超高壓智能化變電站運(yùn)維技術(shù)研究

摘""要：超高壓變電站能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控、故障診斷及遠(yuǎn)程控制，提升電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。下面以超高壓智能變電站為研究對(duì)象，在說(shuō)明維護(hù)變電站運(yùn)行所具有現(xiàn)實(shí)意義的前提下，深入討論了變電站適用的運(yùn)維技術(shù)，具體包括智能巡檢、程序化操作、智能安防等。希望能夠給人以啟發(fā)，降低設(shè)備故障對(duì)變電站運(yùn)行的影響，使超高壓變電站的價(jià)值得到最大化實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：智能變電站""超高壓""運(yùn)行維護(hù)""智能安防

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73

Research"on"Operation"and"Maintenance"Technology"of"Ultra-High"Voltage"Intelligent"Substations

MA"Lidong""YIN"Lingxiang

Ultra"High"Voltage"Company"of"State"Grid"Ningxia"Electric"Power"Co.，"Ltd.，Yinchuan，"Ningxia"Hui"Autonomous"Region，"750004"China

Abstract："Ultra-high"voltage（UHV）"substations"can"achieve"automatic"monitoring，"fault"diagnosis，"and"remote"control，"improving"the"safety"and"reliability"of"the"power"system."The"article"takes"UHV"intelligent"substations"as"the"research"object，"and"on"the"premise"of"explaining"the"practical"significance"of"maintaining"the"operation"of"substations，"deeply"discusses"the"operation"and"maintenance"technologies"applicable"to"substations，"including"intelligent"inspection，"programmed"operation，"intelligent"security，"etc."It"is"hoped"to"inspire"people，"reduce"the"impact"of"equipment"failures"on"the"operation"of"substations，"and"maximize"the"value"of"UHV"substations.

Key"Words："Intelligent"substation;"Ultra-high"voltage;"Operation"and"maintenance;"Intelligent"security

超高壓變電站是組成現(xiàn)代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，主要用于高電壓電力的轉(zhuǎn)換和分配，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控、故障診斷及遠(yuǎn)程控制，提升電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。從某種程度上說(shuō)，超高壓變電站的誕生不僅提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還推動(dòng)了智能電網(wǎng)的發(fā)展。鑒于此，圍繞對(duì)變電站能否發(fā)揮作用有直接影響的運(yùn)維工作展開(kāi)研究很有必要，其是進(jìn)一步提高變電站智能化、自動(dòng)化程度的關(guān)鍵。

1""維護(hù)變電站的意義

變電站運(yùn)維的主體是少人值守或無(wú)人值守的變電站，對(duì)象是變電站內(nèi)部設(shè)備，目的是保證設(shè)備正常運(yùn)行，使變電站能夠充分發(fā)揮作用。該項(xiàng)工作的作用主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：首先，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控+故障預(yù)警、快速響應(yīng)+故障處理，提高設(shè)備安全性與系統(tǒng)穩(wěn)定性；其次，通過(guò)智能化操作與維護(hù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策支持，提升設(shè)備管理水平和運(yùn)維工作效率；最后，通過(guò)動(dòng)態(tài)資源配置、促進(jìn)新能源接入，增強(qiáng)系統(tǒng)適應(yīng)性，使系統(tǒng)更加靈活[1]。由此可見(jiàn)，變電站運(yùn)維和民生、電力公司運(yùn)營(yíng)質(zhì)量及效益密切相關(guān)，應(yīng)提高對(duì)運(yùn)維工作的重視力度，以此為變電站運(yùn)行穩(wěn)定性、人員安全提供保障。針對(duì)智能變電站內(nèi)部設(shè)備所開(kāi)展運(yùn)維工作的框圖如圖1所示。

2""變電站日常運(yùn)維技術(shù)要點(diǎn)說(shuō)明

2.1""智能巡檢

針對(duì)變電站所開(kāi)展運(yùn)維工作，應(yīng)將重心放在運(yùn)維巡視上，通過(guò)定期巡視，對(duì)設(shè)備情況加以了解。記錄巡視數(shù)據(jù)的過(guò)程如圖2所示。

