智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用及功能研究

皖北煤電集團(tuán)恒源煤礦 朱建斌

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智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用及功能研究

皖北煤電集團(tuán)恒源煤礦 朱建斌

【摘要】本文首先探討了一體化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在智能變電站中的作用和發(fā)展現(xiàn)狀，然后以鄖縣220kV變電站工程為例論述智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)方案。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；一體化監(jiān)控系統(tǒng)；高級(jí)應(yīng)用

0 引言

隨著“三集五大”體系建設(shè)的深入開(kāi)展，一體化監(jiān)控作為智能電網(wǎng)建設(shè)的重要應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)完成全國(guó)網(wǎng)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用并進(jìn)入全面建設(shè)階段。一體化監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩大部分，其中數(shù)據(jù)采集主要是包括對(duì)站內(nèi)外數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行辨識(shí)、估計(jì)以及分類(lèi)，這部分的工作目的是為了能進(jìn)一步有效的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因?yàn)楸仨毐ＷC處理器能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的接收到數(shù)據(jù)資源才可以為監(jiān)控系統(tǒng)的各種高級(jí)應(yīng)用的工作提供基礎(chǔ)，而這些高級(jí)應(yīng)用就是以一體化監(jiān)控系統(tǒng)作為平臺(tái)，為滿(mǎn)足用戶(hù)的各種需要。變電站日常的運(yùn)行、調(diào)試、檢修、管理都可以通過(guò)一體化的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智能化，以提高整個(gè)變電站的自動(dòng)化程度，而數(shù)據(jù)處理就是智能化的關(guān)鍵所在，適合的處理器可以保證變電站在運(yùn)行工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線(xiàn)分析決策，將變電站和大電網(wǎng)互聯(lián)，滿(mǎn)足各級(jí)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行及電力設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理。國(guó)家最新提出的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略中包含了智能變電站概念，主要由安全可靠的設(shè)備為基礎(chǔ)，高速的信息傳輸為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，同時(shí)具備支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線(xiàn)分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。智能變電站的實(shí)現(xiàn)最大的依靠就是一體化監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)一體化監(jiān)控系統(tǒng)能夠在調(diào)度過(guò)程中滿(mǎn)足各個(gè)主站之間的聯(lián)系，同時(shí)可以保證設(shè)備安全的使用。

1 智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 一體化信息平臺(tái)現(xiàn)狀

智能變電站建設(shè)初期就實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的主機(jī)設(shè)置，但考慮到安全和技術(shù)等原因，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的互聯(lián)，而是把監(jiān)控主機(jī)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)后臺(tái)主機(jī)、智能輔助系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)相互獨(dú)立，這樣導(dǎo)致主機(jī)過(guò)于混亂，并沒(méi)有相互信息聯(lián)系。此時(shí)只是將一體化監(jiān)控平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建，信息數(shù)據(jù)收集平臺(tái)雖然與自動(dòng)化系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能輔助系統(tǒng)有信息交互，但隨著一體化監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步規(guī)范，一體化信息平臺(tái)的功能逐步統(tǒng)一明確，設(shè)備之間相互融合集成，使得一體化監(jiān)控系統(tǒng)得到優(yōu)化。一體化信息平臺(tái)正是用于將各項(xiàng)子系統(tǒng)如變電站內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控SCADA子系統(tǒng)、故障錄波子系統(tǒng)、電能量子系統(tǒng)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、視頻安防等子系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一處理等綜合管理，建立統(tǒng)一的變電站數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，為各智能應(yīng)用和遠(yuǎn)方系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的信息訪(fǎng)問(wèn)接口。目前一體化信息平臺(tái)的建設(shè)經(jīng)過(guò)各個(gè)方面持續(xù)的努力，監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能完全實(shí)現(xiàn)，各種數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一建模，完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，應(yīng)該說(shuō)已經(jīng)比較成熟；建立在一體化信息平臺(tái)之上基本業(yè)務(wù)應(yīng)用也比較穩(wěn)定可靠。

1.2 一體化監(jiān)控系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用現(xiàn)狀

高級(jí)應(yīng)用則處于相對(duì)來(lái)說(shuō)比較混沌的狀態(tài)，高級(jí)應(yīng)用在電網(wǎng)不同層次的功能劃分也不清晰，概括來(lái)說(shuō)變電站智能高級(jí)應(yīng)用的種類(lèi)還是比較多的，主要有：分布式狀態(tài)估計(jì)、二次設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及故障分析、智能告警與分析、遠(yuǎn)程瀏覽與告警直傳、設(shè)備狀態(tài)可視化、無(wú)功優(yōu)化控制、防誤操作閉鎖、源端維護(hù)、智能開(kāi)票、智能巡檢、輔助設(shè)備智能化、光伏發(fā)電和綠色照明、一鍵式順序控制、變電站圖摸一體化；經(jīng)濟(jì)及優(yōu)化控制、記量對(duì)比分析、智能拓?fù)湮宸赖?。其中技術(shù)成熟應(yīng)用比較廣泛是順序控制、智能告警與分析、設(shè)備狀態(tài)可視化、無(wú)功優(yōu)化控制、防誤操作閉鎖、源端維護(hù)。這些高級(jí)應(yīng)用目前各大自動(dòng)化供應(yīng)商都在積極開(kāi)展技術(shù)研究和產(chǎn)品升級(jí)，由于各自的側(cè)重點(diǎn)不同，技術(shù)水平以及功能的完善程度都有不同。高級(jí)功能眾多，各廠家都有自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，都有自己的短板。

