智能化變電站的研究

1前言

變電站是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)，是連接發(fā)電、輸電和配電等環(huán)節(jié)的紐帶，具有至關(guān)重要的作用。變電站涵蓋了大量的電力系統(tǒng)一次及二次設(shè)備，是形成電力系統(tǒng)堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架的基礎(chǔ)，因此，建設(shè)智能電網(wǎng)須要加強(qiáng)智能變電站的建設(shè)，智能變電站的建設(shè)應(yīng)以先進(jìn)的信息化、自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，靈活、高效、可靠地滿(mǎn)足發(fā)電、輸電、配電對(duì)電網(wǎng)提出的各種變化要求，實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)安全性、可靠性、靈活性和資源優(yōu)化配置水平的目標(biāo)。但由于智能變電站的發(fā)展剛剛起步，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚處于統(tǒng)一制定階段，要實(shí)現(xiàn)智能變電站的建設(shè)目標(biāo)，全面提升變電站智能化水平、完善智能設(shè)備的自診斷能力，需要對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究。

2研究的原則和主要內(nèi)容

2.1智能變電站研究應(yīng)遵循的主要原則

a)安全性原則：充分評(píng)估各種新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，有計(jì)劃、有步驟、采取由低電壓等級(jí)到高電壓等級(jí)逐步試點(diǎn)推廣應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，穩(wěn)步推動(dòng)變電站的智能化建設(shè)，以保障變電站安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行。

b)先進(jìn)性原則：跟蹤智能化技術(shù)的最新發(fā)展，依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，最終建成功能合理、技術(shù)先進(jìn)，符合智能電網(wǎng)發(fā)展需求的智能化變電站。

c)實(shí)用性原則：充分注重系統(tǒng)的優(yōu)化和整合，力求實(shí)現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、需求三方面的平衡性與合理性。系統(tǒng)的建設(shè)和改造采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利于實(shí)現(xiàn)資源共享，提高效率和信息資源的綜合開(kāi)發(fā)利用。

2.2研究的主要內(nèi)容

研究的主要內(nèi)容有：智能化關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用、智能變電站系統(tǒng)優(yōu)化與整合、智能變電站運(yùn)維管理集約化。

3智能化關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用

3.1智能高壓設(shè)備工程應(yīng)用項(xiàng)目

智能高壓設(shè)備是由高壓設(shè)備和智能組件共同構(gòu)成的，高壓設(shè)備的智能化應(yīng)用及改造方案實(shí)質(zhì)上就是智能組件的配置和集成方案。智能組件是以測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動(dòng)化為特征，具備測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量、檢測(cè)中全部或部分功能的設(shè)備組件。智能組件是智能設(shè)備不可分割的一部分，理論上應(yīng)由高壓設(shè)備廠家統(tǒng)一集成和供貨最為合適，但目前智能組件的核心技術(shù)還是掌握在二次設(shè)備廠家手中。國(guó)內(nèi)高壓設(shè)備廠家這方面的研制工作，尚處在起步階段，故應(yīng)首先在低電壓等級(jí)的變電站中使用，以檢驗(yàn)其產(chǎn)品的可靠性與成熟性。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備工程應(yīng)用條件的高壓設(shè)備智能組件有：

a)智能單元組件

該智能組件具備通信功能，通信接口采用光纖以太網(wǎng)口，通信規(guī)約遵循DL/T860標(biāo)準(zhǔn)。它具有對(duì)一次設(shè)備的基本控制功能和操作閉鎖功能，并負(fù)責(zé)采集一次設(shè)備的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)及報(bào)警信號(hào)。

b)電子式互感器采樣器+合并單元組件

該智能組件用于實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備電流、電壓信號(hào)的采集和測(cè)量。電子式互感器前置采樣器具有通信功能，通過(guò)光纖串行通信接口以曼切斯特編碼形式向合并單元發(fā)送電流/電壓采樣信息，通信規(guī)約遵循IEC60044-7/8。合并單元負(fù)責(zé)將A、B、C各相來(lái)自采樣器的電流/電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行同步合并處理，然后通過(guò)光纖以太網(wǎng)通信接口向間隔層設(shè)備傳送電流/電壓采樣值SMV報(bào)文信息，通信規(guī)約采用IEC61850-9-2LE。

