變電站智能化改造及運維研究

沈永紅 馮偉 馮梅

摘要：隨著電網(wǎng)的進步，智能化變電站正在逐漸取代傳統(tǒng)變電站，智能變電站的基本功能包括信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化，能夠自動進行信息的收集、測量、控制及保護，技術(shù)更加先進、可靠及環(huán)保。因此智能化變電站便是電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢，也是運維工作人日常工作的主要內(nèi)容?；诖?，本文主要分析了變電站智能化改造及運維。

關(guān)鍵詞：變電站智能化改造及運維

中圖分類號：TM63 文獻標(biāo)識碼：A

引言

加強智能化電網(wǎng)的建設(shè)是現(xiàn)階段智能化變電站的首要工作目標(biāo)，也會是國家發(fā)展的基本方針。因此需不斷加大智能化變電站運行維護工作中的管理力度，對設(shè)備運行情況進行實時監(jiān)控，并通過多種方式提高技術(shù)人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)，進一步為智能化變電站運行維護工作營造良好的環(huán)境。

1智能變電站的定義

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化和信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、檢測、測量、控制和保護等基本功能。還具備支持遠程控制、智能調(diào)節(jié)和在線決策分析等高級功能的變電站。智能化變電站通常可認(rèn)為由三大智能系統(tǒng)構(gòu)成，分別是實現(xiàn)保護、控制、測量和通信的綜合自動化系統(tǒng)、實現(xiàn)一次設(shè)備各種運行數(shù)據(jù)實時在線監(jiān)測的系統(tǒng)和實現(xiàn)變電站內(nèi)運行輔助設(shè)施實時監(jiān)測的智能輔助系統(tǒng)。本文著重論述智能變電站綜合自動化系統(tǒng)與傳統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和設(shè)備上發(fā)生的變化。

2智能變電站的典型結(jié)構(gòu)

智能變電站的典型結(jié)構(gòu)一般包括三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，三層分為設(shè)備層、間隔層和站控層;兩網(wǎng)主要指站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)。過程層包含有一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成的智能設(shè)備、合并單元（以下簡稱 MU）和智能終端（以下簡稱 ST）。站控層主要指通信系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)和調(diào)度自動化等子系統(tǒng)，用于全站或一個以上一次設(shè)備的測量和控制，包含數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視（SCADA）、操作閉鎖以及電能量采集、保護信息管理和同步相量采集等功能。間隔層一般包括測控裝置、繼電保護裝置等設(shè)備，實現(xiàn)與各種智能傳感器、遠方輸入/輸出設(shè)備和控制器之間的通信[1]。

3變電站智能化改造

3.1 設(shè)備安裝

（1）中、高壓控制柜：采集電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電度等遙測信息，以及開關(guān)位置、手車位置、綜合保護裝置（如速斷保護、過流保護、零序保護）等遙信量。

（2）變壓器：監(jiān)測變壓器線圈溫度和風(fēng)機狀態(tài)，實現(xiàn)對變壓器溫度非電量遙測量的采集;通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接頭擋位來調(diào)節(jié)電壓，實現(xiàn)遙調(diào)功能。

（3）低壓控制柜和饋線開關(guān)：通過數(shù)字儀表對低壓控制柜的電力數(shù)據(jù)以及運行狀態(tài)進行采集，并加裝遙控單元，用于實現(xiàn)遠程控制。

（4）電容補償柜：實時監(jiān)測有功功率、無功功率、視在功率以及功率因數(shù)，實現(xiàn)電容器自動投切，增加閾值遠程調(diào)控功能。

（5）交、直流屏：通過加裝檢測模塊，實現(xiàn)交、直流數(shù)據(jù)的遙測量采集、電池出口電壓和電池組保護信號（如：過壓、欠壓等）采集。

（6）計量表：采集各計量裝置的電量數(shù)據(jù)。

（7）其他重點位置（視不同區(qū)域的變電站而定）。

3.2 圖像及模型

根據(jù)需要，利用攝像頭拍攝的圖像，編寫識別算法，識別是否有異常損壞，檢驗進站人員安全用品的穿戴情況，并向監(jiān)控平臺上傳告警信號，同時對現(xiàn)場設(shè)備情況進行視頻備份，便于問題處理時的追溯。為進一步提高運維水平，可以利用 BIM 技術(shù)，對變電站進行3D 建模，將實際變電站進行 1：1 數(shù)字孿生模擬，實現(xiàn)變電站設(shè)備全壽命周期管理。通過數(shù)字模擬，結(jié)合變電站運維數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的狀態(tài)反饋，提高運維的工作質(zhì)量與工作效率。深入建模后，可以模擬人員進行設(shè)備巡視，運維人員無須到達現(xiàn)場，僅從數(shù)字孿生圖中即可查看各項運行數(shù)據(jù)，提升變電站安全性能和巡查效率[2]。

