智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用

彭錦

摘要：隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜、區(qū)域間互聯(lián)愈加緊密，智能變電站故障處理對(duì)變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。這就使智能變電站的設(shè)備故障對(duì)輸配電系統(tǒng)造成很大影響，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故。由于集控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在全國(guó)各變電站中的逐漸普使變電站可以無人值守，但是對(duì)供電質(zhì)量提出了更高的要求。目前急需解決的是使操作人員在事故時(shí)對(duì)故障的位置進(jìn)行可靠確定，對(duì)故障元件準(zhǔn)確判定并采取正確的隔離方法，對(duì)停電部分及時(shí)恢復(fù)供電，保證對(duì)客戶的可靠持續(xù)供電。

關(guān)鍵詞：智能變電站；狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著變電站智能化技術(shù)和狀態(tài)檢修技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化一、二次設(shè)備的研發(fā)和變電站標(biāo)準(zhǔn)化模型體系的建立，己成為今后變電站技術(shù)發(fā)展的方向，而作為智能化變電站重要組成部分的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是對(duì)智能一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)全面監(jiān)控和對(duì)二次設(shè)備數(shù)據(jù)共享、分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對(duì)智能變電站高級(jí)應(yīng)用和快速事故判斷、處置策略的制定提供重要技術(shù)支撐，因此對(duì)智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究、開展科學(xué)合理設(shè)計(jì)是千分必要并具有重大意義的。

1智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

IEC61850將智能變電站系統(tǒng)分為3層，即過程層、間隔層和站控層。這個(gè)體系結(jié)構(gòu)的劃分是從邏輯上按變電站所要實(shí)現(xiàn)的控制、監(jiān)視和繼電保護(hù)功能劃分的。（1）過程層包括主變壓器、GIS、斷路器等一次設(shè)備、智能組件、智能電子裝置等，實(shí)現(xiàn)變電站電能分配、變換、傳輸以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。如圖1所示，現(xiàn)在很多智能變電站沒有單獨(dú)的邏輯接口4和5，許多功能都在間隔層設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。如今光流變、光壓變?cè)谥悄茏冸娬局袕V泛應(yīng)用，越來越多的間隔層功能下放到過程層中去了，這是智能變電站建設(shè)發(fā)展的新趨勢(shì)。（2）間隔層包括繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、監(jiān)控功能主IED等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)利用本間隔數(shù)據(jù)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行制約、操作閉鎖和繼電保護(hù)等功能。（3）站控層包括站域控制、自動(dòng)化站級(jí)監(jiān)視控制系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)、輔助決策等子系統(tǒng)和信息一體化平臺(tái)。其主要功能是整個(gè)變電站設(shè)備的測(cè)量和控制，匯集全站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，監(jiān)控操作閉鎖，對(duì)間隔層、過程層的設(shè)備在線維護(hù)和修改，并可對(duì)變電站故障進(jìn)行自動(dòng)分析。

2智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能變電站區(qū)別于常規(guī)變電站的主要特點(diǎn)是使一次設(shè)備智能化，配置了基于壓C61850的狀態(tài)監(jiān)測(cè)壓D。通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了二次設(shè)各的網(wǎng)絡(luò)化并以分層布置的方式配置各種智能壓D，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備間的相互操作的智能化。各種電力設(shè)備組成過程層網(wǎng)絡(luò)。隨著電子技術(shù)及電力設(shè)備智能化，智能壓D將大量布置，并與電為設(shè)備融合，進(jìn)一步將過程層與間隔層將融為一體￡511。但是傳統(tǒng)一次設(shè)備向智能一次設(shè)備的進(jìn)化需要經(jīng)歷一個(gè)過程，目前尚處于智能電網(wǎng)建設(shè)的初級(jí)階段，智能組件內(nèi)的各個(gè)壓D以分散布置為主。因此，對(duì)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，過程層組成主要由一次電力設(shè)備的傳感器和一次電力設(shè)備上集成的狀態(tài)監(jiān)測(cè)壓D組成。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的采集。間隔層主要進(jìn)行監(jiān)測(cè)及其保護(hù)控制等二次設(shè)備構(gòu)成。參照電網(wǎng)公司發(fā)布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，智能組件需要考慮各種壓D的監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同和布置的個(gè)數(shù)。另外隨著科技的發(fā)展，信息的處理越來越便捷，站控層的狀態(tài)監(jiān)測(cè)壓D可以快速地進(jìn)行信息的交換。

3智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

3.1替能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中通過模塊化設(shè)計(jì)，使不同模塊的功能是彼此獨(dú)立的，因此在整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，需模塊協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的工作進(jìn)程，通過啟動(dòng)調(diào)用各個(gè)模塊完成其對(duì)應(yīng)功能，并反饋結(jié)果，為達(dá)到上述目的，在對(duì)智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，采用了基于SOA組件結(jié)構(gòu)并采用J2EE技術(shù)，J2EE是一套成熟應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)架構(gòu)，其包含多種標(biāo)準(zhǔn)化模塊，各模塊間的調(diào)用能保證高效率運(yùn)行，標(biāo)準(zhǔn)化模塊可以實(shí)現(xiàn)便捷并且規(guī)范的完成系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)及部署，并且方便的進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，提升系統(tǒng)可移植性并為今后的擴(kuò)展升級(jí)預(yù)留空間。

3.2智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

3.2.1狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)人機(jī)交互界面。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)人機(jī)交互界面是顯示整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)信息的總界面。它使用變電站一次接線方式，來思示各監(jiān)控功能模塊主機(jī)推送的關(guān)于各類設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，在此界面中可以點(diǎn)擊相應(yīng)的設(shè)備而進(jìn)入設(shè)備監(jiān)控界面，以實(shí)現(xiàn)需要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。

3.2.2設(shè)備在線監(jiān)測(cè)界面。在線監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備顯示界面，由站控層主機(jī)直接調(diào)用功能模塊主機(jī)數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示，是值班員查詢、監(jiān)控某臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀況的可視化工具，通過該界面，值班員可查看設(shè)備的全部運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。

3.2.3數(shù)據(jù)查詢界面。智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供用戶進(jìn)行圖形化查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)由站控層主機(jī)直接調(diào)用監(jiān)控模塊主機(jī)數(shù)據(jù)記錄，在主站上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成相關(guān)表格或趨勢(shì)曲線，利于監(jiān)控人員更加方便的掌握設(shè)備狀況運(yùn)行發(fā)展的趨勢(shì)，例如可以跟蹤觀察變壓器油中乙快含量變化趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行合理評(píng)估。

3.2.4故障報(bào)告及分析。智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了單獨(dú)的故除報(bào)告及分析模塊，當(dāng)產(chǎn)生故障報(bào)警信息時(shí)，可以人工調(diào)閱分析報(bào)告，以驗(yàn)證報(bào)警是否正確。如調(diào)用變壓器油色譜在線監(jiān)控功能模塊提供的數(shù)據(jù)，利用大衛(wèi)三角圖對(duì)監(jiān)測(cè)到得油中氣體分析報(bào)告。

綜上所述，本文從介紹變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)人手，分析狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。研究變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案的是本文的關(guān)鍵。論文對(duì)變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較優(yōu)化，進(jìn)一步研究其狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)配置情況，展示了智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用后形成的成果。