c)選相分合閘控制單元組件

該智能組件用于實(shí)現(xiàn)斷路器的選相合閘智能化控制功能，其發(fā)展方向應(yīng)是作為一個(gè)邏輯單元集成在智能單元內(nèi)。具備該集成功能的產(chǎn)品已在研發(fā)當(dāng)中，目前暫推薦采用獨(dú)立的選相合閘裝置與智能單元裝置相配合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。選相控制器所需測(cè)量的電壓/電流量通過(guò)合并單元獲取，裝置的工作狀態(tài)及報(bào)警信號(hào)可由智能單元負(fù)責(zé)采集監(jiān)視，也可自身具備通信功能將各種信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳。

d)狀態(tài)傳感器+通訊控制單元組件

該智能組件用于實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備狀態(tài)的可視化，因此除了一些常規(guī)的基本狀態(tài)信息采集外，還需對(duì)一些絕緣老化、局部放電、機(jī)械特性等信息進(jìn)行采集。

3.2電子式互感器工程應(yīng)用項(xiàng)目

電子式互感器由于絕緣簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用電壓等級(jí)越高，其性?xún)r(jià)比也越突出，推薦在新建變電站中110kV及以上電壓等級(jí)優(yōu)先使用;66kV及以下電壓等級(jí)應(yīng)用電子式互感器暫不具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，可考慮仍使用常規(guī)電磁式互感器。

基于電原理的電子式互感器目前應(yīng)用業(yè)績(jī)相對(duì)較多，產(chǎn)品比較成熟，運(yùn)行穩(wěn)定性也有所保障，推薦工程應(yīng)用中優(yōu)先使用;但因?yàn)榭闺姶鸥蓴_問(wèn)題，它還不宜應(yīng)用在500kV及以上電壓等級(jí)的GIS設(shè)備當(dāng)中。

基于光原理的電子式互感器剛剛掛網(wǎng)試運(yùn)行，工程應(yīng)用業(yè)績(jī)很少，其運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性還有待實(shí)踐檢驗(yàn)，宜首先應(yīng)用在110kV電壓等級(jí)和主變中性點(diǎn)，或500kV及以上電壓等級(jí)的GIS設(shè)備當(dāng)中。

由于電原理的電子式互感器在抗電磁干擾方面、測(cè)量非周期分量方面、維護(hù)更換方面均不如光原理的電子式互感器，故推薦在智能變電站遠(yuǎn)期建設(shè)階段，如果光原理的電子式互感器的穩(wěn)定性和可靠性得到有力驗(yàn)證，應(yīng)首先采用。

4智能變電站系統(tǒng)優(yōu)化

4.1智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究及應(yīng)用項(xiàng)目

a)智能變電站體系結(jié)構(gòu)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中提出了智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)研究三層兩網(wǎng)的劃分和功能，確定不用階段工程建設(shè)采用的體系結(jié)構(gòu)形式。

b)IEC61850通信模型。智能變電站以DL/T860(IEC61850)作為站內(nèi)的通信及建模標(biāo)準(zhǔn)，為了保證通信實(shí)現(xiàn)技術(shù)能夠與時(shí)俱進(jìn)，采用了“通信服務(wù)和通信實(shí)現(xiàn)分離”的設(shè)計(jì)思想，變電站的主要通信業(yè)務(wù)可以歸納為：采樣值服務(wù)(SMV)，通用快速事件服務(wù)(GOOSE)，對(duì)時(shí)服務(wù)，基礎(chǔ)服務(wù)(核心ACSI服務(wù))。研究分析各項(xiàng)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源要求，從而確定變電站網(wǎng)絡(luò)整體需求。

c)變電站網(wǎng)絡(luò)通信速率選擇。IEC對(duì)站控層網(wǎng)絡(luò)的推薦方案為10/100/1000M以太網(wǎng)，對(duì)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的推薦方案為0.1/1/10G以太網(wǎng)。對(duì)于同樣的通信量，通訊速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕，沖突幾率的減少，時(shí)間確定性的提高。在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展情況下，主要研究百兆網(wǎng)和千兆網(wǎng)之間的選擇。對(duì)傳輸數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性要求高的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)而言，千兆網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是未來(lái)的發(fā)展方向和研究的重點(diǎn)。研究各階段智能變電站功能需求和技術(shù)發(fā)展，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)速率升級(jí)進(jìn)度和方式。

