變電站運(yùn)維中的智能化操作與管理技術(shù)研究

張 俊，趙慧敏

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司，江蘇 鎮(zhèn)江212000）

0 引 言

近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大力發(fā)展電力企業(yè)的同時(shí)，對(duì)電力企業(yè)供電安全性提出更高的要求。因此，為滿足電力行業(yè)實(shí)際要求，工作人員要提高對(duì)變電站的重視程度，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來建立合適的變電站，且保證所有變電站能順利進(jìn)行，從而給電力企業(yè)日常供電打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從目前變電站運(yùn)維管理實(shí)際情況來看，運(yùn)維管理中智能化技術(shù)具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，變電站所采用的運(yùn)維管理中的智能化技術(shù)，在設(shè)計(jì)過程中需要通過測控裝置的分離處置，確保主電源失壓后，能夠第一時(shí)間使備用電源工作。備用自投設(shè)備應(yīng)設(shè)置延時(shí)，比切斷外部故障所需時(shí)間要長，以防止母線電壓短時(shí)間降低。當(dāng)主供電源進(jìn)線斷路器被人為切斷時(shí)，需要對(duì)自投設(shè)備進(jìn)行閉鎖，與手動(dòng)切斷線路斷路器閉鎖重合的原理一致，將斷路器閉鎖后的位置接點(diǎn)引入備用自投裝置的閉鎖，才能將其打開，接點(diǎn)從0 變成1，備用自投設(shè)備自動(dòng)放電。但是在備自投設(shè)備運(yùn)行時(shí)，要保證后備電源帶電工作，且沒有其他閉鎖條件。在正常情況下，備用自投設(shè)備要時(shí)刻控制線路帶電，避免變電站運(yùn)維管理中出現(xiàn)延時(shí)放電現(xiàn)象[1]。

1 智能變電站中智能化運(yùn)維要求

以往國內(nèi)變電站大多采用人工巡檢模式，但隨著電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，變電站數(shù)量呈逐年遞增的形式，難以滿足智能變電站運(yùn)維需求。同時(shí)，與常規(guī)變電站相比，智能變電站在運(yùn)行維護(hù)方面具有特殊性，并提出很多新要求。一是運(yùn)行維護(hù)范圍包括變電站內(nèi)所有的一次設(shè)備和二次設(shè)備，還包括通風(fēng)、滅火等附屬裝置。通過電氣設(shè)備管理傳遞站內(nèi)各種信息至信息平臺(tái)，結(jié)合智能化技術(shù)創(chuàng)建數(shù)字變電站，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的數(shù)字化控制，在使用過程中為電力系統(tǒng)提供有力支撐，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。二是增加電子互感器、智能設(shè)備的維護(hù)力度，合理控制安全隱患，做好測控設(shè)備和繼電保護(hù)裝置的日常維護(hù)工作，保證二次設(shè)備間能順利運(yùn)行，用新型智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，加強(qiáng)檢測設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。三是在3 層2 網(wǎng)變電站結(jié)構(gòu)下，要定期檢測各種技術(shù)操作，判斷其是否存在安全應(yīng)，利用多樣化檢測設(shè)備和智能機(jī)器人，全面提高運(yùn)維效果，變電站主要一次設(shè)備和監(jiān)測指標(biāo)如表1 所示。

表1 變電站主要一次設(shè)備和監(jiān)測指標(biāo)

2 變電運(yùn)維中智能化操作內(nèi)容

2.1 智能化管理模式

變電站內(nèi)所有儀器統(tǒng)一管理，由專門的監(jiān)管人員負(fù)責(zé)儀器的更換、維修、檢測等工作。管理部門受技術(shù)和控制能力影響，要單獨(dú)管理設(shè)備，從業(yè)人員很難準(zhǔn)確地把握儀器的狀態(tài)，無形中增加設(shè)備使用期間的危險(xiǎn)性。同時(shí)，在變電運(yùn)行轉(zhuǎn)換機(jī)階段，要提高設(shè)備控制水平，采用智能轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)收集運(yùn)行信息，一旦出現(xiàn)意外情況，儀器自動(dòng)就觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，提醒技術(shù)人員進(jìn)行維修，智能化控制能提高儀器使用的安全性[2]。

