智能變電站保護在線監測系統設計

張佳男 史哲鵬 刁曉蕾

摘要：隨著智能化技術的發展，智能變電站是依靠精密、穩定、集成的智能裝置，在自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等功能的同時還具備了實時控制、智能調節、在線分析等功能。通過對其供電范圍內電力用戶的基本情況進行分析，歸納了系統需要的整體功能，分別利用以及開發工具，實現了對智能變電站在線監測整合系統的軟件設計，智能變電站在線監測系統功能的實現。

關鍵詞：智能電網;在線監測系統

引言

在我國電力檢測系統中，智能變電站在線監測系統可以對變電設備的運行情況進行實時監測，并對環境參數進行實時掌控，通過對監測數據的分析可以實現變電站潛在故障的預判，并發出預警。傳統變電站的檢修模式是定期人工檢修同時結合故障檢修的方式，這種檢修模式需要大量的人工投入，同時存在不確定性，不能滿足現代電力發展的需求。隨著現代電力應用需求的不斷增多，為了滿足現代電力應用需要，針對電力設備的在線監測系統逐漸興起，對于維護智能變電站系統安全穩定運行提供技術保障。

1智能變電站技術的特點

1.1設備智能化。在智能變電站中，智能斷路器和電子式互感器的應用，能夠使光纖和數字光信號逐漸取代傳統的控制電纜和模擬信號，這樣可以使智能變電站設備對現場數據信息進行實時搜集，并為信息的共享提供必要的技術支撐。

1.2 通信網絡化。智能變電站技術可以構建統一的信息平臺，并借助遠程控制技術來發現和解決其中所存在的問題，進而實現網絡平臺內用戶間的有效交流與互動，進而實現智能變電站的通訊網絡化。

1.3 信息數字化。智能變電站技術可以借助一、二次設備來有效管理和控制信息網絡，并將搜集到的信息通過相關處理后以數字化的形式進行輸出，進而有效提高變電站的管理效率。

1.4 信息共享化。通常情況下，智能變電站的間隔層和站控層設備能夠在變電站各平臺間構建信息共享協議，這樣不僅可以實現數據信息的共享，而且還可以為智能變電站技術的發展奠定良好的基礎。

1.5 應用互動化。智能化變電站能夠實現變電站和變電站間、變電站和用戶間、用戶和用戶間的互動，以期更好的發揮智能化技術的優勢。

2目標設定

為研發智能變電站保護在線監測系統需設定總目標，從實際智能變電站保護所需要監測的項目出發，智能變電站保護在線監測系統應至少具備以下三個方面的要求。

智能化（A）：通過在線保護狀態評估，可分析保護的家族性缺陷，減少不必要的保護檢修次數一次設備的停役幾率;識別率（B）：繼電保護裝置的二次虛回路識別率應較高，且正確率和穩定性能滿足一般檢修要求，實現對模擬量、開入量、開出量的識別;時效性（T）：在線保護監測系統時效應較高，響應速度應快，能及時將故障信息上傳到終端。智能變電站保護在線監測系統不僅要考慮智能化、識別率、時效性三點要求，還需要考慮裝置和技術成本（C）。因此我們定義了監測指標（S=0.2*A+0.3*B+0.2*T-0.3*C），并以此來綜合評價保護在線監測系統技術的優劣。

3 確定最佳方案

3.1提出方案

研發智能變電站保護在線監測系統，其核心是需要在工程SCD模型基礎上，實現SCD在線管理，達到二次系統可視化，通過異常智能診斷，做好可視化安措，從而實現保護的在線監。

3.2在線監測系統方案選擇

智能變電站保護在線監測系統通過對保護裝置進行信息采集二次虛回路數據，而后將采集數據進行信息分析，自動信息分析環節完成后反饋給檢修人員，從而形成對保護裝置的在線監測閉環。將信息采集方式與信息分析方式進行綜合并利用優選法進行分析，可得到三種不同的系統搭建方案。（1）綜合A方案：在保護裝置端完成信息采集，在保護小室內完成信息分析;（2）綜合B方案：由采集單元完成信息采集，在計算機室管理單元完成信息分析;（3）綜合C方案：由采集單元完成信息采集，在保護小室內完成信息分析。對三種方案進行可行性評價對比。

3.3方案分解并選擇最佳方案

根據上述所決定的在線監測系統功能模塊的分解，在搜集資料時將在線監測系統的功能進行完善。下面我們將從四個分解出來的部分一一進行分析。（1）SCD在線管理技術結論：通過比較以上三種方法，綜合考慮成本，智能化程度、二次虛回路識別率、增強保護裝置監測時效性等因素，選擇了智能化程度一般、識別率較好、時效性較好、成本較低的基于大數據庫分析的SCD在線管理技術。

（2）二次系統可視化技術

二次系統可視化技術在智能化A方面得到92.3的評分，在識別率B方面得到98.6的評分，動態型二次系統可視化技術在時效性T方面得到94的評分，動態型二次系統可視化技術在成本C方面得到94.5的評分，監測指標達到37.71，本研究的目標是要降低成本，提高智能化程度，提升二次虛回路識別率，增強保護裝置監測時效性，提高可靠性，為實現對二次系統可視化技術，選擇了智能化程度和識別率排名第一、時效性和成本一般的圖表型二次系統可視化技術方案。

4 智能變電站在線監測系統功能的實現

4.1數據采集模塊

系統中數據采集模塊主要是對智能變電站設備的運行參數進行檢測，通過實時數據監測同時利用特定的通信協議將數據發送到智能變電站的中心機房，數據經過預處理以及數據的集中，數據經過預處理之后將數發送到不同的地方中心機房，之后對檢測數據進行分析計算。通過對不同電力設備數據的分析處理，對于分析處理的數據類型需要滿足市面上使用的大多數設備的數據類型，從而保證數據的兼容性，從而便于日后進行功能擴展，滿足不同電力設備的應用需求，為系統升級提供基礎保障。

4.2變電站數據庫的設計

智能變電站在線監測整合系統核心部分是數據庫程序，監測系統將數據發送到數據庫，數據庫將大量數據進行保存，并可以進行實時查閱，從而方便工作人員管理。為了實現數據的存儲需求實現在線監測整合系統數據信息的存儲，滿足變電站3～5a內的數據存儲量，在實現海量數據存儲同時可以實現對電力調度需要的數據進行綜合管理。

結束語

確定了在線監測綜合系統軟件的總體方案，制定了系統層次圖，在此基礎上實現了系統的主要功能。分別利用以及開發工具，實現了對智能變電站在線監測整合系統的軟件設計，并根據設計需要完成了功能測試。

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