d)變電站網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇。以太網(wǎng)常用的接線形式有兩種：星型接線和環(huán)形接線。研究?jī)煞N接線形式的特點(diǎn)和適用范圍，選擇適合變電站網(wǎng)絡(luò)傳輸需求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

e)變電站網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向研究。智能化變電站技術(shù)導(dǎo)則中，以面向未來(lái)技術(shù)發(fā)展的思想，提出兩層一網(wǎng)的智能變電站體系。設(shè)備層由變壓器、斷路器、互感器等多個(gè)設(shè)備對(duì)象組成，完成能量傳輸功能及測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量等功能。系統(tǒng)層包含網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、站域保護(hù)、對(duì)外通信系統(tǒng)等子系統(tǒng)。研究?jī)蓪右痪W(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，為制定遠(yuǎn)期智能變電站體系和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供依據(jù)。

4.2智能變電站交換機(jī)優(yōu)化配置研究及應(yīng)用項(xiàng)目

a)交換機(jī)選型要求。為保證智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的正常工作，選擇以太網(wǎng)交換機(jī)要著重考慮其抗電磁干擾性能，環(huán)境溫度適應(yīng)性。同時(shí)為了滿(mǎn)足變電站自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的要求，應(yīng)根據(jù)智能變電站的實(shí)際物理組網(wǎng)方案，研究交換機(jī)對(duì)IEEE802.3x、IEEE802.1P、IEEE802.1Q、IEEE802.1w和IGMPSnooping/MulticastFiltering(組播過(guò)濾技術(shù))等網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的功能需求。此外，還應(yīng)分析在電源可靠性，自由鏡像功能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)等功能的支持，在調(diào)試配置軟件上，變電站用以太網(wǎng)交換機(jī)的特殊要求。

b)交換機(jī)配置方案。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)過(guò)程層通信網(wǎng)絡(luò)提供了面向間隔、位置、功能、單一總線四種方案。研究各種配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，分析其工程應(yīng)用的可靠性、可行性與具體實(shí)施方案。

C)工程建設(shè)中影響交換機(jī)優(yōu)化配置的因素分析。交換機(jī)的優(yōu)化配置和全站設(shè)備配備的各方面都是緊密相關(guān)的。交換機(jī)的優(yōu)化核心是減少端口數(shù)量，即連接到交換機(jī)的過(guò)程層和站控層設(shè)備的功能整合和優(yōu)化配置要求。主要包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇、合并單元和智能單元的配置、測(cè)控保護(hù)一體化裝置的應(yīng)用、故障錄波、PMU、行波測(cè)距等功能的配置方案、光口和電口的配置選擇等。通過(guò)這些因素的分析，明確優(yōu)化交換機(jī)配置的方法和途徑。

通過(guò)上述內(nèi)容的分析，形成具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);形成智能變電站設(shè)備配置與交換機(jī)優(yōu)化措施的對(duì)應(yīng)表;在此基礎(chǔ)上建立模塊化的交換機(jī)優(yōu)化配置方案。

4.3IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)工程應(yīng)用項(xiàng)目

首先，分析智能變電站體系結(jié)構(gòu)中站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備和過(guò)程層設(shè)備的不同對(duì)時(shí)需求。研究智能變電站各種對(duì)時(shí)方式的特點(diǎn)和不足，重點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)，主要包括SNTP和IEEE1588;研究IEEE1588PTP系統(tǒng)中普通時(shí)鐘、邊界時(shí)鐘和透明時(shí)鐘等幾個(gè)時(shí)鐘類(lèi)型和應(yīng)用方案;研究網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)系統(tǒng)的測(cè)試手段和設(shè)備。在深入研究的基礎(chǔ)上，把IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)應(yīng)用到試點(diǎn)工程當(dāng)中。其次，根據(jù)應(yīng)用情況，研究振蕩器頻率誤差、時(shí)標(biāo)測(cè)量誤差、通信棧延遲和網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲等對(duì)智能變電站網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)精度的影響幅度，尋找合理的改進(jìn)措施。結(jié)合IED裝置、交換機(jī)等硬件支撐設(shè)備的發(fā)展，全面在智能變電站建設(shè)中采用全站IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。最后，在智能變電站網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)成熟并規(guī)?；瘧?yīng)用后，擇機(jī)通過(guò)建立地面鏈路實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的時(shí)間統(tǒng)一和同步。

IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)系統(tǒng)的技術(shù)可行性，關(guān)鍵在時(shí)鐘源、交換機(jī)設(shè)備和誤差補(bǔ)償三個(gè)方面，目前三方面技術(shù)均已基本具備應(yīng)用條件。

5二次系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)研究和應(yīng)用項(xiàng)目

5.1二次系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)研究和應(yīng)用項(xiàng)目

a)功能的整合。即對(duì)不同設(shè)備、不同體系實(shí)現(xiàn)同一功能的現(xiàn)象進(jìn)行整理合并，保留技術(shù)性能最佳的系統(tǒng)配置方案。其中包括：

1)對(duì)時(shí)方案的優(yōu)化。IEEE1588作為一種亞μs級(jí)精度的分布式網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步方案，為實(shí)現(xiàn)IEC61850T5級(jí)對(duì)時(shí)精度提供了很好的技術(shù)選擇。它簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了大量對(duì)時(shí)光纜/電纜，是今后智能變電站對(duì)時(shí)系統(tǒng)的發(fā)展方向;

2)計(jì)量功能的整合。計(jì)量功能一般由專(zhuān)用的計(jì)量表計(jì)或具備計(jì)量功能的測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)，即專(zhuān)用硬件實(shí)現(xiàn)或以?xún)?nèi)置插件通過(guò)軟件的形式實(shí)現(xiàn)。從理論上來(lái)說(shuō)，只要具備了相同的原理，具有計(jì)量功能的測(cè)控裝置完全可以取代專(zhuān)用計(jì)量表計(jì)。取消具有相同計(jì)量功能的設(shè)備重復(fù)配置能夠有效節(jié)約成本，減少屏柜數(shù)量，為節(jié)約占地提供條件。

b)系統(tǒng)的整合。即通過(guò)對(duì)目前變電站存在的各系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行梳理，合并整理類(lèi)似資源，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證信息傳輸通道的暢通，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間無(wú)障礙互聯(lián)，減少運(yùn)行維護(hù)工作量。主要包括：

1)站用交直流電源系統(tǒng)的整合。通過(guò)整合，站用交直流電源系統(tǒng)由分散的互不相關(guān)的若干個(gè)子系統(tǒng)形成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)了站用交直流電源系統(tǒng)的全景在線監(jiān)測(cè);

2)通信監(jiān)控子站與變電站監(jiān)控系統(tǒng)的整合。由變電站監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一配置測(cè)控單元，對(duì)通信設(shè)備信息、環(huán)境信息和變電站其它保護(hù)測(cè)量信息進(jìn)行采集，測(cè)控單元作為數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)智能電子設(shè)備(IED)接入系統(tǒng)，通信電源通過(guò)一體化電源監(jiān)控裝置連接至站控層。信息在集控端打包，按各級(jí)調(diào)度所需分類(lèi)上傳。通信監(jiān)控子站與變電站監(jiān)控系統(tǒng)的整合有利于提升設(shè)備整體質(zhì)量、節(jié)約投資，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

c)設(shè)備整合。即通過(guò)合并具有類(lèi)似功能的硬件，實(shí)現(xiàn)減少設(shè)備數(shù)量，減小設(shè)備間面積的目標(biāo)。包括：

1)全站打印機(jī)的整合。智能變電站中，所有保護(hù)設(shè)備均支持IEC61850規(guī)約，從而可以直接掛在站控層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上。所以可設(shè)置網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)服務(wù)器柜一面，所有保護(hù)柜不再設(shè)置單獨(dú)的打印機(jī)，其打印數(shù)據(jù)通過(guò)站控層網(wǎng)絡(luò)送至網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器，由該服務(wù)器負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的打印服務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)排隊(duì)打印;

2)合并單元與智能單元的整合。采用合并單元/智能單元一體化裝置，實(shí)現(xiàn)過(guò)程層SMV/GOOSE共網(wǎng)共口，不但節(jié)約大量的硬件資源，也使網(wǎng)絡(luò)得以簡(jiǎn)化。合并單元和智能單元下放在就地智能匯控柜內(nèi)，采用一個(gè)裝置，以各自獨(dú)立的接口面向互感器和開(kāi)關(guān)設(shè)備，以單一的對(duì)外接口通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)上傳信息;

