新一代智能變電站變電設備狀態(tài)評估大數據分析展望

游金華

摘 要：與傳統(tǒng)智能變電站相比，新一代智能變電站加入了大量新設備和新技術，多應用電子式互感器，主接線形式和設備配置經過了充分優(yōu)化，全站無建筑物，所有建筑物均轉化為預制艙方案，模塊化建設集中程度較高，進一步縮小了占地面積，具有高度智能化、光纖化、電子化的特點，同步實現了繼電保護遠方操作功能，后期運行維護方便，在減少運營成本的同時，也大大提高了電網供電能力和安全運行水平。本文簡析了新一代智能變電站變電設備概況，并指出了新一代智能變電站變電設備狀態(tài)評估的大數據分析展望。

關鍵詞：智能變電站；變電設備；狀態(tài)評估；大數據分析

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0174-01

智能變電站是指采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，無需人工進行數據的收集、檢測、計算與核對等主要流程，與此同時，特殊情況下還能實現電網的同步調控、智能管控、在線研究決斷、多部門調動等更高級別功效的變電站。高壓設備智能化是智能變電站的重要特征，也是智能變電站區(qū)別于常規(guī)變電站的主要標志之一。新一代智能變電站設備的投運，進一步優(yōu)化了電網網架結構，為地區(qū)提供一個有力的電源支撐，滿足新增用電需求，增強迎峰度夏、迎峰度冬等用電高峰時期的電網負荷轉移能力，有效提高電網供電安全性、可靠性、經濟性，也為經濟社會發(fā)展提供更加堅強可靠的電力保障。新一代智能變電站的主要特征是“集成化智能設備與一體化業(yè)務系統(tǒng)”是先進適用設備技術的集成應用。

1 新一代智能變電站變電設備概況

智能變電站有著常規(guī)變電站同樣的基本屬性，它是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來。智能電網是中國當前的一項戰(zhàn)略決策，也是未來電網的發(fā)展方向，智能變電站作為智能電網建設的重要組成部分，有著“技術更先進、供電更可靠、設備更集成、生產更低碳、運行更環(huán)保”的突出優(yōu)勢。智能化一次設備通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段可實現變電設備智能化、二次設備網絡化、變電站系統(tǒng)信息化，支持電網實時自動控制，智能調節(jié)，在線分析協(xié)同互動，使發(fā)電、輸電、配電到用戶設施的整體效率提高。同時將極大地滿足個別地區(qū)用電緊張的局面，并與多個變電站實現手拉手供電。最初國內的智能化變電站最多只能稱作數字化變電站，只將二次保護系統(tǒng)換成光纖傳遞，一次設備處數字化采集。隨著科技的發(fā)展，新一代智能化變電站已逐步實現自動滿足負荷自動調度、自動投切排除故障、自動節(jié)能，真正人機對話、物聯網，實現運行調度無人化。

智能變電站是科技發(fā)展的必然，主要分為智能化一次設備、層次化繼電保護以及運維支持技術。簡單地說，就是把變電站人性化，在負荷增加的情況下，變電站送出的電會隨之增加，在負荷減少的情況下，送出的電會隨之減少，確保做到能源節(jié)約。

智能設備必須具備先進性、環(huán)保性、高可靠性以及集成性等特征，并且采用標準的數字化、信息化接口，從而實現在線監(jiān)測和測控保護技術相融合。圖1顯示了智能設備都包含了哪些電氣設備，可以看出一次設備與其他智能組件的有機結合，組成一套完整的智能設備。其中，光電互感器為智能化一次設備提供了基礎，智能組件是對一次設備進行測量、控制、保護、計量、檢測等一個或多個二次設備的集合。被檢測到的信號以及被控制的操作驅動裝置均采用微機處理器和光電技術，換句話說就是將繼電保護等二次設備數字化，并且集中到智能組件內，從而大大簡化了常規(guī)的控制回路結構，同時取代了傳統(tǒng)的導線連接方式。