受制于各種因素的制約，如規(guī)則提煉困難，配置復(fù)雜/專(zhuān)業(yè)性太強(qiáng)等，導(dǎo)致某些高級(jí)應(yīng)用實(shí)用化程度不高，有的高級(jí)應(yīng)用還處于探索發(fā)展階段。

同時(shí)，因調(diào)度端功能尚未完全接入，某些高級(jí)功能還只局限于變電站內(nèi)部或主站端，尚未實(shí)現(xiàn)變電站與主站端的協(xié)同互動(dòng)。部分站應(yīng)用了備自投、低頻減載和低壓減載等站域控制功能，對(duì)站域狀態(tài)估計(jì)功能的應(yīng)用還有待深化；大部分站實(shí)現(xiàn)了安防、消防和視頻技術(shù)以及輔助控制系統(tǒng)信息的標(biāo)準(zhǔn)化采集。

2 一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方案

本文以湖北省十堰市鄖縣220kV變電站工程為背景，根據(jù)各種自動(dòng)化系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息流，搭建一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，梳理優(yōu)化站內(nèi)數(shù)據(jù)信息流，充分實(shí)現(xiàn)信息共享和裝置集成整合，實(shí)現(xiàn)順序控制、智能告警和狀態(tài)可視化等高級(jí)應(yīng)用功能。

2.1 順序控制

順控變電站則從根本上去解決人工進(jìn)行電氣操作耗費(fèi)大量人力物力的難題，變電站實(shí)施順控操作，運(yùn)行人員只須選擇一條順控操作命令，操作票的執(zhí)行和操作過(guò)程的校驗(yàn)由變電站內(nèi)智能電子設(shè)備自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)“一鍵操作”，從而減少了人為誤操作，提高了工作效率，減輕了誤操作的可能性，有利了變電站的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。順控控制，是基于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)為前提，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)執(zhí)行既定的指令來(lái)完成操作。順控變電站，就是指實(shí)現(xiàn)了順控操作的變電站。順控操作，以前也稱(chēng)為程序化操作，在國(guó)網(wǎng)智能變電站技術(shù)導(dǎo)則出來(lái)以后，就統(tǒng)一稱(chēng)為順序控制了。總體框圖如圖2-1所示：

圖2-2 智能告警與分析決策實(shí)施方案

2.2 智能告警與分析決策

現(xiàn)今的變電站報(bào)警系統(tǒng)采用順序報(bào)警模式，各種報(bào)警信息按出現(xiàn)時(shí)間順序進(jìn)行提示，當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模較小，變電站數(shù)量較少時(shí)可以適用，但如今的大電網(wǎng)中并不合適，當(dāng)事故發(fā)生后，過(guò)多的報(bào)警信息回掩蓋重要的事故來(lái)源，難以短時(shí)間進(jìn)行正確判斷。因此，智能告警與分析決策需實(shí)現(xiàn)：分類(lèi)告警、信息過(guò)濾、在線(xiàn)實(shí)時(shí)分析和推理變電站運(yùn)行狀態(tài)、自動(dòng)報(bào)告變電站異常并提出處理指導(dǎo)。智能告警與分析決策整體實(shí)施方案如圖2-2所示。

2.3 狀態(tài)可視化

在智能變電站中，可以有效地獲取電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及各種IED裝置的故障和動(dòng)作信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要一次設(shè)備和二次設(shè)備的狀態(tài)采集。智能變電站中幾乎不再存在未被監(jiān)視的功能單元，設(shè)備狀態(tài)特征量的采集沒(méi)有盲區(qū)。

設(shè)備狀態(tài)可視化包含主要一次設(shè)備和主要二次設(shè)備的狀態(tài)可視化。主要一次設(shè)備（變壓器、斷路器等）的狀態(tài)信息由狀態(tài)采集單元采集，并上送到由一體化信息平臺(tái)統(tǒng)一存儲(chǔ)、處理和展示。主要二次設(shè)備的狀態(tài)信息包括：智能設(shè)備健康狀態(tài)、輸入回路、輸出回路以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的狀態(tài)，這些信息也由一體化信息平臺(tái)采集、存儲(chǔ)、處理和展示。

3 結(jié)論

變電站高級(jí)應(yīng)用功能研究開(kāi)發(fā)的基本原則為在確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，滿(mǎn)足各項(xiàng)運(yùn)行維護(hù)功能的基礎(chǔ)上，大膽而謹(jǐn)慎地提出創(chuàng)新的技術(shù)方案，體現(xiàn)技術(shù)的先進(jìn)性，運(yùn)行管理的智能化，為未來(lái)的變電站智能化建設(shè)和改造提供技術(shù)參考和工程實(shí)施指導(dǎo)。IEC61850統(tǒng)一了變電站各種設(shè)備的各種信息模型，使智能變電站信息得以充分共享，為基于共享信息的各種高級(jí)應(yīng)用提供了信息基礎(chǔ)。隨著一體化信息平臺(tái)接口的統(tǒng)一以及硬件技術(shù)跟進(jìn)，更多的高級(jí)功能會(huì)被提出。

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