【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)時(shí)監(jiān)控、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備可觀測(cè)、可控制和自動(dòng)化是智能設(shè)備的核心任務(wù)和目標(biāo)?！陡邏洪_(kāi)關(guān)設(shè)備智能化技術(shù)條件》、《油浸式電力變壓器智能化技術(shù)條件》對(duì)～次設(shè)備智能化做了相關(guān)規(guī)定。在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，可進(jìn)行功能一體化設(shè)計(jì)，包括以下三個(gè)方面：① 將傳感器或／ ,u執(zhí)行器與高壓設(shè)備或其部件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以達(dá)到特定的監(jiān)測(cè)或／ ,u控制目的；② 將互感器與變壓器、斷路器等高壓設(shè)備 進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以減少變電站占地面積；③ 在智能組件中，將相關(guān)測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、保護(hù)進(jìn)行一體化融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的融合。 智能設(shè)備與順序控制 實(shí)現(xiàn)智能化的高壓設(shè)備操作宜采用順序控制，滿足無(wú)人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求；可接收?qǐng)?zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和當(dāng)?shù)睾笈_(tái)系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后自動(dòng)完成符合相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制，即應(yīng)能自動(dòng)生成不同的主接線和不同的運(yùn)行方式下的典型操作票； 自動(dòng)投退保護(hù)軟壓板；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)緊急缺陷時(shí)，具備急停功能。 2． 智能變電 站應(yīng)實(shí)現(xiàn)的高級(jí)功能 智能變電站戍實(shí)現(xiàn)的高級(jí)應(yīng)用功能包括：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷、防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用、智能告警及事故信息綜合分析決策、智能操作票系統(tǒng)等。 2． 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè) 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 9 智能變電站設(shè)備實(shí)現(xiàn)廣泛的在線監(jiān)測(cè)，使設(shè)備狀態(tài)檢修更加科學(xué)可行。在智能變電站中，可以有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種智能電子裝置的故障和動(dòng)作信息及信號(hào)同路狀態(tài)；減少了智能變電站中二次設(shè)備狀態(tài)特征量采集上的盲區(qū)。但就目前的在線監(jiān)測(cè)發(fā)展水平來(lái)看，尚不具備實(shí)現(xiàn)囊括所有設(shè)備在內(nèi)的全面在線監(jiān)測(cè)的可能性，對(duì)變電站內(nèi)主要一次設(shè) 備采取有針對(duì)性的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可取得較好的投資效益。對(duì)主變、 HGIS／ GIS、避雷器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的參量主要為主變油色譜、 HGIS／ GISSF6 氣體微水和局部放電、避雷器泄漏電流、次數(shù)等。 信息融合又稱(chēng)數(shù)據(jù)融合，是對(duì)多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。多信息融合技術(shù)從多信息的視角進(jìn)行處理及綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而剔除無(wú)用的和錯(cuò)誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實(shí)現(xiàn)信息的優(yōu)化。數(shù)據(jù)融合也為智能信息處理技術(shù)的研究提供了新的觀念。 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)是一套變電 站設(shè)備綜合故障診斷系統(tǒng) (見(jiàn)圖 2)，依據(jù)獲得的被監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)信息，采用基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷模型，結(jié)合被監(jiān)測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、運(yùn)行歷史狀態(tài)記錄以及環(huán)境因素，對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)和剩余壽命做出評(píng)估。 2． 防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用 智能變電站主要采用了以下防誤閉鎖的關(guān)鍵技術(shù)： (1)相對(duì)于常規(guī)變電站的防誤閉鎖，智能變電站增加了監(jiān)控中心層面的防誤閉鎖邏輯。 (2)順序控制操作方式，所謂順序控制是指通過(guò)監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)操作任務(wù)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立地按順序分步驟地實(shí)現(xiàn)操作任務(wù)。全站所有隔 離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)防誤操作方式為：遠(yuǎn)控、近控均采用邏輯防誤加本間隔電氣節(jié)點(diǎn)防誤。其中邏輯防誤通過(guò) GOOSE 傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)，取消常規(guī) HGIS 和 GIS跨間隔電氣節(jié)點(diǎn)閉鎖回路，通過(guò) GOOSE 信息實(shí)現(xiàn)跨間隔操作的閉鎖。 2． 智能告警及事故信息綜合分析決策 智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)上安裝有智能告警及事故信息綜合分析決策系統(tǒng) 51，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)顯示處理，提取故障報(bào)警信息，輔助故障判斷及處理 (見(jiàn)圖 3)。根據(jù)變電站邏輯和推理模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)告警信息的分類(lèi)和信號(hào)過(guò)濾，對(duì)變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)分析和推理，自動(dòng)報(bào)告變電站異常并提出 故障處理指導(dǎo)意見(jiàn)，為主站提供智能告警，也為主站分析決策提供事件信息。 