3.3傳輸顯示

各項采集終端安裝完成后，將數(shù)據(jù)通過安全的網(wǎng)絡(luò)通道接入智能調(diào)控平臺進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)變電站集控監(jiān)測。當(dāng)發(fā)生遙測值越限或者信號異常，平臺出現(xiàn)告警信號推送，運維人員當(dāng)即遠程或者現(xiàn)場處理問題，保證設(shè)備正常使用。

4智能化變電站運行維護的相關(guān)要求

4.1提高基礎(chǔ)設(shè)備的安裝技術(shù)以及安裝質(zhì)量

智能化變電站的運行效率要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)變電站，但由于其高度智能化、系統(tǒng)化以及數(shù)字化的特點，在安裝時的技術(shù)要求也要高于傳統(tǒng)設(shè)備。因此對于掌握智能化變電站安裝技術(shù)的人員，企業(yè)需保證其具有極高的專業(yè)素養(yǎng)，以負(fù)責(zé)、認(rèn)真的態(tài)度開展安裝工作，確保安裝流程的正確性，進而提高系統(tǒng)的安全性。

4.2智能一次設(shè)備巡視維護注意事項

首先，對合并單元的運行維護注意事項進行分析。合并單元的運行維護需要查看設(shè)備是否存在告警信息，主要體現(xiàn)在 GPS 核對時間不準(zhǔn)確致使 GPS 發(fā)生失步和失穩(wěn)的不良情況。主要因素為 GPS 核對時間過程發(fā)生中斷、采樣的光纖通道中斷或者合并單元自身存在故障問題等。其次，對電子互感器的運行維護展開分析。電子互感器的最主要作用便是對電網(wǎng)系統(tǒng)范圍之內(nèi)的電流和電壓進行有效測量，同時電子官氣屬于光、機、電三者結(jié)合的產(chǎn)品，其主要組成部分包括電子傳感器、采集器以及專門的屏蔽線等。查看電子互感器外觀是否完好，接線是否穩(wěn)定以及線路間是否存在斷路等不良情況等，通過上訴措施判斷電子互感器是否處于正常運行狀態(tài)下。最后，對交換機及智能終端的維護展開分析。對交換機維護來說，如果發(fā)生故障應(yīng)該及時分析原因，并且可以重啟嘗試，如果重啟沒有任何效果，可以安排專門的檢修人員進行全面檢修[3]。

4.3智能二次設(shè)備巡視維護要點

第一，不能夠單獨使用壓板，否則會致使 G00SE 報文無法準(zhǔn)確地接受和傳送，進而不能夠進行網(wǎng)絡(luò)連接。第二，在對保護裝置進行調(diào)試的過程中，應(yīng)將裝置和智能終端涉筆的檢修壓板一同應(yīng)用，確保二者在相同的時間在同一試驗狀態(tài)中。第三，如果三個裝置同時發(fā)生問題，一次智能使用一個裝置的檢修壓板，任何一個設(shè)備都不能在不進行保護的狀態(tài)下運行[4]。其次，通訊控制器的保護。對通訊控制器進行維護，智能化變電站通訊正常是確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的前提，因此，維護的重心在于設(shè)備運行情況是否正常，主機或者單機的值班等是否良好。調(diào)度過程中需要進行全面檢查，確保每一層序開啟以及退出都能夠通過后臺穩(wěn)步操縱。

4.4 提高技術(shù)人員的專業(yè)水平

智能化變電站的運行具有高度的自動化水平，實行全天不間斷的自動監(jiān)控，這在無形中提高了系統(tǒng)維護的難度。一旦技術(shù)人員沒有及時補救上述問題，就會產(chǎn)生不可挽回的損失。為改善這一問題，在實際工作時，可以通過多種方式提升技術(shù)人員的問題應(yīng)對能力，例如召開專題講座，定期組織知識競賽等。

結(jié)束語

智能變電站是極具發(fā)展前景的一項綜合技術(shù)，是未來變電站建設(shè)的趨勢。從當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀看，盡管智能變電站技術(shù)還存在一些不足，但選用的風(fēng)險遠小于當(dāng)年油田選用綜合自動化變電站的風(fēng)險。應(yīng)本著積極準(zhǔn)備，循序漸進的方式，擇機建設(shè)一座智能變電站，不斷積累運行經(jīng)驗，為打造永恒電力，助力百年油田提供強大的技術(shù)支撐。

參考文獻

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[2] 鄒志榮， 臧正曉， 吳暉， 張創(chuàng)奧， 南葉健，林周良.關(guān)于智能化變電站監(jiān)控與運維的研究 [J]. 科技風(fēng) ，2019（27）：173.

[3]金坤.人工智能技術(shù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用 ，2020，37（02）：84-85.

[4] 江文俊，周琳.智能變電站運維常見問題及解決思路[J].決策探索 （ 中 ），2020（08）：44.

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