智能變電站運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究

王琛佳，趙昱如

（國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

智能變電站運(yùn)行維護(hù)技術(shù)研究

王琛佳，趙昱如

（國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

隨著電力行業(yè)發(fā)展腳步進(jìn)程的加快，變電站的未來發(fā)展趨勢朝著智能化和數(shù)字化方向前進(jìn)。與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站擁有更多超越和橫跨傳統(tǒng)變電站的性能優(yōu)勢，但是，隨著智能變電站的日益推廣和普及，一些不易發(fā)現(xiàn)的關(guān)于變電站運(yùn)行穩(wěn)定和信息安全的問題慢慢浮出水面。文章以智能變電站的相關(guān)基本理論為切入點(diǎn)，分析了智能變電站異于傳統(tǒng)變電站的特點(diǎn)，探討其現(xiàn)存的問題。最后針對這些問題，文章立足智能化變電站的有效運(yùn)行維護(hù)措施，展望未來智能化變電站的發(fā)展趨勢。

智能變電站；運(yùn)行維護(hù)；技術(shù)措施；發(fā)展趨勢；互聯(lián)網(wǎng)+

1 智能變電站的基本概念

智能的概念即為人性化操作，通俗言之為將一事物通過科學(xué)技術(shù)的植入轉(zhuǎn)變?yōu)橄袢艘粯佑兴季S般操作運(yùn)行。智能變電站以站內(nèi)一二次設(shè)備的智能化為基礎(chǔ)，運(yùn)行監(jiān)測的智能化為依托，具有安全可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，信息交互、運(yùn)行高效的特點(diǎn)，具備將基礎(chǔ)設(shè)備的保護(hù)測控智能化、安全運(yùn)行的預(yù)警預(yù)報(bào)化、短板環(huán)節(jié)的自動(dòng)識(shí)別化等特質(zhì)。

2 智能變電站的主要優(yōu)勢

我國早期建造的變電站設(shè)備老舊，抄表計(jì)量及核對的記錄多以人工操作為主，既不能滿足大容量發(fā)電機(jī)組的投運(yùn)、超高壓遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)的需求，也不能滿足電力有效運(yùn)行和安全輸送的需要，更不能適應(yīng)現(xiàn)代化電力科技管理的需要。

現(xiàn)階段的智能變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，更具有智能監(jiān)控、無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控，一次性開關(guān)設(shè)備操作控制、電子式互感器信息共享、全站在線監(jiān)測自動(dòng)化以及專家檢修系統(tǒng)便利化等特點(diǎn)，不僅節(jié)約了大量的人力、財(cái)力和物力成本，更有利于現(xiàn)代化電網(wǎng)的健康發(fā)展。

3 智能變電站現(xiàn)存的問題

3.1 傳統(tǒng)變電站的信息安全隱患

現(xiàn)今智能變電站的整體架構(gòu)有一部分是依托傳統(tǒng)變電站人工統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)改造而來的，由于人工化的操作難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)信息交互的復(fù)雜性，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程中出現(xiàn)差錯(cuò)，以致實(shí)際運(yùn)行時(shí)信息遺漏丟失，給變電站的運(yùn)行維護(hù)造成一定的信息危機(jī)，埋下一定的安全隱患。例如傳統(tǒng)變電站和智能變電站都存在二次安全防護(hù)設(shè)備，但整體結(jié)構(gòu)基本沿用了傳統(tǒng)變電站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安裝縱向加密認(rèn)證裝置的部署方案，但在現(xiàn)階段智能變電站內(nèi)過程層采用GOOSE組網(wǎng)、站控層采用MMS網(wǎng)的復(fù)雜情況下，單一的數(shù)據(jù)網(wǎng)對調(diào)度主站的通訊加密已經(jīng)不能百分百保證變電站的運(yùn)行安全，特別是烏克蘭電網(wǎng)遭遇網(wǎng)絡(luò)襲擊事件后，這一方面的安全隱患尤為突出。

