān)控技術(shù)、故障信息系統(tǒng)、繼電保護(hù)的信息遠(yuǎn)傳，設(shè)備圖紙的遠(yuǎn)程調(diào)用、變壓器油色譜絕緣在線分析系統(tǒng)，一次設(shè)備紅外成像色譜分析系統(tǒng)等。

3.1 變電站故障信息分析系統(tǒng)

故障分析系統(tǒng)目前采用上海許繼公司故障信息分站系統(tǒng)，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信服務(wù)器、工程師站以及相關(guān)配套設(shè)備組成。數(shù)據(jù)服務(wù)器采用單機(jī)、單網(wǎng)方式運(yùn)行，值班工作站和保護(hù)工作站作為數(shù)據(jù)服務(wù)器的客戶端，供值班員和繼電保護(hù)人員使用[8－9]。

分站系統(tǒng)可以與不同廠家、不同型號(hào)的子站系統(tǒng)進(jìn)行通信，通訊網(wǎng)絡(luò)采用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)或者專用2M通道方式?？梢酝ㄟ^(guò)主服務(wù)器查詢各子站保護(hù)動(dòng)作/告警信息、保護(hù)開(kāi)關(guān)量/軟壓板信息、保護(hù)定值、實(shí)時(shí)模擬量、保護(hù)及錄波器錄波文件、子站與微機(jī)裝置通訊信息、子站與主站通訊等信息。在遠(yuǎn)方能夠?qū)崿F(xiàn)所有異常分析，保證電網(wǎng)設(shè)備下運(yùn)行良好。

圖3 故障信息分站系統(tǒng)拓?fù)鋱D

故障信息分站系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D3所示。

3.2 無(wú)人值守變電站模式

目前公司系統(tǒng)采用南瑞科技OPEN－3000系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循 IEC 61970規(guī)約，所提供的系統(tǒng)管理、商用數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、權(quán)限、告警、多上下文支持、CASE管理等全面的服務(wù)為應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，并且可以單獨(dú)或同時(shí)支持 EMS、DMS、WAM S與公共信息平臺(tái)等應(yīng)用系統(tǒng)，主要包含SCADA、FES、PAS等諸多應(yīng)用子系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人值班變電站的綜合管理及遠(yuǎn)程操作和控制[10]。

3.2.1 FES 系統(tǒng)

FES系統(tǒng)作為OPEN－3000系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸入、輸出的中心，主要承擔(dān)了調(diào)度中心與各所屬?gòu)S站之間、與各個(gè)上下級(jí)調(diào)度中心之間、與其它系統(tǒng)之間以及與調(diào)度中心內(nèi)的后臺(tái)系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信處理任務(wù)，也是這些不同系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)信息溝通的橋梁。完成系統(tǒng)信息交換、命令傳遞、規(guī)約的組織和解釋、通道的編碼與解碼、衛(wèi)星對(duì)時(shí)、采集資源的合理分配等任務(wù)。

3.2.2 SCADA 系統(tǒng)

SCADA是EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)應(yīng)用，由前端數(shù)據(jù)采集裝置和I/O節(jié)點(diǎn)、SCADA節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)通訊節(jié)點(diǎn)、歷史節(jié)點(diǎn)組成。主要實(shí)現(xiàn)以下功能:數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)考核、控制和調(diào)節(jié)、人工操作、事件和報(bào)警處理、拓?fù)渲?、趨?shì)記錄、事故追憶及事故反演等。實(shí)現(xiàn)完整的、高性能的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，為系統(tǒng)提供全方位、高可靠性的數(shù)據(jù)服。

3.2.3 web 發(fā)布系統(tǒng)

用SCADA/WEB監(jiān)控一體化設(shè)計(jì)，既是一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)又是一個(gè)WEB信息發(fā)布系統(tǒng)，它將500kV變電站運(yùn)行實(shí)時(shí)信息以WEB方式實(shí)時(shí)發(fā)布，供企業(yè)管理者及相關(guān)部門通過(guò)局域網(wǎng)用瀏覽器進(jìn)行監(jiān)視和瀏覽。

整個(gè)系統(tǒng)主要采用Internet/Intranet技術(shù)，由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收服務(wù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、Web服務(wù)，以及防火墻等功能模塊組成，以電力數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，信息由Web服務(wù)器向各有關(guān)部門發(fā)布，各有關(guān)部門的用戶只要通過(guò)Web瀏覽器就可以獲取所需的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，并能方便地查詢歷史紀(jì)錄信息。

3.2.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

OPEN3000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。

圖4 0PEN3000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3.2.5 變壓器油色譜分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

這套系統(tǒng)基于全面的信息分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備隱患排查的及時(shí)預(yù)警，提高集控中心設(shè)備故障預(yù)防能力，為設(shè)備檢修人員進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和計(jì)劃?rùn)z修工作提供完整的信息支撐。

4 結(jié)束語(yǔ)

建立多數(shù)據(jù)集成模式下的電網(wǎng)分析、應(yīng)用系統(tǒng)，能夠合理快速分析電力系統(tǒng)中實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)異常下的多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提供正?；虍惓Ｏ碌亩鄠€(gè)數(shù)據(jù)分析，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

調(diào)控中心運(yùn)用多信息系統(tǒng)與軟件分析，及時(shí)對(duì)各種系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)利用全景狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和各類相關(guān)數(shù)據(jù)集中展現(xiàn)的平臺(tái)，一方面能在發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患時(shí)及時(shí)告警，及時(shí)指導(dǎo)檢修處理工作的開(kāi)展、避免事故的發(fā)生;另一方面為設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、為設(shè)備的故障分析、技術(shù)措施的研究、制定檢修處理方案等提供有力的信息化數(shù)據(jù)，從而有效地提高設(shè)備的故障預(yù)防能力，為設(shè)備檢修人員進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)和計(jì)劃?rùn)z修工作提供完整的信息支撐平臺(tái)。

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