3)相量測(cè)量裝置和故障錄波裝置的整合。相量測(cè)量、故障錄波采用一體化裝置，通過(guò)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口接收來(lái)自過(guò)程層的保護(hù)故障信息、互感器信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息。故障錄波組件和與相量測(cè)量組件單獨(dú)組網(wǎng)，通過(guò)各自的網(wǎng)口分別送至各自的站端主站系統(tǒng)。

5.2交直流一體化電源工程應(yīng)用項(xiàng)目

變電站交直流系統(tǒng)智能一體化立足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平，通過(guò)對(duì)新設(shè)備的應(yīng)用，構(gòu)筑電源智能一體化硬件平臺(tái);通過(guò)對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，建立電源智能一體化軟件平臺(tái)，使站用交直流電源成為一體化、開(kāi)放式的智能系統(tǒng)。站用交直流系統(tǒng)一體化的應(yīng)用規(guī)劃前提是整合各系統(tǒng)資源，減少設(shè)備重復(fù)配置。

a)站用直流系統(tǒng)整合

站用操作直流系統(tǒng)和通信直流系統(tǒng)整合，取消通信蓄電池組，通信直流系統(tǒng)采用雙套DC/DC變換裝置分別從兩段操作直流系統(tǒng)母線取電源。結(jié)合通信設(shè)備和保護(hù)控制系統(tǒng)的不同供電需求，合理選擇系統(tǒng)電壓，計(jì)算蓄電池容量。整合后需要維護(hù)的蓄電池?cái)?shù)量減少，大大減少了運(yùn)行維護(hù)工作量。

b)交直流電源一體化

智能一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)站用交直流電源的各子系統(tǒng)監(jiān)控部分進(jìn)行統(tǒng)一配置，統(tǒng)一軟件平臺(tái)，統(tǒng)一對(duì)外接口，通過(guò)變電站一體化電源監(jiān)控裝置與站控層通信，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)和對(duì)站用電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)管理。

目前采用的智能一體化電源系統(tǒng)通常采用以下兩種結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)一：各子系統(tǒng)不需要配置單獨(dú)的對(duì)外接口，而是通過(guò)專(zhuān)用的一體化電源監(jiān)控裝置的以太網(wǎng)口與監(jiān)控系統(tǒng)通信;結(jié)構(gòu)二：各子系統(tǒng)的監(jiān)控單元均需具有基于IEC61850協(xié)議通信功能的裝置與系統(tǒng)互聯(lián)，設(shè)備成為監(jiān)控系統(tǒng)間隔層的一部分，功能要求較高。兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成方式均可以實(shí)現(xiàn)站用電源系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的通信，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)可進(jìn)行信息共享和設(shè)備互聯(lián)。但結(jié)構(gòu)一對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的子監(jiān)控模塊要求簡(jiǎn)單，插件形式實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不需做大的改動(dòng)即可很好的與變電站數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通信。

6變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目

6.1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程應(yīng)用項(xiàng)目

由于電氣設(shè)備種類(lèi)繁多、結(jié)構(gòu)各異，其在線監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目各有不同，監(jiān)測(cè)信號(hào)有電氣參量，也有溫度、壓力、振動(dòng)、超聲等非電氣參量，所以必須利用電氣、物理、化學(xué)、機(jī)械等多種有效手段對(duì)電力設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因而在線監(jiān)測(cè)是一個(gè)覆蓋范圍廣、技術(shù)含量高，涉及機(jī)、電、光、聲多個(gè)領(lǐng)域的綜合性研究課題。雖然經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，但在線監(jiān)測(cè)技術(shù)仍存在許多問(wèn)題，需要進(jìn)一步完善。因此在智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，在線監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用也宜分階段根據(jù)技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)合理性分步實(shí)施，遵循由單一到綜合、由重點(diǎn)到廣泛的應(yīng)用原則。

