智能變電站變電運維安全關(guān)鍵技術(shù)研究

徐丹婷

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

1 智能變電站運維中存在的問題

近年來，大量新建智能變電站投入運行，但運維人員的運維經(jīng)驗難以跟上。智能變電站在運維模式上的改變，對不熟悉的運維人員而言，極大增加了運維難度[1]。目前，我國變電站的智能化水準已經(jīng)國際領(lǐng)先，但是仍然存在一些關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決與改善[2]。從智能變電站的結(jié)構(gòu)看，智能變電站使用了大量新技術(shù)，具備更高的科技水平。但時，現(xiàn)實操作過程中卻存在設(shè)備相互不兼容的情況。一旦發(fā)生這種問題，嚴重性難以估量，會造成無法挽救的損失。智能變電站內(nèi)部大量采用電子互感系統(tǒng)來全面掌控運行過程，而目前傳統(tǒng)的互感器在實際運行中難以保證穩(wěn)定性，且普遍存在使用壽命偏低的問題。此外，互感器對外界運行環(huán)境要求相對較高，因此在實際運行中受網(wǎng)絡(luò)波動導致信號傳輸出現(xiàn)偏差的情況時有發(fā)生，最終導致變電站的運行效果難以滿足實際要求。

此外，由于智能變電站繼電保護大量使用光纜、軟壓板代替硬壓板以及采用檢修機制進行數(shù)據(jù)隔離，而運維人員在不清楚的情況下可能錯誤退出檢修壓板，導致保護出口跳閘造成嚴重后果。軟壓板的投退如果順序出錯，還可能導致正常運行狀態(tài)下的誤動（可能導致母線保護動作），后果不堪設(shè)想。目前，大量智能站的投入導致原來傳統(tǒng)站運維人員很難很快進入狀態(tài)，且人力分配不均勻造成運維人員技術(shù)水平斷檔嚴重。有些運維人員清楚壓板的重要性，有些運維人員則會在有交叉工作時錯誤退出。

除了以上問題，在技術(shù)層面上，智能變電站的信號數(shù)據(jù)交互行為中，普遍會使用對等傳輸方式實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有效交互。換言之，就是不同設(shè)備在進行數(shù)據(jù)交互時，需要網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)分析處理的能力，并辨別其中的有效數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)整個變電站內(nèi)數(shù)據(jù)的有效傳輸。然而，在實際變電站的投運中發(fā)現(xiàn)，當進行站內(nèi)數(shù)據(jù)交互時，整個變電站網(wǎng)絡(luò)的可靠性會有所下降，一旦此時受到外部網(wǎng)絡(luò)攻擊，就會造成數(shù)據(jù)信息的丟失、外泄，情況嚴重時還可能導致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。因此，確保智能變電站整個網(wǎng)絡(luò)的安全至關(guān)重要。

2 智能變電站變電運維安全關(guān)鍵技術(shù)

針對智能變電站中存在的問題，分析智能變電站變電運維安全關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 構(gòu)建科學完善的智能變電站標準化運維體系

對于智能變電站變電運維安全而言，構(gòu)建科學完善的智能變電站標準化運維體系具有極其重要的現(xiàn)實意義?？茖W完善的智能變電站標準化運維體系能夠?qū)崿F(xiàn)使概念上的數(shù)據(jù)理論有機契合地與智能變電站現(xiàn)實狀況相結(jié)合，而且能夠在智能變電站運行過程中根據(jù)出現(xiàn)的問題再次進行完善，進而促使智能變電站的工況越來越好。

21世紀科學技術(shù)日新月異，變電站全面升級、更新以及換代，促使智能變電站的運維體系勢必也要隨之改變。因此，為了使運維人員更快速地上手智能變電站的變電運維工作，必須構(gòu)建科學完善的智能變電站標準化運維體系，制定標準化的流程，充分考慮智能變電站技術(shù)的改變，從而確保智能變電站的優(yōu)化運營和安全穩(wěn)定。