2.2 智能化信息保障

通過研究變電運(yùn)維特征，發(fā)現(xiàn)信息技術(shù)作為現(xiàn)代變電站運(yùn)行的核心，其主要環(huán)節(jié)包括站控層、間隔層、過程層等，整個(gè)電網(wǎng)非常依賴信息技術(shù)。因此，在建立智能電網(wǎng)過程中，信息技術(shù)能給電網(wǎng)運(yùn)維的智能技術(shù)應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該系統(tǒng)涉及整個(gè)電網(wǎng)和運(yùn)維系統(tǒng)，能給工作人員提供信息共享方式和信息訪問方式，為變電站運(yùn)維工作提供豐富的數(shù)據(jù)資源。

2.3 智能化儀器檢查

在變電日常檢修中，變電儀表巡視屬于重點(diǎn)內(nèi)容，需要具備較強(qiáng)的專業(yè)性和技術(shù)性，要求專人負(fù)責(zé)儀表巡視管理工作。因此，變電人員在實(shí)際工作中，要合理地規(guī)劃和排查各種儀器的隱患，對(duì)有關(guān)工作要主動(dòng)配合。在明確測量設(shè)備存在安全隱患的情況下，在先進(jìn)科技力量支持下，采取科學(xué)高效的技術(shù)手段，檢測和維護(hù)設(shè)備，及時(shí)升級(jí)各種變電儀器[3]。

3 變電運(yùn)維中智能化操作和管理技術(shù)研究

3.1 創(chuàng)建智能化變電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

在變電站運(yùn)行過程中，為了提高運(yùn)維效果，工作人員要合理利用智能化技術(shù)，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，明確系統(tǒng)運(yùn)行資料數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，要全面分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理情況，及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別影響系統(tǒng)構(gòu)成質(zhì)量的因素，利用智能系統(tǒng)分析各種攻擊因素，結(jié)合智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀測矩陣。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中各種參數(shù)實(shí)現(xiàn)加權(quán)計(jì)算，得到相關(guān)影響因素，從而提高模型的準(zhǔn)確度。在計(jì)算模型中所有影響參數(shù)后，可以完全掌握對(duì)變電站運(yùn)維系統(tǒng)構(gòu)成威脅的各種因素，明確故障程度和共計(jì)性，為運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在運(yùn)維系統(tǒng)中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估功能主要作用是控制服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)際情況，在內(nèi)部體系中做好部署工作，將入侵系統(tǒng)和服務(wù)器相互連接，且在入侵系統(tǒng)中準(zhǔn)確識(shí)別異常信息，判斷其是否攜帶較強(qiáng)攻擊性。在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別完成后，要全面分析相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握風(fēng)險(xiǎn)基本結(jié)構(gòu)和主要結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存至指定位置，保證數(shù)據(jù)信息的安全性[4]。

3.2 智能化變電運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 變電運(yùn)維移動(dòng)App 應(yīng)用

運(yùn)行維護(hù)App 內(nèi)功能繁多，涉及變電運(yùn)行業(yè)務(wù)的各個(gè)方面，如故障診斷、運(yùn)行監(jiān)控、協(xié)同運(yùn)行等，可使變電運(yùn)行維護(hù)更加智能化。例如，在實(shí)時(shí)告警功能的使用中，App 可以在界面上動(dòng)態(tài)展示相關(guān)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)整合方便關(guān)鍵信息查詢，提供關(guān)鍵指標(biāo)的越限預(yù)警、決策支持等功能，對(duì)變電運(yùn)行業(yè)務(wù)具有更強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，以便解決變電設(shè)備中常見的電網(wǎng)故障、狀態(tài)檢測、環(huán)境管理等相關(guān)數(shù)據(jù)的共享和集成顯示問題。在運(yùn)維主站系統(tǒng)中，針對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)，解剖定位故障發(fā)生的設(shè)備及成因，并提出針對(duì)性建議，將各子站信息匯總后，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需求進(jìn)行信息管理和分類，幫助運(yùn)維人員快速掌握故障種類，科學(xué)高效地完成檢修工作。在接收到主站傳遞的分類報(bào)警信息后，App 會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件篩選信息，并將最新的報(bào)警進(jìn)展情況實(shí)時(shí)推送，運(yùn)維人員可以隨時(shí)通過App 掌握?qǐng)?bào)警動(dòng)態(tài)[5]。