3.2 數(shù)據(jù)信息同步采集存在一定困難

在智能化的變電運(yùn)行中，傳統(tǒng)的各線路單元數(shù)據(jù)可以同步采集，但智能變電站是依靠互感器內(nèi)部之間的回路來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，中間的任一環(huán)節(jié)斷鏈皆會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采集工作的缺失和安全自動(dòng)保護(hù)裝置的閉鎖。例如智能變電站的GIS高壓室內(nèi)匯控柜存在智能終端的聯(lián)鎖功能，在無法正確采集到相應(yīng)刀閘的實(shí)際位置時(shí)，該側(cè)的線路刀閘是被閉鎖操作的。這樣看來，智能終端采集到的一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)能否正確通過GOOSE組網(wǎng)上傳至測控裝置中是對整個(gè)間隔層以及過程層鏈路采集的考驗(yàn)。

3.3 相關(guān)智能運(yùn)維技術(shù)人才欠缺

智能變電站是高新技術(shù)的創(chuàng)新集合—從最初的修建，設(shè)備的投運(yùn)，到中間環(huán)節(jié)的運(yùn)行、后期日常的維護(hù)皆需要高新技術(shù)的投入。因此，相應(yīng)的技術(shù)人才在各個(gè)環(huán)節(jié)顯得尤為重要。但是，目前我國的相關(guān)人才還有所欠缺，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足智能運(yùn)維的需要。以現(xiàn)階段各地市供電單位為參照，拋開一線生產(chǎn)員工人數(shù)不足的問題，平均人才量系數(shù)超過1.0的運(yùn)維班組也屈指可數(shù)，在智能變電站愈發(fā)成熟的今天，智能運(yùn)維需要更多的技術(shù)人才。

3.4 智能變電站的建設(shè)方案缺乏戰(zhàn)略推廣

目前，相關(guān)智能變電站的宣傳和實(shí)施方案都不夠理想，缺乏高瞻遠(yuǎn)矚的規(guī)劃和戰(zhàn)略，沒有較為完善的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，多為新建或是全站改造的方式，總體顯得較為“粗獷”。尤其是在變電站監(jiān)控信息規(guī)范這一方面，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，重要信號(hào)描述冗長，無法突出與傳統(tǒng)變電站相比較的高效優(yōu)勢，沒有將智能變電站的智能化優(yōu)點(diǎn)推廣開來。

4 維護(hù)措施和發(fā)展的趨勢

新一代智能變電站的發(fā)展趨勢要圍繞系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、設(shè)備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行可靠安全等方面進(jìn)行。

4.1 強(qiáng)調(diào)集成化的智能設(shè)備

所謂集成化的智能設(shè)備指的是將傳統(tǒng)變電站中的一系列半自動(dòng)器件轉(zhuǎn)變成完整的、全自動(dòng)的“智能機(jī)器”系統(tǒng)設(shè)備。這種設(shè)備具有技術(shù)更為先進(jìn)、信息更為共享、運(yùn)行更為良好的集成化特點(diǎn)。

4.2 加強(qiáng)一體化的業(yè)務(wù)流程

智能變電站的一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)講究的是在生產(chǎn)過程中更為低碳，運(yùn)行過程中更為環(huán)保，供電過程中更為可靠的前提下，實(shí)現(xiàn)一鍵式順控，在原有的變電站標(biāo)準(zhǔn)操控下，按照設(shè)置好的系統(tǒng)規(guī)定順序，一次性完成既定操作。例如陜西安康的110 kV東郊變、冷水變和高新變采用的便是該業(yè)務(wù)系統(tǒng)。采用預(yù)制艙式設(shè)計(jì)，所有的二次設(shè)備由智能設(shè)備、輔助設(shè)施等組成有機(jī)整體，實(shí)行一體化設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試，極大地降低了變電站運(yùn)行中存在的協(xié)調(diào)問題，真正做到“誰安裝、誰調(diào)試”“誰驗(yàn)收、誰維護(hù)”。

4.3 加強(qiáng)智能變二次系統(tǒng)研發(fā)