智能巡檢系統(tǒng)是以巡檢機(jī)器人為核心，通過(guò)將機(jī)器人與安全、防火、自動(dòng)調(diào)度、無(wú)人機(jī)、視頻等多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的方式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站狀態(tài)，為運(yùn)維人員開(kāi)展日常工作提供可靠參考的系統(tǒng)[2]。在建設(shè)該系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的安全性、集成度，基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將不同子系統(tǒng)整合成為受集中控制中心管控的一個(gè)整體，控制中心可經(jīng)由專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)分配指令，遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)的運(yùn)行，確保子系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮作用。為進(jìn)一步突出機(jī)器人在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)，需提高對(duì)管理模塊的重視力度，優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)方案，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置包括電子地圖、任務(wù)管理在內(nèi)的多項(xiàng)功能。另外，還可以通過(guò)手動(dòng)遙控、遙控或是自動(dòng)操作進(jìn)行遙檢監(jiān)視，并依靠功能鍵控制機(jī)器人完成各項(xiàng)任務(wù)。在確認(rèn)巡檢結(jié)果方面，需要提供的功能有核實(shí)任務(wù)、瀏覽巡檢結(jié)果、確認(rèn)警告、生成報(bào)告，以便運(yùn)維人員及時(shí)、全面地了解變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)主界面所顯示信息，判斷是否存在運(yùn)行狀態(tài)異常的設(shè)備，盡快前往現(xiàn)場(chǎng)并對(duì)故障設(shè)備加以維修，避免造成無(wú)法挽回的嚴(yán)重后果。例如：巡邏機(jī)器人處于工作狀態(tài)時(shí)，能夠依靠無(wú)線模塊將巡邏所獲得信息同步給控制主機(jī)，由控制主機(jī)根據(jù)機(jī)器人所提供信息自動(dòng)生成紅外熱云圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)存在可視光的情況，判斷是否有高溫、火焰風(fēng)險(xiǎn)[3]。如果分析結(jié)果表明現(xiàn)場(chǎng)存在高溫及火焰，則代表巡邏區(qū)域存在火災(zāi)，此時(shí)，系統(tǒng)將聯(lián)合控制主機(jī)分析起火點(diǎn)所在位置，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況，由監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)用對(duì)應(yīng)攝像頭，對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行拍攝。待所拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片被上傳至系統(tǒng)，再由消防系統(tǒng)通知專(zhuān)業(yè)人員前往現(xiàn)場(chǎng)，采取恰當(dāng)手段對(duì)火災(zāi)進(jìn)行智能處理，將火災(zāi)的影響降至最低。待火災(zāi)警報(bào)完全消失，機(jī)器人按照指令再次巡檢該路線，確保問(wèn)題已完全解決，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2""程序化操作

將程序化操作系統(tǒng)用于變電站運(yùn)行與維護(hù)的關(guān)鍵是對(duì)有獨(dú)立開(kāi)關(guān)、可獨(dú)立運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，調(diào)整為電動(dòng)機(jī)提供運(yùn)行所需電能的電路，在規(guī)范操作步驟的同時(shí)控制時(shí)序，使遠(yuǎn)程遙控有更加安全可靠的環(huán)境[4]。實(shí)際操作時(shí)，先要根據(jù)開(kāi)關(guān)的情況，為其增設(shè)遠(yuǎn)程遙控功能附件，再依靠自保持線圈自帶的自驅(qū)動(dòng)功能達(dá)到聯(lián)動(dòng)控制的目的。另外，系統(tǒng)還具有根據(jù)視頻態(tài)勢(shì)建立模型的功能，使圖像分析的速度和智能化程度得到提高。例如：系統(tǒng)在分析絕緣開(kāi)關(guān)時(shí)，可通過(guò)對(duì)比開(kāi)關(guān)所具有關(guān)鍵特性的方式，對(duì)設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)、命令是否得到貫徹落實(shí)加以判斷。狀態(tài)傳感技術(shù)的加入，降低了對(duì)開(kāi)關(guān)觸頭實(shí)際溫度、壓力進(jìn)行收集的難度，運(yùn)維人員可通過(guò)系統(tǒng)對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由此達(dá)到科學(xué)、實(shí)時(shí)控制斷路器運(yùn)行的效果，使斷路器所展示出的可控性達(dá)到預(yù)期。實(shí)際工作中，應(yīng)充分掌握并靈活使用判斷設(shè)備是否存在異常的不同方式，如通過(guò)視頻系統(tǒng)全面評(píng)估設(shè)備特性、對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)備目標(biāo)位置異同等。如果決定通過(guò)第二種方式判斷設(shè)備狀態(tài)，則要先對(duì)程序所遵循控制邏輯進(jìn)行設(shè)定，再對(duì)所上傳圖形、根據(jù)分析結(jié)果所繪制曲線的細(xì)節(jié)加以調(diào)整，在既有監(jiān)控接口的輔助下，確保方案得到平穩(wěn)推進(jìn)，為超高壓設(shè)備安全提供保護(hù)，確保設(shè)備能夠正常發(fā)揮作用，為變電站價(jià)值的實(shí)現(xiàn)奠基。