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 10 系統(tǒng)根據(jù)告警信號(hào)重要性，將每個(gè)告警信號(hào)進(jìn)行定義，標(biāo)注出重要等級(jí)，以實(shí)現(xiàn)告警信息可按分類(lèi)分頁(yè)顯告警實(shí)時(shí)顯示窗口可由多個(gè)頁(yè)面組成：時(shí)序信息、提示信息、告警信息、事故及變位信息、檢修信息、未復(fù)歸告警信息。另外，告警信息可按廠站或間隔進(jìn)行過(guò)濾，即只顯示某個(gè)廠站或間隔的信息。 2． 智能操作票系統(tǒng) 智能操作票系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含順序控制軟件和五防聯(lián)閉鎖軟件的功能。智能操作票系統(tǒng)可以充分利用平臺(tái)提供的各項(xiàng)功能以及服務(wù)，共享實(shí)時(shí) SCADA 模型及圖 形，保護(hù)模型，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)態(tài)和模擬態(tài)數(shù)據(jù)可靠隔離，保證了整個(gè)過(guò)程的安全、實(shí)時(shí)、可靠。系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕泳€模型識(shí)別，開(kāi)票規(guī)則的用戶(hù)自定制，操作票的智能推理，業(yè)務(wù)表單的自由定制，多種開(kāi)票方式的靈活切換，操作票生命周期的全過(guò)程管理；采用徹底的圖票一體化技術(shù)，即圖中開(kāi)票、票中執(zhí)行，提高了操作票整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)生命周期的可視性以及直觀性；嚴(yán)格地基于系統(tǒng)拓?fù)湮宸赖男ｒ?yàn)機(jī)制以及完善的權(quán)限管理機(jī)制。保證整個(gè)過(guò)程的實(shí)時(shí)、安全、可靠。 電壓無(wú)功自動(dòng)分析控制 電壓無(wú)功控制系統(tǒng)將區(qū)域子系統(tǒng)電壓控制作為第二級(jí)控制，以子系 統(tǒng)的電壓合格、經(jīng)濟(jì)和最少操作次數(shù)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)上下級(jí)變電站之間的智能協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)內(nèi)各變電站之間的智能協(xié)調(diào)控制。無(wú)功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)首先從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，送入電壓分析模塊和無(wú)功分析模塊進(jìn)行綜合分析，形成變電所主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令、多主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指令，交由調(diào)度中心或集控中心控制系統(tǒng)執(zhí)行。 智能變電站運(yùn)行管理中的幾點(diǎn)思考 當(dāng)前電力系統(tǒng)中相當(dāng)一部分的變電站還是實(shí)行有人值班、設(shè)備定期檢修的模式。智能變電站的建設(shè)與發(fā)展無(wú)疑給廣大從事電力設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、檢修、運(yùn)行人 員帶來(lái)挑戰(zhàn)。變電站安全運(yùn)行將直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性，為確保其安全運(yùn)行，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： (1)智能變電站設(shè)備檢修，應(yīng)能依托順序控制及工作票自動(dòng)管理系統(tǒng)， 自動(dòng)生成設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的安全措施卡，指導(dǎo)檢修設(shè)備進(jìn)行可靠、有效的安全隔離。 (2)工作票自動(dòng)管理系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)方式的安排和調(diào)度員的指令，自動(dòng)生成相關(guān)內(nèi)容和步驟，并能與順序控制步驟進(jìn)行自校核和自監(jiān)控。 (3)通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)分析診斷等技術(shù)，能對(duì)站內(nèi)主要設(shè)備健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。建立站內(nèi)全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺(tái)，供系統(tǒng)層各高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一、智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 11 標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)存 取訪問(wèn)及向調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行上送。其中，信息一體化平臺(tái)作為未來(lái)變電站的信息出口，可用于變電站的監(jiān)視與控制，安裝于安全一區(qū)；為了確保變電站的安全性要求，信息一體化平臺(tái)獨(dú)立于目前的監(jiān)控系統(tǒng)，其實(shí)施不影響站內(nèi)設(shè)備正常的運(yùn)行和控制。 (4)明確智能輔助控制系統(tǒng)的功能，研究相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 智能變電站在當(dāng)今電網(wǎng)生存的優(yōu)勢(shì) 智能變電站是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容，變電領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)是智能變電站，智能變電站對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)將起到先驅(qū)作用。 智能變電站的主要優(yōu)勢(shì)： 光纖代替電纜，設(shè)計(jì)安裝調(diào)試都變得簡(jiǎn)單模擬量輸入回路和開(kāi)關(guān)量輸入輸出回路都被通信網(wǎng)絡(luò)所取代，二次設(shè)備硬件系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化統(tǒng)一的信息模型，避免了規(guī)約轉(zhuǎn)換，信息可以充分共享可觀測(cè)性和可控性增強(qiáng)，產(chǎn)生新型應(yīng)用：如狀態(tài)監(jiān)測(cè)、站域保護(hù)控制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：引進(jìn)了電子式互感器、合并單元智能終端、交換機(jī)等新裝置；采用了 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)、 IEEE 1588 新標(biāo)；其中繼電保護(hù)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)新體系結(jié)；同時(shí)研發(fā)了一些新功能。 