2.2 提升壓板、定值以及交換機的相關(guān)理論知識

相較于傳統(tǒng)變電站，智能變電站的繼電保護有了很大變化，一旦運維人員無法有效掌握相關(guān)技術(shù)，在布置安措、投退保護中出現(xiàn)問題，將會對智能變電站的穩(wěn)定運行帶來安全隱患。相較于傳統(tǒng)變電站，智能變電站減少了硬壓板的數(shù)量，大量使用軟壓板。這些軟壓板的投退需要滿足一定順序，尤其是出口軟壓板的投退有嚴格的先后要求[3]。不同軟壓板之間的功能對于運維人員掌握需要一定的時間。此外，大量的數(shù)據(jù)經(jīng)由交換機進行交互，平常運維過程中一旦交換機出現(xiàn)問題，勢必會對整個網(wǎng)絡(luò)的性能和完整度產(chǎn)生影響。因此，運維人員提升壓板、定值以及交換機的相關(guān)理論知識至關(guān)重要。只有對壓板、定值以及交換機的相關(guān)理論知識建立足夠深的認識，才能確保運維過程中不會對繼電保護的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響，才能進一步確保智能變電站穩(wěn)定運行。

2.3 強化站內(nèi)設(shè)備的標準管理流程

智能變電站的實際運行中，為了強化其工作效率和質(zhì)量，普遍采用電壓互感器來實現(xiàn)采樣功能，之后通過電纜直連或者交換機交互完成傳輸，通過合理的處理，科學有效地降低中間過渡環(huán)節(jié)。另外，運維人員需要構(gòu)建對于整個變電站的檢測管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對站內(nèi)運行情況科學合理的監(jiān)管，確保獲得數(shù)據(jù)的精準性，進而達成智能變電站站內(nèi)各類設(shè)備安全穩(wěn)定運行的目的。

2.4 提升變電運維智能化水平

考慮到智能變電站數(shù)據(jù)獲取的便利性，運維人員可以進行符合實際情況的相關(guān)軟硬件開發(fā)，提升整個變電運維的智能化水平，減少人力的使用[4]。通過開發(fā)相關(guān)軟件，從而促進智能變電站的科學發(fā)展和系統(tǒng)升級優(yōu)化，使得智能變電站可以更好地為電力系統(tǒng)服務(wù)。

3 智能變電站智能化水平提升策略

隨著技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)成為提升運維安全的關(guān)鍵。目前，提升變電站智能化水平的策略主要包括一鍵順控和智能機器人巡檢系統(tǒng)。

3.1 智能變電站一鍵順控

以往變電站內(nèi)倒閘操作由值守運維人員操作，需要采用事前依據(jù)操作目標以及需要停電的范圍來完成倒閘操作票的填寫。實施過程中，根據(jù)操作員和監(jiān)控員的指令，比照操作步驟完成模擬演練，并將任務(wù)下發(fā)至五防鑰匙內(nèi)，隨后在現(xiàn)場使用五防鑰匙實施各項解鎖操作。這個過程極其冗余和復雜，浪費了人力、物力以及時間。針對這個情況，智能變電站可根據(jù)自身的技術(shù)特點實現(xiàn)一件順控。一鍵順控就是按照事先設(shè)定好的程序，只需要簡單的“一鍵式”操作，即可按照固定順序完成現(xiàn)場的停送電操作。它主要依托自動化系統(tǒng)內(nèi)的眾多單操指令，模擬預置內(nèi)置的五防閉鎖邏輯和符合規(guī)定的操作規(guī)則，全自動化實現(xiàn)一系列的一、二次設(shè)備操作，使得相關(guān)被操作設(shè)備在各種狀態(tài)間變換。一方面，一鍵順控減少了人為因素的參與，節(jié)省了人力物力消耗，將一個復雜的操作過程數(shù)字化分解成各個相互關(guān)聯(lián)的單操指令。另一方面，一鍵順控可以有效避免因為人員因素導致的誤操作，極大程度地規(guī)避了人為誤操作風險，使得操作過程更加安全可靠，保障了停送電的順利進行。

