智能化技術(shù)在變電運(yùn)維技術(shù)中的應(yīng)用研究

鄭磊

（鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）高瑞電力有限公司，河南 新密452371）

到現(xiàn)在為止，國(guó)內(nèi)變電運(yùn)維技術(shù)不管是在硬件方面或者在軟件水平上，相比發(fā)達(dá)國(guó)家，還有很大差距，因此，必須不斷進(jìn)行優(yōu)化，倘若上述問(wèn)題無(wú)法處理好，必然會(huì)嚴(yán)重影響到我國(guó)的變電自動(dòng)維護(hù)工作，鑒于此，探討了智能化技術(shù)在變電維護(hù)中的應(yīng)用問(wèn)題。

1 變電運(yùn)維中智能化體系結(jié)構(gòu)

通過(guò)分析可知，智能化體系結(jié)構(gòu)在其中主要包括以下三部分：過(guò)程層、間隔層以及站控層。其中，對(duì)于過(guò)程層來(lái)說(shuō)，它主要由變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器等相關(guān)設(shè)施組成，是智能化技術(shù)一次元件的總稱(chēng)。對(duì)于間隔層而言，它屬于整個(gè)系統(tǒng)的二次設(shè)備，主要由以下設(shè)備組成：保護(hù)、監(jiān)測(cè)以及測(cè)控裝置。對(duì)于站控層，其主要由以下幾部分組成：控制、通信系統(tǒng)，這是整個(gè)系統(tǒng)中最高級(jí)的智能管理設(shè)施。它負(fù)責(zé)一系列的智能化操作，例如設(shè)備監(jiān)控、信息交互、數(shù)據(jù)搜集等。

2 智能化技術(shù)在變電運(yùn)維技術(shù)中的主要特點(diǎn)

2.1 監(jiān)測(cè)范圍更廣泛。正是由于該特點(diǎn)，使得智能化技術(shù)貫穿于變電運(yùn)維系統(tǒng)，與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)比來(lái)說(shuō)，該技術(shù)的覆蓋范圍更廣。既可以對(duì)變電站的各方面信息資料進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外還可以檢測(cè)到家庭用電情況。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。傳統(tǒng)變電站主要是以總線(xiàn)為基礎(chǔ)，并且其監(jiān)測(cè)是單向的，而智能化變電運(yùn)維技術(shù)卻克服了上述問(wèn)題，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有快速性、實(shí)時(shí)性以及雙向性，表現(xiàn)出非常突出的人性化、高智能化，能夠根據(jù)需要獲得變電設(shè)備的運(yùn)行信息，同時(shí)還能夠自動(dòng)作出評(píng)估，可以對(duì)整個(gè)變電系統(tǒng)中是否具有隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且作出相應(yīng)的預(yù)警提示。

3 變電運(yùn)維技術(shù)中智能化技術(shù)管理

3.1 對(duì)設(shè)備管理模式的要求?，F(xiàn)在變電站設(shè)備的管理工作主要由電網(wǎng)部門(mén)安排專(zhuān)門(mén)的職工來(lái)負(fù)責(zé)，電網(wǎng)部門(mén)是按照運(yùn)行需求來(lái)選擇其到底采用哪一種運(yùn)行方式。因此，受到技術(shù)水平以及管理方法等方面的制約，對(duì)設(shè)備的技術(shù)運(yùn)用以及管理兩個(gè)方面是分開(kāi)的，使得變電運(yùn)維存在著一些不足之處。首先，多余的運(yùn)行方式。為進(jìn)一步提高電網(wǎng)供電的可靠性，在沒(méi)有充分掌握變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的條件下，操作人員通常會(huì)選擇多余的操作。其次，相對(duì)較高的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)樯鲜鰞蓚€(gè)環(huán)節(jié)是分開(kāi)進(jìn)行的，從而導(dǎo)致操作者無(wú)法充分把握設(shè)備工況，從而使得設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。而引入智能化變電技術(shù)之后，管理者可以根據(jù)自己的需要實(shí)時(shí)獲取設(shè)備工況相關(guān)信息，若發(fā)生問(wèn)題，設(shè)備能夠及時(shí)將預(yù)警信息發(fā)送給管理者，由此可以明顯提高管理效率。

