面向智能電網(wǎng)愿景的無人值班站科技應用若干思論文
0引言
我國在變電站自動化領域己居國際先進水平，具有自主知識產(chǎn)權的變電站自動化系統(tǒng)和設備完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化。截至2009年初，華北電網(wǎng)直屬220kV及以下并己具備無人值班條件變電站有255座，占全部變電站的87%，38座變電站不具備無人值班條件。隨著變電站自動化技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡通信技術和電力設備制造技術的發(fā)展，基于電子式互感器、EC61850標準和智能化一次設備的數(shù)字化變電站逐漸成為目前電力技術領域的研究熱點。目前，我國數(shù)字化變電站技術在工程化和實用化方面己經(jīng)走在世界前列，在200多座變電站開展試驗示范工作，例如，唐山郭家屯220kV變電站自動化系統(tǒng)改造在華北電網(wǎng)首次
采用了EC61850規(guī)約和變電站程序化操作技術，并首次實現(xiàn)了不同廠家二次設備的互操作，可實現(xiàn)全站數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集和全站網(wǎng)絡化控制。另外，華北電網(wǎng)設備狀態(tài)檢修覆蓋面也逐步増大，已初步構建起資產(chǎn)全壽命周期管理體系，有效地改善可靠性水平和檢修效能。
總的來說，目前變電站自動化系統(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)檢修過渡;一次裝備的智能化技術水平有待提高，以及樞紐中心變電站全面建成或改造成為智能化變電站。
1智能電網(wǎng)概況
即以涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、儲能和用電的電力系統(tǒng)為對象，應用數(shù)字信息技術和自動控制技術，實現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的雙向交流，具有自愈、安全、交互、協(xié)調、兼容、高效、優(yōu)質、集成的核心特點。
智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，它的概念使得更加可靠、高效的實時監(jiān)測和控制設備節(jié)點裝設在變電站。智能設備也被増加到傳統(tǒng)變電站設備之中，能夠實現(xiàn)智能功能并能提供整個系統(tǒng)的監(jiān)測、控制及管理的普遍T技術。智能變電站應具有如下主要特點：告警信息處理及不合理數(shù)據(jù)處理的智能分析;自恢復、自診斷或預防性措施及緊急狀態(tài)評估的智能控制;智能維修與管理、智能安全評估;與地理信息系統(tǒng)互連和應用等。
2無人值班站和集控中心發(fā)展規(guī)劃及特點
國內外推廣無人值班站和集控中心是電網(wǎng)的發(fā)展方向，建立集控中心就是利用科技手段對多個變電站實現(xiàn)無人值班的一種運行管理模式。根據(jù)集控一體化建設思路，華北電網(wǎng)直屬各供電公司各自建立1個集控中心，每個集控中心將該公司所管轄220kV及以下變電站全部接入。同時，華北電網(wǎng)集控中心系統(tǒng)還處在不斷發(fā)展和改進的階段，其本身的功能要求也隨之出現(xiàn)新變化。比如，集控中心監(jiān)控系統(tǒng)智能報警專家系統(tǒng)、遠程圖像監(jiān)控及報警系統(tǒng)等日益完善的功能不斷増加。
另外，集控中心不同于調度中心的特點在于:變電站的信息量全而多，反映設備狀態(tài)，為集控中心運行人員監(jiān)控設備服務;而調度中心運行人員關注電網(wǎng)潮流、系統(tǒng)運行方式，關注處理電網(wǎng)運行方式變動的有關信號與事故信號。
3華北電網(wǎng)無人值班站和集控中心面向智能電網(wǎng)的科技應用
隨著智能電網(wǎng)發(fā)展的逐步推進，華北電網(wǎng)無人值班站和集控中心科技應用體現(xiàn)在數(shù)字化變電站、程序化操作、變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)等方面，實現(xiàn)信息化、自動化、互動化。
3.1建立數(shù)字化或智能化變電站
(1)智能設備技術。非常規(guī)互感器的出現(xiàn)及計算機的發(fā)展，使得斷路器設備內部的電、磁、溫票的執(zhí)行和操作過程的校驗(一次設備輔助接點度、機械、機構動作狀態(tài)檢測己經(jīng)成為可能，運行人員可通過收集分析檢測數(shù)據(jù)，判斷斷路器運行的狀況及趨勢，安排檢修和維修時間，實現(xiàn)設備的狀態(tài)檢修。智能操作斷路器是根據(jù)所檢測到的電網(wǎng)中斷路器開斷前一瞬間的各種工作狀態(tài)信息，自動選擇和調整操作機構以及與滅弧室狀態(tài)相適應的合理工作條件，以改變現(xiàn)有斷路器的單一分閘特性。
智能斷路器技術遲遲不能進入實用化主要原因在于斷路器跳閘方式發(fā)生了根本性變化，從以往電纜傳輸跳合閘電流操作方式變?yōu)橥ㄐ艌笪牟僮鞣绞�。隨著對EC6185O標準研究的深入，GOOS在網(wǎng)絡上傳送跳閘命令等實時性要求很高的信息得到有效驗證，使得智能斷路器將逐步進入實用化階段。另外，用微機原理設計保護智能操作箱，可以有效解決電氣二次回路狀態(tài)檢修問題17|，填補綜合自動化變電站二次控制設備的邊緣空白部分，為實現(xiàn)完全意義上的自動化、為繼電保護實行狀態(tài)檢修創(chuàng)造必要的條件。
