淺談變電站的智能化改造

蔣 鵬

（四川省煤炭設(shè)計研究院，四川 成都610000）

0 引言

當(dāng)下這個時代是信息高速發(fā)展的時代，科學(xué)技術(shù)在飛速進步，計算機和信息技術(shù)在電力方面的應(yīng)用也在全面普及，從而對電力系統(tǒng)的運行和管理發(fā)揮著越來越重要的作用。我國各地電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)和改造正在進行，變電站設(shè)備的更新和智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)變革不可阻擋的趨勢。

1 智能化改造的重要性和變電站發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 變電站智能化的重要性

當(dāng)下，我國電力系統(tǒng)還存在著不少老式變電站，不同程度的老化和損壞問題使得我國不得不對這些老式變電站的維護投入很多人力、物力和財力，但是效果卻并不理想。而這些老舊的變電設(shè)備基本上都需要在同一時間工作，這就對變電站的優(yōu)質(zhì)、高效運行造成了一定程度的影響。

1.2 變電站發(fā)展現(xiàn)狀

變電站的發(fā)展大致分為4個階段。第一階段是試用傳統(tǒng)變電站階段，從20世紀80年代起到90年代止，以使用晶體管和集成電路為主。第二階段從20世紀90年代起，電網(wǎng)配置開始了主要以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的自動化革新。之后的第三階段就是數(shù)字化階段，普遍使用的標準是初步成熟的IEC61850。而現(xiàn)階段就是智能化的第四階段，實現(xiàn)變電站的智能化是這一階段的主題，早在2009年，我國國家電網(wǎng)就確立了變電站智能化的任務(wù)和目標。

2 變電站智能化技術(shù)集成

變電站智能化已經(jīng)成為我國電力系統(tǒng)發(fā)展的主導(dǎo)方向，其建設(shè)是一個不斷總結(jié)經(jīng)驗和不斷進行創(chuàng)造性實踐的過程。由上文可知，我國電網(wǎng)的智能化是在原有的數(shù)字化基礎(chǔ)上進行的，實質(zhì)是在數(shù)字化變電站基礎(chǔ)上對設(shè)備和輔助系統(tǒng)進行智能化的逐步改進。

2.1 數(shù)字化變電站

數(shù)字化變電站是在變電站發(fā)展的第三階段出現(xiàn)的，這類變電站以其分散的功能和對數(shù)據(jù)的共享為主要特征，使用的標準是IEC61850。該標準因其面向?qū)ο笄液袑^程層的模型描述而成為最適用于數(shù)字化變電站的標準。在IEC61850標準中規(guī)定了一種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，為三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其中三層包括過程層、間隔層和站控層，兩網(wǎng)指的是過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)，兩網(wǎng)是以三層中的設(shè)備為節(jié)點的。

2.2 一次設(shè)備智能化

所謂“一次設(shè)備智能化”，是指對一次設(shè)備的就地測量、狀態(tài)監(jiān)控、保護等功能的智能化。一次設(shè)備智能化的合格標準是狀態(tài)的可觀測性和智能控制，一般的實現(xiàn)方案是“一次設(shè)備本體＋傳感器＋智能組件”［1］。智能開關(guān)的智能組件是對一個或多個二次設(shè)備的集成。

2.3 一體化信息平臺與高級應(yīng)用

為滿足智能化變電站的數(shù)字信息化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等要求，需要建設(shè)以數(shù)據(jù)整合為基礎(chǔ)的一體化信息平臺，將變電站的各種監(jiān)控數(shù)據(jù)和設(shè)備系統(tǒng)等數(shù)據(jù)都納入到同一個信息平臺上，進行統(tǒng)一建模、處理和上傳。

2.3.1 智能預(yù)警與故障綜合分析

對事先創(chuàng)建的專家資料庫與實時數(shù)據(jù)進行信息關(guān)聯(lián)分析，得出分析結(jié)果，運行人員可以根據(jù)分析結(jié)果對異常和事故進行處理。智能預(yù)警功能多是在自動化變電站基礎(chǔ)上研發(fā)的［2］。

2.3.2 智能開票

該系統(tǒng)對設(shè)備進行狀態(tài)規(guī)則庫匹配后，自動生成操作票，這種應(yīng)用簡單易學(xué)，具有較高的可視化程度，操作迅速。

2.3.3 一鍵式順序控制

該應(yīng)用是在變電站原有操作基礎(chǔ)上提出的，一鍵式順序控制結(jié)合了智能巡視系統(tǒng)，會自動控制獲取所操作設(shè)備的視頻資料，而后用圖像識別技術(shù)識別出設(shè)備狀態(tài)，進行相應(yīng)操作。

2.3.4 源端維護

這種應(yīng)用支持各級變電站圖模信息的上載和更新，以確保全網(wǎng)信息的統(tǒng)一性，實現(xiàn)對智能電子設(shè)備參數(shù)的自描述，避免了各級變電站的重復(fù)建模。