智能組件的通信包括在10千伏2號電桿上安裝智能監(jiān)拍裝置，監(jiān)拍多條10千伏電纜集中布置的快速通道。該裝置采用光伏組件發(fā)電，利用4G無線通信傳輸信號，裝置可按指令鎖定超高、大型等近電目標施工機械，上傳并報警。大量采用了智能組件，將有效緩解地區(qū)電力供應緊張局面。同時，，相比常規(guī)變電站，智能變電站更為智能、節(jié)能和人性化，提高了電網供電能力和安全運行水平。SwLight開關柜 “熱點”熒光光纖測溫系統(tǒng)，做為智能組件一部分，和智能開關柜一體化，通過了型式試驗，目前這類產品已經在變電站、水電站、智能開關柜等領域大量應用。

2 新一代智能變電站變電設備狀態(tài)評估大數據分析展望

2.1 大數據應用將改變智能變電站變電設備未來

隨著大數據時代的到來，我們需要挖掘的不是追溯如何發(fā)生的因果，而是事物之間的相關性。為盡快的適應這種變化，新一代智能變電站應創(chuàng)建大數據監(jiān)控平臺，積極探索“大數據管電”，建設智能變電站變電設備火災監(jiān)控大數據。變電設備監(jiān)控大數據平臺，精準對焦變電設備運行時容易出現的短路、過載等不安全行為和不合格變電設備，實現了短路、過載安全保護；變電設備故障實時監(jiān)控；用電數據分析預警；用電安全系數評估，有效降低了電氣火災發(fā)生率。依托大數據平臺，實時監(jiān)控轄區(qū)內臺變和線路運行情況，全面消除影響線路安全運行的隱患和設備缺陷，根據變壓器容量、負荷情況分析、診斷重、過載臺區(qū)，并組織工作人員對變電設備進行摸排，制定有針對性的整改措施，采取線路升級改造及臺變增容改造、轉移負荷、檢修線路等舉措，全力保障變電設備的可靠性。

2.2 大數據時代的到來，變電設備將變得更加智能化

新一代智能變電站變電設備的智能化，可實現在線監(jiān)測，建立智能巡檢系統(tǒng)；輔助系統(tǒng)智能化；建立一體化數據平臺，實現變電站分布式狀態(tài)估計、變電站智能告警和故障診斷分析、變電站設備狀態(tài)診斷和預警等高級應用功能。隨著變電設備智能化的發(fā)展進程，變電站將實現全天候無人值守，變電設備區(qū)的運行狀態(tài)及人防安全措施等，都亟待“天眼”保持最大限度不留死角。為進一步滿足無人值班變電站的視頻監(jiān)控要求，變電站將實施全高清網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝，使安全管理水平又邁上了一個新臺階。

2.3 新一代智能變電站在追求效益最大化時離不開大數據

隨著大數據分析在新一代變電站變電設備狀態(tài)評估中的應用，規(guī)模日益擴大的輸變電設備需要管理的提升和規(guī)模效應，對狀態(tài)評價工作提出了新的要求，于是以此作為評價依據，出現了在線監(jiān)測、帶電監(jiān)測、離線試驗和運行環(huán)境。通過狀態(tài)信息的提取，出現了數據量大、透明度低，無效數據多的狀況，所以有些利益相關方寧愿不分享這些數據。大數據平臺可以實現設備狀態(tài)實時評價、設備可靠性和風險評估、設備故障預警、支撐在線評價體系。大數據平臺通過提供流計算、內存計算、批量計算等多種分布式計算技術，數據存儲采用分布式文件系統(tǒng)、分布式數據庫等存儲架構，滿足不同實效性的計算需求。流計算支持實時處理，如在線數據實時處理、預警。內存計算支持交互性分析，如在線統(tǒng)計、診斷等交互功能。批量計算支持大批量數據的離線分析，如歷史數據報表分析。

總而言之，新一代智能變電站變電設備經過SG168工程、SG-ERP建設，已建成結構化、非結構化、海量歷史/準實時、電網空間四類數據平臺，有效支撐企業(yè)數據共享融合、分析決策系統(tǒng)建設、實時采集站內設備的狀態(tài)數據、進行綜合的診斷分析和全壽命評估，已成為智能變電站建設不可或缺的重要組成部分。

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