綜合我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在智能變電站中的作用定位于：初期實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備“基本狀態(tài)可視化+預(yù)防報(bào)警”，中、遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備“詳細(xì)狀態(tài)可視化+遠(yuǎn)方診斷”，最終實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備“狀態(tài)完全可視化+就地診斷”。然后，據(jù)此確定每一階段在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用原則、使用范圍和配置方案，力求實(shí)現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、需求三方面的平衡性與合理性。

目前較為成熟的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有：變壓器油溫及微水在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、變壓器油中溶解氣體燃料電池法在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、變壓器油中溶解氣體燃料電池法在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、SF6氣體密度的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、SF6氣體微水含量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、超高頻法局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和超聲波監(jiān)測(cè)法局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。

6.2繼電保護(hù)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)和二次系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

繼電保護(hù)工作是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，但目前各電網(wǎng)企業(yè)由于人員編制的限制，很多供電公司都存在繼電保護(hù)人員超負(fù)荷工作的現(xiàn)象，存在著很大的安全隱患。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約人力成本，合理科學(xué)地安排檢修，提出了對(duì)繼電保護(hù)遠(yuǎn)程檢驗(yàn)及二次系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)的研究。不過(guò)目前繼電保護(hù)遠(yuǎn)程在線檢驗(yàn)和二次系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)還只是隨著數(shù)字化變電站建設(shè)剛剛開(kāi)始提出，其研究、成熟、推廣還要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)得過(guò)程。

7智能變電站高級(jí)應(yīng)用研究項(xiàng)目

7.1智能變電站高級(jí)應(yīng)用研究項(xiàng)目

智能電網(wǎng)的主要特征是智能設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)信息交換、高度系統(tǒng)集成、自動(dòng)運(yùn)行控制、協(xié)同保護(hù)控制、在線分析決策等。因此智能變電站的高級(jí)應(yīng)用發(fā)展應(yīng)該與智能電網(wǎng)的需求相協(xié)調(diào)。高級(jí)應(yīng)用應(yīng)該重點(diǎn)對(duì)變電站運(yùn)行的安全狀況進(jìn)行在線實(shí)時(shí)評(píng)估,并對(duì)可能出現(xiàn)的故障狀況向調(diào)度人員提出預(yù)警;結(jié)合基于分析模型的實(shí)時(shí)鏡像仿真和動(dòng)態(tài)安全域的在線分析和運(yùn)行狀態(tài)的可視化技術(shù)，將系統(tǒng)的安全狀態(tài)實(shí)時(shí)而直觀地展示在調(diào)度人員面前，從事前預(yù)防、事中控制、事后補(bǔ)救和系統(tǒng)自愈等方面顯著提高變電站及整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)變能力，以實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化。在智能順序控制技術(shù)、智能操作票技術(shù)、智能告警及分析決策系統(tǒng)、事故信息綜合分析決策系統(tǒng)和狀態(tài)檢修技術(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制技術(shù)、全壽命周期綜合優(yōu)化管理、站域保護(hù)、電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)技術(shù)、與大用戶(hù)互動(dòng)、智能變電站標(biāo)準(zhǔn)接口服務(wù)等方面的應(yīng)有研究和應(yīng)用項(xiàng)目。

7.2智能變電站運(yùn)維管理集約化項(xiàng)目

開(kāi)展智能變電站運(yùn)維模式研究，深化變電站運(yùn)維集約化管理工作。從一個(gè)地市供電企業(yè)若干個(gè)集控中心+運(yùn)維操作站的模式向建設(shè)一個(gè)集控中心+多個(gè)運(yùn)維操作站過(guò)渡。集中監(jiān)控中心統(tǒng)一納入地調(diào)管理，運(yùn)維操作站由變電工區(qū)管理，實(shí)施調(diào)控一體化管理。逐步推進(jìn)調(diào)控一體化，最終達(dá)到所有地市供電公司完成“調(diào)控中心+運(yùn)維操作站”的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)任務(wù)，500kV及以下變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班并接入調(diào)控中心，調(diào)控一體化管理完全實(shí)現(xiàn)。

加強(qiáng)狀態(tài)檢修關(guān)鍵技術(shù)研究，加大新檢測(cè)技術(shù)的研究應(yīng)用力度，建立適合不同診斷需求的診斷路線圖;研究設(shè)備故障模式及反映該故障模式的特征參量分布規(guī)律，研究多特征參量反映同一故障模式時(shí)設(shè)備狀態(tài)的表征方法;建立主要電氣設(shè)備的典型故障模式和風(fēng)險(xiǎn)模型，研究基于風(fēng)險(xiǎn)控制的檢修優(yōu)化策略;