而智能變電站本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：過(guò)程設(shè)備數(shù)字化，主要為電子式互感器 /合并單、智能終；信息傳輸?shù)木W(wǎng) 絡(luò) 化，主要為 IEC 61850 標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。 3 智能變電站技術(shù)現(xiàn)狀 智能變電站的特征 到目前為止，對(duì)于智能變電站并尚沒(méi)有統(tǒng)一的明確定義，但“以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為信息傳輸基礎(chǔ)，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)應(yīng)用”這些智能變電站基本認(rèn)識(shí)在學(xué)術(shù)界和工程界已達(dá)成共識(shí)。 剖析我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)和基本技術(shù)特征，從中可以進(jìn)一步理解智能變電站的技術(shù)內(nèi)涵。信息化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本途徑，體現(xiàn)為對(duì)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí) 信息的高度集成和挖掘利用能力；數(shù)字化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，以數(shù)字化形式清晰表述電網(wǎng)對(duì)象、結(jié)構(gòu)、特性及狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)各類(lèi)信息的精確高效采集與傳輸；自動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展水平的直觀體現(xiàn)，依靠高效的信息采集傳輸和集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行控制與管理水平提升；互動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)在要求，通過(guò)信息的實(shí)時(shí)溝通及分析，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的良性互動(dòng)與高效協(xié)調(diào)，提升用戶(hù)體驗(yàn)，促進(jìn)電能的安全、高效、環(huán)保應(yīng)用。 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 12 按照?qǐng)?jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)要求，目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)信息共享程度較低，綜合利用效能還未充分發(fā)揮；設(shè)備檢修模式較為落后 ，需要加快由定期檢修向狀態(tài)檢修過(guò)渡；一次裝備的智能化技術(shù)水平有待提高。因此，建設(shè)智能變電站應(yīng)著重于三個(gè)方面：智能一次設(shè)備；信息共享；在線監(jiān)測(cè)。 智能變電站的智能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面 [5]，即智能設(shè)備和智能高級(jí)應(yīng)用。所謂智能設(shè)備，是指一次設(shè)備和智能組件的有機(jī)結(jié)合，其中，智能組件是二次設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)，包括測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、測(cè)控保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、智能終端等，也可以是幾個(gè)裝置的集合，如 GIS 匯控柜、屏柜等。這些智能組件就像一次設(shè)備的“管家”，幫助一次設(shè)備做好傳輸和分配電能的工作，還具有測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量等功能 。 智能變電站的第二個(gè)特點(diǎn)是智能高級(jí)應(yīng)用。目前，傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但是相對(duì)于調(diào)度機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)很 “聽(tīng)話”，也是被動(dòng)的，智能變電站可以與調(diào)度機(jī)構(gòu)友好互動(dòng)。因?yàn)橹悄芙M件的廣泛應(yīng)用，智能變電站采集的數(shù)據(jù)是全景式的，因而信息量非常大，但是這些數(shù)據(jù)不是不加分析就傳輸給電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)，而是通過(guò)站內(nèi)的信息一體化平臺(tái)以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用模塊，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的挖掘、分析，實(shí)現(xiàn)智能告警、順序控制、設(shè)備狀態(tài)可視化、事故綜合分析決策等。比如，通過(guò)對(duì)變壓器在線檢測(cè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng) 估，對(duì)越限值發(fā)出告警信息。 智能變電站強(qiáng)調(diào)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。此外，還具有功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等顯著技術(shù)特征，易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)，被認(rèn)為是變電站發(fā)展歷史上的一次革命。 智能變電站的結(jié)構(gòu) 智能變電站以智能一次設(shè)備和統(tǒng)一信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器、電子信息、通信控制、人工智能等技術(shù)。實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、程序化運(yùn)行控制、設(shè)備狀態(tài)檢修、運(yùn)行狀態(tài)自適應(yīng)、智能分析決策、網(wǎng)絡(luò)故障后的自動(dòng)重構(gòu)以及與調(diào)度中心信息的靈活交互。 高壓設(shè)備是電網(wǎng)的 基本單元，高壓設(shè)備智能化 (簡(jiǎn)稱(chēng)智能設(shè)備 )是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)志之一，智能設(shè)備是附加了智能組件的高壓設(shè)備，智能組件通過(guò)狀態(tài)感知和指令執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的可視化、控制的網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化，為智能電網(wǎng)提供最基礎(chǔ)的功能支撐，智能設(shè)備不僅僅是測(cè)量與控制方面的技術(shù)革新，對(duì)變電站設(shè)計(jì)、電網(wǎng)運(yùn)行、乃至高壓設(shè)備本身的技術(shù)發(fā)智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 1