2.3""智能安防

智能安防也是變電站運(yùn)維的重要組成部分，內(nèi)容包括進(jìn)站人員/車(chē)輛的智能遠(yuǎn)方授權(quán)和識(shí)別，作業(yè)過(guò)程的智能、遠(yuǎn)程可視化安全管控。對(duì)該項(xiàng)技術(shù)加以應(yīng)用，不僅能夠加強(qiáng)變電站的安全管理，還可以提高運(yùn)維工作的便捷性和智能化水平。實(shí)際工作中，可采取的手段有建立并使用檢測(cè)系統(tǒng)、自診斷故障幾種，對(duì)于建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，最有效的方法是根據(jù)變電站情況，在恰當(dāng)位置加裝監(jiān)測(cè)設(shè)備、專(zhuān)業(yè)傳感器，通過(guò)實(shí)時(shí)收集并上傳設(shè)備參數(shù)的方式，使運(yùn)維人員能夠全面掌握設(shè)備性能及運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)設(shè)備潛在故障采取恰當(dāng)方法加以解決[5]。故障自診斷強(qiáng)調(diào)通過(guò)快速識(shí)別設(shè)備是否存在故障、確定故障位置并提供解決建議，使故障能夠快速解決。預(yù)測(cè)維護(hù)的關(guān)鍵是以機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析為落腳點(diǎn)，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及性能數(shù)據(jù)，分析其運(yùn)行趨勢(shì)，判斷是否存在潛在問(wèn)題，根據(jù)不同故障問(wèn)題出現(xiàn)的概率，分別制訂切實(shí)可行的運(yùn)維方案，將問(wèn)題出現(xiàn)可能性降至最低。遠(yuǎn)程監(jiān)控為運(yùn)維人員及時(shí)了解設(shè)備情況提供了便利，可在加快問(wèn)題響應(yīng)速度的前提下，使故障所帶來(lái)影響得到有力控制。

2.4""數(shù)據(jù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)應(yīng)用可以簡(jiǎn)單理解為基于AI、物聯(lián)網(wǎng)還有大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)將先進(jìn)硬件設(shè)備接入既有支持平臺(tái)的方式，進(jìn)一步提高處理、分析數(shù)據(jù)的速度。按照上述方法所打造系統(tǒng)的本質(zhì)是數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，與常規(guī)系統(tǒng)的區(qū)別在于其具備部署Web的條件，可完美兼容現(xiàn)有主流系統(tǒng)及關(guān)聯(lián)平臺(tái)。近幾年，有關(guān)人員嘗試將AR用于數(shù)據(jù)分析應(yīng)用并取得了較為理想的效果，AR的主要作用是建立與變電站實(shí)際情況相符的三維模型，在保證實(shí)景效果的前提下，使運(yùn)維工作的智能化以及可視化程度得到提高[6]。運(yùn)維人員可借助平板電腦或是其他移動(dòng)終端，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間獲取并處理模型及圖像。針對(duì)有特殊處理要求的模型，可在北斗系統(tǒng)、3DMax的協(xié)助下，高效完成定位及處理任務(wù)。除此之外，針對(duì)告警所編寫(xiě)聯(lián)動(dòng)代碼也已正式投入使用，該代碼可用于對(duì)機(jī)器人、視頻及其他終端的實(shí)時(shí)監(jiān)控與信息提取，通過(guò)全面監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的方式，確保潛在問(wèn)題能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使變電站長(zhǎng)時(shí)間處于安全、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3""結(jié)語(yǔ)

綜上，新時(shí)期，超高壓智能變電站得到推廣，科學(xué)推進(jìn)運(yùn)維工作不僅對(duì)保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，而且對(duì)提升運(yùn)維效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、促進(jìn)新能源發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。鑒于此，加強(qiáng)對(duì)超高壓變電站的運(yùn)維研究，不斷引入新技術(shù)和新方法是未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵所在，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)此引起重視。

參考文獻(xiàn)

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