研究各種檢修模式下所需的時(shí)間、費(fèi)用和人力資源等分布特征，作為優(yōu)化檢修策略的參考依據(jù);針對(duì)不同電壓等級(jí)等進(jìn)行細(xì)化研究，研究適宜的檢修優(yōu)化策略，研究不同策略的組合應(yīng)用方案。

完成由狀態(tài)檢修到基于風(fēng)險(xiǎn)控制檢修，再到基于企業(yè)績(jī)效檢修的逐步深入，最終建立面向智能電網(wǎng)和智能化設(shè)備的設(shè)備運(yùn)行管理體系，基本實(shí)現(xiàn)基于企業(yè)績(jī)效管理的設(shè)備檢修模式。將運(yùn)行維護(hù)模式的發(fā)展變革與建立智能變電站全壽命周期管理體系相結(jié)合，提升變電站資產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)水平。

8智能變電站的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

變電環(huán)節(jié)智能化建設(shè)總體上提高電網(wǎng)可靠性和安全性，促進(jìn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益;個(gè)體上智能變電站的建設(shè)將極大提升裝備技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備智能化、信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化”。其建設(shè)和運(yùn)維方式也體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升。智能變電站在工程建設(shè)上采用集成設(shè)計(jì)和全壽命周期管理的理念，推動(dòng)變電站的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、小型化，減少工程施工量和施工周期，節(jié)省建設(shè)資金，提高資金利用率，降低融資費(fèi)用。

常規(guī)變電站占地規(guī)模大，需采用大量二次電纜，安裝調(diào)試周期較長(zhǎng)，工作量大，對(duì)以后的運(yùn)行檢修帶來(lái)了很大不便。智能變電站二次系統(tǒng)高度整合，將原有保護(hù)/測(cè)控等屏柜數(shù)量減少到50%左右。設(shè)備數(shù)量的大幅減少，縮小了繼電器室建筑面積。同時(shí)，一次設(shè)備的緊湊化顯著減少了變電站設(shè)備安裝占地面積。過(guò)程層終端(合并單元、智能接口單元)就地布置，可進(jìn)一步控制建筑面積和設(shè)備安裝空間。

二次裝置的硬件成本也將有大幅度的降低，可減少至少80%的電源插件、80%的人機(jī)界面插件、80%的機(jī)箱，減少80%的通信端口及電源接線端子、柜體等。設(shè)備傳輸過(guò)程光纖化，采用光纖進(jìn)行連接節(jié)約了90%以上的電纜，節(jié)約稀有金屬資源。

采用數(shù)字化及光纖網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，大量的模擬二次電纜被取消，消除了電磁干擾;采用新型光電互感器技術(shù)，消除了傳統(tǒng)互感器的電磁及噪聲干擾和漏油造成的環(huán)境污染。采用電子式互感器及光纖，基本上不消耗能量，站內(nèi)損耗較傳統(tǒng)變電站大大減小，做到了節(jié)能降耗。

智能變電站和智能設(shè)備的推廣，將使目前變電站由周期檢修提升至狀態(tài)檢修的階段，可有效減少運(yùn)行維護(hù)工作量、增加工作人員安全性和延長(zhǎng)設(shè)備壽命、提高系統(tǒng)可靠性，減少維護(hù)檢修等費(fèi)用。

根據(jù)智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展情況和初步建設(shè)、電網(wǎng)設(shè)備可靠性水平大幅提升，故障率降低30%;設(shè)備檢修工作量下降50%左右，綜合檢修費(fèi)用減少30～50%左右;主要設(shè)備平均使用壽命較目前延長(zhǎng)60～100%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，給企業(yè)帶來(lái)的直接效益十分可觀。

同時(shí)，智能變電站的建設(shè)將為設(shè)備制造和信息產(chǎn)業(yè)提供跨越式發(fā)展的際遇，可以大大促進(jìn)相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展，樹(shù)立電力公司勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的國(guó)企形象，形成不可估量的社會(huì)效益。

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