智能變電站二次系統(tǒng)的重點(diǎn)在于“新一代”和“智能”，以高效控制、數(shù)據(jù)辨識(shí)、站域保護(hù)、時(shí)間同步、操作可靠為特點(diǎn)，自動(dòng)完成信息的測量、采集、計(jì)量、控制、檢測和共享，采用預(yù)置式光纜電纜混合模式，打造系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局緊湊、裝備高新先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)低碳環(huán)保、測度調(diào)控一體的新一代智能變電站，實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。

4.4 被動(dòng)選擇轉(zhuǎn)為主動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備研制

現(xiàn)階段智能變電站的基本架構(gòu)可以合理采用GIS室內(nèi)SF6集成式智能隔離短路器，110 kV雙母線接線，SF6氣體絕緣母線，10 kV采用常規(guī)小車式開關(guān)柜等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能變電站智能終端合并單元一體化、調(diào)試科學(xué)化。智能變電站要結(jié)合數(shù)字化變電站的技術(shù)，更側(cè)重運(yùn)行和管理，要由傳統(tǒng)的被動(dòng)選擇轉(zhuǎn)為主動(dòng)引導(dǎo)設(shè)備研制。

4.5 實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”電力行業(yè)的升級

智能化變電站除了講究站內(nèi)信息，比如電壓電流遙測值和開關(guān)遙信量的數(shù)字化外，更應(yīng)注重信息共享化、調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)化和基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的操作程序化、差動(dòng)保護(hù)分布化以及工程建設(shè)的實(shí)際化、技術(shù)改造的有效化。升級更應(yīng)注重站控層、間隔層和過程層各方面的優(yōu)化運(yùn)行和有效維護(hù)。形成以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)為代表的高新信息技術(shù)+傳統(tǒng)變電站的新一代智能變電站。

5 結(jié)語

目前，國家對智能化變電站建設(shè)的重視程度日益加深，這已經(jīng)上升為國家高度關(guān)注的新形態(tài)，且特高壓電網(wǎng)建設(shè)也成了我國在國際舞臺(tái)上的一張名片，而這都離不開智能化變電站的技術(shù)支持。它不僅是智能電網(wǎng)的基石和重要支撐，更是承載和推動(dòng)新一輪能源革命的基礎(chǔ)平臺(tái)。近年來，我國一直在堅(jiān)定地推進(jìn)智能變電站建設(shè)，現(xiàn)階段的建設(shè)成果在國際推廣中具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和兼容性。在當(dāng)前以及未來的一段時(shí)期內(nèi)，我國應(yīng)當(dāng)大力開展智能變電站配置工具和配置文件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化工作。同時(shí)未來智能變電站將助力實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與特高壓骨干電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展、電網(wǎng)與用戶友好互動(dòng)，從而促使智能電網(wǎng)更好地為國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

[1]田鵬.對智能變電站運(yùn)行維護(hù)常見問題的研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2014（13）：140-141.

[2]郭威.淺析智能變電站技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行維護(hù)中存在的問題[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（24）：198.

[3]謝喆.智能變電站自動(dòng)化設(shè)備的調(diào)節(jié)及運(yùn)行維護(hù)研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)月刊，2015（12）：98-99.

[4]蘇文遠(yuǎn).智能變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)研究[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2014（12）：155-156.

Research on operation and maintenance technology of intelligent substation

Wang Chenjia, Zhao Yuru
（Ankang Power Supply Company of State Grid Power Company in Shaanxi Province, Ankang 725000, China）

With the development of the electric power industry, the future development trend of substation is more intelligent and digital. Compared with the traditional substation, intelligent substation has more performance advantages beyond and across the traditional substation, but with more and more promotion and popularization of intelligent substation, the problem of information security and operation stability of substation which not easy to find has slowly surfaced. In this paper, the basic theory of intelligent substation was taken as the starting point, and the characteristics of Smart Substation different from the traditional substation were analyzed, to explore its existing problems. Finally, aiming at these problems, and based on the effective operation and maintenance measures of intelligent substation, the development trend of intelligent substation in the future was forecast.

intelligent substation; operation and maintenance; technical measures; development trend; Internet +

王琛佳（1990— ），女，陜西西安，本科，助理工程師；研究方向：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維及二次檢修。