3.2.2 分層分布智能運(yùn)維模式應(yīng)用

根據(jù)變電站運(yùn)維管理要求，建立分層分布智能運(yùn)維模式，在智能運(yùn)維數(shù)據(jù)采集、帶電監(jiān)測、故障診斷等先進(jìn)技術(shù)的輔助下，提高日常運(yùn)維監(jiān)測效果。通過主站能遠(yuǎn)程控制各種設(shè)備，結(jié)合不同分站設(shè)備常見故障，合理選擇對(duì)應(yīng)的帶電傳感器，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)跟蹤檢測的作用。智能變電站運(yùn)維系統(tǒng)具體如圖1所示。

圖1 智能變電站運(yùn)維系統(tǒng)

通過運(yùn)維管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理，編制完整的運(yùn)維報(bào)告，應(yīng)用要點(diǎn)有2 個(gè)方面。一方面，運(yùn)維工作。在分層分布智能運(yùn)維模式中，能有效解決傳統(tǒng)運(yùn)維技術(shù)中存在的缺陷問題，在線監(jiān)測各種項(xiàng)目增設(shè)組合電器局部放電檢測、設(shè)備紅外測溫、開關(guān)柜局部放電檢測等，保證不同運(yùn)行環(huán)境下檢測設(shè)備的使用效果（見表2）；另一方面，人員安排。在智能運(yùn)維模式下，技術(shù)人員利用遠(yuǎn)程技術(shù)同步掌握各種設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，制定合理運(yùn)維技措施。運(yùn)維系統(tǒng)能自動(dòng)收集數(shù)據(jù)內(nèi)容，生產(chǎn)運(yùn)維報(bào)告，技術(shù)人員只要進(jìn)行深度分析，不用到現(xiàn)場進(jìn)行考察，就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)維，有效降低工作強(qiáng)度[6]。

表2 不同運(yùn)維場景下的檢測設(shè)備選擇

3.3 智能化繼電器保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

在變電所系統(tǒng)中，繼電器屬于關(guān)鍵元件，保證線路穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)有效控制電路在使用中的運(yùn)行狀態(tài)。將繼電器運(yùn)維與智能技術(shù)相結(jié)合，能夠讓設(shè)備與相關(guān)線路連接更加安全、穩(wěn)定。首先，智能技術(shù)的應(yīng)用有助于合理劃分繼電設(shè)備區(qū)域。繼電器雖然對(duì)電路有保護(hù)作用，但是范圍有限，而智能技術(shù)的應(yīng)用可以在繼電設(shè)備運(yùn)行過程中調(diào)節(jié)區(qū)域，這樣就可以擴(kuò)大保護(hù)范圍，增強(qiáng)保護(hù)效果。其次，結(jié)合繼電保護(hù)功能后，智能科技可輔助增強(qiáng)其后備能力，及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別故障和異常信號(hào)，提高反應(yīng)能力，開發(fā)開關(guān)控制等保護(hù)措施，提高智能控制效能。再次，內(nèi)部時(shí)間始終固定在控制傳輸環(huán)節(jié)，在以往的繼電器使用中，在傳遞信息時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)間消耗，從而形成時(shí)間誤差，影響繼電設(shè)備及互感器的運(yùn)行效果。最后，采用SmartTechnology，可實(shí)時(shí)更新傳送信號(hào)，令設(shè)備運(yùn)作及操控更精準(zhǔn)高效。變電所內(nèi)互感器可以實(shí)現(xiàn)一邊獲取數(shù)據(jù)，一邊在智能網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行交互，使數(shù)據(jù)更精確[7]。

4 結(jié) 論

變電站要加強(qiáng)智能技術(shù)和運(yùn)維一體化，做到全面掌握站內(nèi)運(yùn)行實(shí)際情況，及時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別站內(nèi)安全隱患，使信息傳播速度更快，控制能力更強(qiáng)，從而整體提升運(yùn)維質(zhì)量。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合運(yùn)行環(huán)境條件，不斷提高自身素質(zhì)，充分應(yīng)用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，為滿足智能變電站運(yùn)維要求，提出適宜的實(shí)施方案，使變電站運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。