智能變電站之所以有能力進行一鍵順控，其中最重要的因素是站內(nèi)的防誤閉鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)的存在為一鍵順控的實現(xiàn)奠定了重要基礎(chǔ)。在智能變電站中，防誤操作閉鎖系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點可以科學分解成三層閉鎖體系，整個體系架構(gòu)完全依托于IEC61850標準，由一系列裝置組成，并在各層之間使用IEC61850規(guī)范完成數(shù)據(jù)的傳輸交互。在站內(nèi)，普遍使用一體化五防系統(tǒng)，即五防系統(tǒng)會與監(jiān)控系統(tǒng)集成為一個整體，整個整體內(nèi)的防誤閉鎖功能則需要經(jīng)過配置五防硬件來完成。一鍵順控的防誤操作閉鎖功能需要集成到監(jiān)控系統(tǒng)，同理操作票管理系統(tǒng)也與監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)有機結(jié)合，因此整個五防系統(tǒng)采用的設(shè)備位置信息將有別于以往，不再像常規(guī)站使用通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，而是更直接地經(jīng)由監(jiān)控系統(tǒng)進行同步采集，極大降低了獲取這些數(shù)據(jù)所需要的時間，確保了整個五防系統(tǒng)的實時性與可靠性。一般智能站的防誤閉鎖功能都會由監(jiān)控系統(tǒng)與間隔層測控設(shè)備相互配合來完成，整個過程由GOOSE網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸平臺。因此，要求間隔層測控設(shè)備具備滿足要求的互聯(lián)性，同時需要進行一定的合理設(shè)置。

3.2 智能機器人巡檢系統(tǒng)

近年來，大量變電站使用了智能巡檢機器人代替運維人員完成各類設(shè)備巡檢工作。相較于人力巡檢，機器人能夠?qū)崿F(xiàn)100%覆蓋一次設(shè)備的巡視（其中包括大量因為距離難以監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)的壓力表等人力難以覆蓋的范疇），實現(xiàn)對整個變電站全方位無死角的巡視。此外，機器人可以集成多項光學技能，實現(xiàn)對站內(nèi)設(shè)備的紅外光攝影攝像、各類設(shè)備光譜測溫以及可見光成像等功能，避免了運維人員操作數(shù)量眾多的設(shè)備，實現(xiàn)了對設(shè)備的全方位監(jiān)測，且各設(shè)備之間分界明顯，不會出現(xiàn)設(shè)備相互遮蔽的現(xiàn)象。另外，機器人對站內(nèi)各種表計能夠完成自動讀取，只要前期設(shè)計上保證了機器人巡視路線的合理、科學以及范圍滿足要求，所測設(shè)備的相關(guān)圖像以及視頻資料的清晰度就會很好。站內(nèi)運維人員在主控室就可以調(diào)取機器人的全部拍攝資料進行查看，而且在監(jiān)控后臺，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)備類型和數(shù)據(jù)類型完成分類，確保運維人員能第一時間獲得所需信息。

機器人在巡視過程中，一旦獲取數(shù)據(jù)與提前設(shè)定好的標準值范圍有所差異，就會自動報警并在后臺生成告警記錄供運維人員查看。未來，智能巡檢機器人還能實現(xiàn)與站內(nèi)的PMS系統(tǒng)、五防系統(tǒng)、全站及主變消防噴淋系統(tǒng)、站端調(diào)度自動化系統(tǒng)等高端應(yīng)用進行數(shù)據(jù)交互，進一步強化機器人發(fā)現(xiàn)問題和判斷問題的能力，強化其智能性。

4 結(jié) 論

智能變電站對人類的生產(chǎn)生活具有重要意義，但限于目前科學技術(shù)水平等一些客觀因素，智能變電站系統(tǒng)仍然存在一些問題亟待解決。本文對智能變電站運維中存在的問題進行探討，給出了提升智能變電站運維安全的4個關(guān)鍵技術(shù)點，即構(gòu)建科學完善的智能變電站標準化運維體系，提升壓板、定值以及交換機的相關(guān)理論知識，強化站內(nèi)設(shè)備的標準管理流程以及提升變電運維智能化水平，提出了智能變電站一鍵順控與智能機器人巡檢系統(tǒng)，通過提升智能變電站智能化水平提升運維安全，以期為智能變電站運維人員提供參考。