智能變電站一體化監控系統應用及功能研究

皖北煤電集團恒源煤礦 朱建斌

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智能變電站一體化監控系統應用及功能研究

皖北煤電集團恒源煤礦 朱建斌

【摘要】本文首先探討了一體化監控系統應用在智能變電站中的作用和發展現狀，然后以鄖縣220kV變電站工程為例論述智能變電站高級應用功能的實現方案。

【關鍵詞】智能變電站；一體化監控系統；高級應用

0 引言

隨著“三集五大”體系建設的深入開展，一體化監控作為智能電網建設的重要應用技術已經完成全國網范圍內推廣應用并進入全面建設階段。一體化監控系統由數據采集和數據處理兩大部分，其中數據采集主要是包括對站內外數據和信息進行辨識、估計以及分類，這部分的工作目的是為了能進一步有效的對數據進行處理。因為必須保證處理器能實時準確的接收到數據資源才可以為監控系統的各種高級應用的工作提供基礎，而這些高級應用就是以一體化監控系統作為平臺，為滿足用戶的各種需要。變電站日常的運行、調試、檢修、管理都可以通過一體化的監控系統進行智能化，以提高整個變電站的自動化程度，而數據處理就是智能化的關鍵所在，適合的處理器可以保證變電站在運行工作實現自動控制、智能調節、在線分析決策，將變電站和大電網互聯，滿足各級電網的安全、穩定、高效的運行及電力設備全壽命周期綜合優化管理。國家最新提出的智能電網戰略中包含了智能變電站概念，主要由安全可靠的設備為基礎，高速的信息傳輸為平臺，實現自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，同時具備支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。智能變電站的實現最大的依靠就是一體化監控系統，通過一體化監控系統能夠在調度過程中滿足各個主站之間的聯系，同時可以保證設備安全的使用。

1 智能變電站一體化監控系統現狀

1.1 一體化信息平臺現狀

智能變電站建設初期就實現各個功能的主機設置，但考慮到安全和技術等原因，并沒有實現主機之間的互聯，而是把監控主機、狀態監測后臺主機、智能輔助系統后臺主機相互獨立，這樣導致主機過于混亂，并沒有相互信息聯系。此時只是將一體化監控平臺的基本結構進行搭建，信息數據收集平臺雖然與自動化系統、狀態監測系統、智能輔助系統有信息交互，但隨著一體化監控系統技術的進一步規范，一體化信息平臺的功能逐步統一明確，設備之間相互融合集成，使得一體化監控系統得到優化。一體化信息平臺正是用于將各項子系統如變電站內的實時監控SCADA子系統、故障錄波子系統、電能量子系統、在線監測子系統、視頻安防等子系統的各種數據進行統一接入、統一存儲、統一處理等綜合管理，建立統一的變電站數據處理平臺，為各智能應用和遠方系統提供標準化規范化的信息訪問接口。目前一體化信息平臺的建設經過各個方面持續的努力，監控系統的基本功能完全實現，各種數據通過統一建模，完成數據的統一管理，應該說已經比較成熟；建立在一體化信息平臺之上基本業務應用也比較穩定可靠。

1.2 一體化監控系統高級應用現狀

高級應用則處于相對來說比較混沌的狀態，高級應用在電網不同層次的功能劃分也不清晰，概括來說變電站智能高級應用的種類還是比較多的，主要有：分布式狀態估計、二次設備在線監測及故障分析、智能告警與分析、遠程瀏覽與告警直傳、設備狀態可視化、無功優化控制、防誤操作閉鎖、源端維護、智能開票、智能巡檢、輔助設備智能化、光伏發電和綠色照明、一鍵式順序控制、變電站圖摸一體化；經濟及優化控制、記量對比分析、智能拓撲五防等。其中技術成熟應用比較廣泛是順序控制、智能告警與分析、設備狀態可視化、無功優化控制、防誤操作閉鎖、源端維護。這些高級應用目前各大自動化供應商都在積極開展技術研究和產品升級，由于各自的側重點不同，技術水平以及功能的完善程度都有不同。高級功能眾多，各廠家都有自己的技術優勢，都有自己的短板。

受制于各種因素的制約，如規則提煉困難，配置復雜/專業性太強等，導致某些高級應用實用化程度不高，有的高級應用還處于探索發展階段。

同時，因調度端功能尚未完全接入，某些高級功能還只局限于變電站內部或主站端，尚未實現變電站與主站端的協同互動。部分站應用了備自投、低頻減載和低壓減載等站域控制功能，對站域狀態估計功能的應用還有待深化；大部分站實現了安防、消防和視頻技術以及輔助控制系統信息的標準化采集。

2 一體化監控系統功能實現方案

本文以湖北省十堰市鄖縣220kV變電站工程為背景，根據各種自動化系統業務信息流，搭建一體化業務系統，梳理優化站內數據信息流，充分實現信息共享和裝置集成整合，實現順序控制、智能告警和狀態可視化等高級應用功能。

2.1 順序控制

順控變電站則從根本上去解決人工進行電氣操作耗費大量人力物力的難題，變電站實施順控操作，運行人員只須選擇一條順控操作命令，操作票的執行和操作過程的校驗由變電站內智能電子設備自動完成，實現“一鍵操作”，從而減少了人為誤操作，提高了工作效率，減輕了誤操作的可能性，有利了變電站的安全、穩定、可靠運行。順控控制，是基于標準化作業為前提，通過計算機軟件自動執行既定的指令來完成操作。順控變電站，就是指實現了順控操作的變電站。順控操作，以前也稱為程序化操作，在國網智能變電站技術導則出來以后，就統一稱為順序控制了。總體框圖如圖2-1所示：

圖2-2 智能告警與分析決策實施方案

2.2 智能告警與分析決策

現今的變電站報警系統采用順序報警模式，各種報警信息按出現時間順序進行提示，當電網規模較小，變電站數量較少時可以適用，但如今的大電網中并不合適，當事故發生后，過多的報警信息回掩蓋重要的事故來源，難以短時間進行正確判斷。因此，智能告警與分析決策需實現：分類告警、信息過濾、在線實時分析和推理變電站運行狀態、自動報告變電站異常并提出處理指導。智能告警與分析決策整體實施方案如圖2-2所示。

2.3 狀態可視化

在智能變電站中，可以有效地獲取電網設備運行狀態數據以及各種IED裝置的故障和動作信息，實現對主要一次設備和二次設備的狀態采集。智能變電站中幾乎不再存在未被監視的功能單元，設備狀態特征量的采集沒有盲區。

設備狀態可視化包含主要一次設備和主要二次設備的狀態可視化。主要一次設備（變壓器、斷路器等）的狀態信息由狀態采集單元采集，并上送到由一體化信息平臺統一存儲、處理和展示。主要二次設備的狀態信息包括：智能設備健康狀態、輸入回路、輸出回路以及網絡系統的狀態，這些信息也由一體化信息平臺采集、存儲、處理和展示。

3 結論

變電站高級應用功能研究開發的基本原則為在確保變電站安全穩定運行，滿足各項運行維護功能的基礎上，大膽而謹慎地提出創新的技術方案，體現技術的先進性，運行管理的智能化，為未來的變電站智能化建設和改造提供技術參考和工程實施指導。IEC61850統一了變電站各種設備的各種信息模型，使智能變電站信息得以充分共享，為基于共享信息的各種高級應用提供了信息基礎。隨著一體化信息平臺接口的統一以及硬件技術跟進，更多的高級功能會被提出。

參考文獻

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