3.2 對(duì)信息保障體系的要求。變電運(yùn)維中上述三個(gè)層面（間隔層、過(guò)程層、站控層）都對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著較高的需求，且電網(wǎng)也需求信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。因此，在電網(wǎng)建設(shè)中，需要得到信息保障體系的支持。信息技術(shù)能夠?yàn)殡娋W(wǎng)建設(shè)、變電運(yùn)維提供先進(jìn)的工具，同時(shí)該系統(tǒng)是涵蓋了智能變電運(yùn)維與電網(wǎng)的系統(tǒng)，因此必須擁有良好的信息傳輸方式與訪(fǎng)問(wèn)途徑。但目前的智能變電運(yùn)維技術(shù)根本無(wú)法滿(mǎn)足上述要求，究其根由，主要是由于電網(wǎng)中信息系統(tǒng)不夠完善、各個(gè)信息相互分離所致。

4 應(yīng)用中面臨的主要問(wèn)題

智能化變電運(yùn)維技術(shù)在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，然而，該項(xiàng)技術(shù)當(dāng)前仍然停留在初級(jí)階段，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中仍舊面臨很多問(wèn)題，從而也直接影響到該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用。

4.1 智能互感器保護(hù)反應(yīng)比較緩慢，需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間。智能電子互感器主要是從其內(nèi)部把信息傳輸至交換器或測(cè)控裝置中，中間包含單元合并的環(huán)節(jié)，由此，其存在大量中間環(huán)節(jié)，相對(duì)于一般智能互感器，其數(shù)據(jù)傳送時(shí)間將有所增加。不僅如此，對(duì)智能變電系統(tǒng)終端的保護(hù)處理同樣會(huì)使其保護(hù)時(shí)間有所延長(zhǎng)。與傳統(tǒng)變電站對(duì)比來(lái)說(shuō)，智能終端、光纖數(shù)據(jù)傳輸與單元合并過(guò)程須較長(zhǎng)延時(shí)性，整體而言，其保護(hù)延長(zhǎng)時(shí)間大約為6.5ms。

4.2 相對(duì)較差的穩(wěn)定性和安全性。長(zhǎng)期以來(lái)，電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，始終將變電設(shè)備使用的穩(wěn)定性與安全性放在首位，但是智能化變電維護(hù)技術(shù)在這兩個(gè)方面的表現(xiàn)卻不盡人意。

首先，安全性不是很好。傳統(tǒng)變電站往往采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信模式，相較于該技術(shù)有著較高的安全性，其交互機(jī)制表現(xiàn)出顯著性局部的特點(diǎn)。一般該技術(shù)主要通過(guò)對(duì)等的信息溝通方式，能夠在局域網(wǎng)內(nèi)使全部的IED 信息統(tǒng)一起來(lái)，如果不及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)資料采用科學(xué)合理的防護(hù)措施，則當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)中任何一點(diǎn)局域網(wǎng)被破壞，必然要對(duì)整個(gè)變電系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面作用。變電系統(tǒng)中的IED 是沒(méi)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接特點(diǎn)的，因此設(shè)備相互間也沒(méi)有相應(yīng)的間隔點(diǎn)，針對(duì)上述問(wèn)題，需要通過(guò)相關(guān)軟件來(lái)進(jìn)行防護(hù)，這一點(diǎn)是非常關(guān)鍵的。所以，IED 集控體系會(huì)影響到變電系統(tǒng)的安全。變電系統(tǒng)中的各項(xiàng)功能能夠通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)完成，由此可知，軟件信息的安全性在其中扮演著非常關(guān)鍵的角色。從上述來(lái)看，安全體系關(guān)系著整個(gè)變電系統(tǒng)的安全性，即使截止到現(xiàn)在，智能化變電運(yùn)維技術(shù)的安全性仍然較差。

其次，相對(duì)較差的穩(wěn)定性。其中的互感器為有源電子，因此它的中間必須配備相應(yīng)的有源電子元件才能發(fā)揮作用，由此必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響。除此以外，光學(xué)互感器同樣無(wú)法擺脫外界條件的干擾，同樣會(huì)影響到其穩(wěn)定性，究其根由，關(guān)鍵是由于光纖和玻璃之間的連接存在問(wèn)題。不僅如此，高壓電子互感器在運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)受到電磁場(chǎng)以及輸送路徑的影響，并會(huì)對(duì)信號(hào)的傳送產(chǎn)生負(fù)面作用，將導(dǎo)致波段急畸形變化、波的不穩(wěn)定性等結(jié)果。針對(duì)以上各個(gè)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)合理的措施進(jìn)行保護(hù)。