2.4 輔助系統(tǒng)的智能化

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、安全防護子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)等都屬于輔助系統(tǒng)，對這些子系統(tǒng)的智能化就是輔助系統(tǒng)的智能化。

2.4.1 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

變電站一體化信息平臺可與視頻監(jiān)視子系統(tǒng)直接進行交流。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警，并將預(yù)警視頻信號發(fā)送給信息平臺，使用圖像識別技術(shù)辨別開關(guān)狀態(tài)，再將結(jié)果反饋給一體化信息平臺，輔助變電站的開關(guān)操作和設(shè)備維護。

2.4.2 安全防護子系統(tǒng)

安全防護子系統(tǒng)的主要功能是獲取門禁系統(tǒng)信息。將其按IEC61850標準進行標準化，并將標準化信息輸送給視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，其中，門禁信息是通過輔助系統(tǒng)和控制單元采集獲得的。而后視頻監(jiān)控子系統(tǒng)收集這些信息，并將預(yù)警信息上傳給一體化信息平臺。

2.4.3 消防子系統(tǒng)

消防子系統(tǒng)主要用于開啟自動滅火裝置及進行火災(zāi)隔離，這一功能是通過閉環(huán)控制接收消防設(shè)備信息，再向一體化信息平臺傳輸實現(xiàn)的。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)與消防子系統(tǒng)配合，可以接收到消防的實時視頻畫面。

2.4.4 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)控包括對濕度、風(fēng)速、空調(diào)、給排水等方面的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。情況不同，接入的輔助子系統(tǒng)也不同。

3 變電站智能化改造過程中遇到的問題及解決方案

3.1 技術(shù)難題

智能化改造是不同于常規(guī)改造的。大部分常規(guī)變電站在建造時都沒有考慮到為智能化奠定改造基礎(chǔ)，常規(guī)變電設(shè)備常常處于運行狀態(tài)，自動化水平很低。因此在設(shè)備智能化改造中，不僅要對站內(nèi)一次設(shè)備進行改造，還要進行二次設(shè)備的智能化改造，這樣需要投入很大資本。所以，在變電站智能化改造時要進行合理規(guī)劃，分階段、分難度等級、分任務(wù)地進行，以防引起問題。

在對常規(guī)設(shè)備進行智能化改造時，需要應(yīng)用許多新技術(shù)，而有些技術(shù)是缺少實踐經(jīng)驗的，如智能預(yù)警技術(shù)；且有些技術(shù)其理論尚不完善，還處于研發(fā)中。這些都是變電設(shè)備智能化改造的難題。

3.2 解決方案

3.2.1 強化管理體系

改造方案的具體實施小組多是由熟悉當(dāng)?shù)厍闆r的管理人員和技術(shù)人員組成的，在對小組工作進行管理的過程中，可以制定相關(guān)規(guī)定，明確工作任務(wù)和責(zé)任范圍。在工作時，還可以聘請專業(yè)人員解決技術(shù)難題，或通過協(xié)調(diào)部門關(guān)系靈活解決問題。總之，要明確技術(shù)實施和工作管理方向，合理、高效地組織開展變電站智能化工作［3］。

3.2.2 設(shè)計需合理、科學(xué)

在具體實施過程中，要吸取常規(guī)變電站改造困境的教訓(xùn)，做好設(shè)計方案，盡可能掌握和應(yīng)用好最新技術(shù)，以加強設(shè)計工作的合理性和科學(xué)性。在進行測試工作時，要注意誤操作和配置缺陷等問題，注重提高工作效率，吸納高素質(zhì)工作人員和專家，提升工作人員專業(yè)素養(yǎng)。

3.2.3 應(yīng)用智能化技術(shù)

上文提到了在變電站智能化改造過程中新技術(shù)的應(yīng)用問題。針對這一問題，智能化改造工作在實施時應(yīng)該更加注意安全，要科學(xué)、細致地分析技術(shù)安全風(fēng)險，努力在將風(fēng)險降到可控范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上開展工作。

4 結(jié)語

在我國國家電網(wǎng)的智能化改造中，常規(guī)變電站的智能化革新已經(jīng)成為非常重要的一個環(huán)節(jié)。在具體實施革新的過程中，要總結(jié)經(jīng)驗、吸取教訓(xùn)，扎扎實實做好變電站的智能化革新工作。

［1］俞永奇.變電站的智能化建設(shè)及應(yīng)用［D］.保定：華北電力大學(xué)，2013

［2］安永成.研究變電站智能化技術(shù)［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2013（9）

［3］黃磊.智能變電站智能開關(guān)設(shè)備控制器的研究與實現(xiàn)［D］.南京：南京理工大學(xué)，2013