(2)基于信息共享的運行支持系統(tǒng)。EC61580標準為變電站自動化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標準化信息和信息交換模型，實現(xiàn)智能設備的互操作性，采用了對象建模技術、抽象通信接口技術和設備自描述規(guī)范，智能設備之間實現(xiàn)了通信協(xié)議和通信接口一致性;實現(xiàn)變電站信息共享對一、二次設備進行統(tǒng)一建模，變電站站內及變電站與集控中心之間實現(xiàn)了無縫通信體系，真正實現(xiàn)信息共享。
(3)控制與防誤閉鎖。EC61850提出的.GCXOE傳輸機制可以實現(xiàn)快速、安全的數(shù)據(jù)交換，保證各裝置的快速報文可在3ms內實現(xiàn)信息交換，滿足跳合閘要求;過程層組建測控設備之間交互數(shù)據(jù)通過GOOE實現(xiàn)關聯(lián)閉鎖功能，這樣減少敷設大量間隔內及間隔之間的電氣連鎖電纜，也不必設置專門聯(lián)閉鎖控制器，避免重復的遙信采集;備自投功能也可以由GOOE實現(xiàn)，可簡化系統(tǒng)、減少備自投設備。
3.2實施程序化操作
變電站程序化操作是指變電站內智能設備依據(jù)變電站操作票的執(zhí)行順序和執(zhí)行結果校核要求，由站內智能設備代替操作人員，自動完成操作票的執(zhí)行過程。實際操作時只需集控中心監(jiān)控人員根據(jù)操作要求選擇一條程序化操作命令，操作或者電壓電流等)由變電站內智能電子設備自動完成。這樣能夠使變電站真正實現(xiàn)無人值班，達到變電站減員増效的目的;同時通過程序化操作，實現(xiàn)操作自動化，減少或無需人工操作，最大限度地減少操作失誤，縮短操作時間，提高變電站的安全運行水平。
3.3變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)
變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)包括在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集成平臺、容性設備在線監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)等幾部分組成。它運用當前國內外最先進的通信和檢測技術，創(chuàng)造性地建立全無線數(shù)字化模式，并實現(xiàn)對變電一次設備各項性能參數(shù)的實時監(jiān)測，達到變電一次設備健康狀況的智能化體現(xiàn)。變電設備在線監(jiān)測是設備狀態(tài)檢修的基礎，它獲取數(shù)據(jù)分析和綜合評判參與變電設備狀態(tài)檢修評估體系之中，目前特別在監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、數(shù)據(jù)的融合和判據(jù)效用等方面有待進一步完善。
3.4智能報警專家系統(tǒng)
智能告警專家處理系統(tǒng)根據(jù)告警信號的重要性對其分類處理和專家推理，使運行監(jiān)控人員能夠快速地抓住事故重點、及時有效地采取處理方案，提高事故異常處理的準確性和快速性，保障電網(wǎng)安全運行，有效體現(xiàn)信息化經(jīng)濟效益。它提供事故、預告、越限、檢修、未復歸信息等多個告警頁面窗口對不同等級的告警信號進入不同的告警頁面，方便監(jiān)控人員抓住重要告警。它通過告警的己確認和未確認狀態(tài)來區(qū)分監(jiān)控人員是否處理過此告警，根據(jù)信號的分類對級別高的語音優(yōu)先播報。它還可以根據(jù)告警信息作出推理，給出異常事故發(fā)生原因及處理措施，同時提高監(jiān)控人員業(yè)務水平。
3.5智能巡檢系統(tǒng)
變電設備智能巡視系統(tǒng)的構成，包括前端巡檢系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)兩部分。靈活方便、易用和易維護的特點使得該系統(tǒng)在變電站設備巡視中被廣泛應用，提高了運行人員巡視設備的到位率，簡化了缺陷管理工作，實現(xiàn)了變電運行管理的信息化、標準化。另外，隨著無人值班站廣泛推廣，變電站設備巡檢機器人可代替人工完成變電站高壓變電設備的所有巡檢作業(yè)。變電站設備巡檢機器人系統(tǒng)以自主或遙控的方式，在無人值班或少人值守的變電站對室外高壓設備進行巡檢，可及時發(fā)現(xiàn)電力設備的熱缺陷、異物懸掛等設備異常現(xiàn)象。
4結論
智能變電站是變電站自動化技術發(fā)展的必然方向，它的發(fā)展和成熟對建立堅強智能電網(wǎng)有重要意義。而集控中心也正在向著容量規(guī)�；�、信息全景化、應用集成化、報警智能化、監(jiān)視可視化、控制閉環(huán)化的方向發(fā)展。因此，無人值班站和集控中心的科技應用也將向適應智能電網(wǎng)發(fā)展方向進一步深化和推廣，逐步完善并實現(xiàn)信息化、自動化、互動化的智能技術特征，有效成為智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的重要組成部分。
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