5 維護(hù)策略及其發(fā)展趨勢(shì)

5.1 繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)。首先，在光纖中完成信息的輸送。一般光纖通信技術(shù)用于變電運(yùn)維一次設(shè)備中，可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行就地轉(zhuǎn)化，從而為數(shù)字化傳輸方式提供了良好的條件，而保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)接收主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息接收繼電保護(hù)功能也可以完美實(shí)現(xiàn)。其次，在數(shù)字保護(hù)下測(cè)試方法得以使用。規(guī)范制度的嚴(yán)格執(zhí)行是繼電保護(hù)的前提，其中的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備是保護(hù)測(cè)試儀，這個(gè)環(huán)節(jié)通常是使用單對(duì)單或單對(duì)多的模式，采用兩條光線(xiàn)網(wǎng)線(xiàn)，然后通過(guò)保護(hù)測(cè)試儀器的連接來(lái)完成相應(yīng)的測(cè)試工作。

5.2 提高穩(wěn)定性和安全性。結(jié)合上文所述問(wèn)題，今后應(yīng)當(dāng)完善智能變電運(yùn)維技術(shù)，重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn)：首先，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)該在采用微型機(jī)器和電子技術(shù)的前提條件下，把電波圖和電壓關(guān)合閘進(jìn)行有效結(jié)合，在確定時(shí)間的條件下確保電網(wǎng)電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。其次，采用微機(jī)技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的工況，且及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)把握這一運(yùn)行要點(diǎn)。再次，合理運(yùn)用自我監(jiān)測(cè)功能，全面監(jiān)控變電運(yùn)維系統(tǒng)，尤其是應(yīng)當(dāng)監(jiān)控好斷路器，監(jiān)測(cè)到不正?，F(xiàn)象以后應(yīng)當(dāng)盡快預(yù)警，及時(shí)告訴操作者，便于工作人員采取應(yīng)對(duì)措施，在引入斷路器系統(tǒng)的前提條件下，通過(guò)智能控制器來(lái)檢測(cè)其中的二次設(shè)備運(yùn)行情況，以充分確保運(yùn)維系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。最后，針對(duì)電子互感器，應(yīng)按照其具體型號(hào)采取相應(yīng)的維修措施，及時(shí)處理好故障。

5.3 加入二次系統(tǒng)。智能化變電運(yùn)維二次系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，時(shí)間有序、操作穩(wěn)定、控制效率相對(duì)較高等。如果在其中配備二次系統(tǒng)，可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)采集與材料的效率，實(shí)現(xiàn)更加可靠低控制功能，能夠明顯提高變電站的智能化水平。

5.4 主動(dòng)引導(dǎo)智能設(shè)備的研制。當(dāng)前，智能化變電運(yùn)維主要使用以下幾種技術(shù)：SF6 氣體母線(xiàn)采用絕緣線(xiàn)體、10kV 小車(chē)式常規(guī)開(kāi)關(guān)柜技術(shù)等，在智能化變電運(yùn)維終端實(shí)現(xiàn)將單元合并一體化和科學(xué)化。把智能化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)相互融合，集中運(yùn)用于變電運(yùn)維技術(shù)內(nèi)，使系統(tǒng)的管理和運(yùn)行作為側(cè)重點(diǎn)，這就是主動(dòng)引導(dǎo)智能設(shè)備的研制，而不是傳統(tǒng)的被動(dòng)選擇。

綜上所述，今后智能化技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用必然會(huì)越來(lái)越廣泛，這是一大趨勢(shì)。智能化變電運(yùn)維技術(shù)既可以?xún)?yōu)化變電站運(yùn)維工作，還會(huì)從技術(shù)的層面為自動(dòng)化技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)提供堅(jiān)實(shí)的保障。盡管該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中仍然存在著許多技術(shù)性問(wèn)題，但其帶來(lái)的益處是不容忽視的，以后應(yīng)提高操作人員的技術(shù)素養(yǎng)，采取更加科學(xué)合理的方法，妥善處置運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，不斷提高電網(wǎng)的運(yùn)維效率。