基于智能電網的二次設備運維技術

古儉榮，凌結靜，韋翊豪

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東 珠海 519075）

0 引言

智能電網即電網的智能化，有關學者稱之為“電網2.0”，是以實現電網的安全性、可靠性、經濟性和高效性為目的，在集成、高速雙向通信網絡的基礎上建立的一種先進的傳感、測量、設備技術和控制方法支持系統技術的應用。而電力的二次設備是對一次設備的輔助設備，主要用于一次設備的控制、保護、檢測等。隨著智能電網的不斷發展，國內外學者對智能電網的二次設備進行了不同層次的研究，丁家琪等[1]提出了智能電網調度運行面臨的關鍵技術，杜健[2]分析了無線通信技術在智能電網中的應用，章堅民等[3]首先提出了一次系統狀態激勵的電力二次智能裝置報文模型，牛博[4]等針對一次設備容易受到一次設備動作干擾而發生故障的問題提出了配網柱上開關容性關合過程中電磁輻射的干擾測試與仿真，王利平等[5]在互聯網化和移動互聯的基礎上對二次設備的運維技術進行研究，提出了基于物聯網和移動互聯技術的二次設備智能運維技術的整體系統架構和功能部署方案，強文淵等[6]就電容式電壓互感器設備故障的問題提出了一種基于滑動時窗K-Means 聚類早期辨識CVT是否發生內部電容單元擊穿故障的檢測方法。

1 運維現狀和目標

近年來，電力在國民經濟的發展過程中，貢獻著十分巨大的力量，在工業、農業、交通運輸等領域發揮著不可替代的作用，而智能電網的出現極大地改善了電力行業的環境，為電力行業的發展提供了源源不斷的動力，隨著智能電網的建設不斷增加，二次設備數量也隨之不斷增加，造成了運維管理工作的難度不斷增加[7]，智能識別與設備的互動將無法實現。

1.1 運維現狀

目前，智能電網二次設備的運維模式一般分為定檢、全檢和特檢，然而隨著智能電網的不斷發展和新興技術的交叉融合，二次設備的種類和數量上都有所增加，傳統運維模式已無法在短時間內滿足龐大運維檢修工作的需求，為二次設備的檢修帶來了巨大的挑戰。首先，由于二次設備自身的狀態信息模型多以私有化為主，缺乏系統完善的監控機制，無法實現二次設備狀態信息的標準化采集；其次，運行人員基本的技術素養和技術支撐不到位，使部分單位在二次運維工作中出現軟壓處理不當等現象，造成相關設備的長期突出運行；最后檢測策略有待完善、智能診斷技術有待普及。

1.2 運維目標

智能電網的二次運維技術的目標有可視化、智能化和定制化。所謂可視化是指在二次設備的設計過程中要充分考慮到后期的運維工作，將二次設備的狀態通過計算機技術、網絡通信技術的應用由“虛”到“實”的轉換，從而方便工作人員在實際運維中的管理工作。智能化是指在信息技術運用下，保證二次設備的自檢功能的有效運行，降低運維人員的工作難度。定制化是指運維人員在實際操作中根據二次設備的健康狀況進行的檢測計劃和方案。

2 智能電網的基本結構

智能電網是將現代信息技術等理念融入傳統的電網以滿足人們對電力能源的需求，使傳統的電網具有可控性和可觀性，同時能夠解決傳統電網的能源利用率低、安全性能難以控制、互動性差等問題的一種新型的智能化電網系統，其結構如圖1所示。

由圖1可知：智能電網的基本結構由站控層、間隔層、過程層三部分組成，各個部分相互獨立又相互協調。智能電網的主要特征是：可觀性強，能夠借助網絡信息技術、電子技術等進行對各層次、各節點之間的監控；發電用電動態交互，可以根據各層次的相互關系，利用計算機、網絡、電子等現代化技術進行對用戶信息和發電信息的調度；可控性高，利用現代信息相關技術對電網進行控制，可提高電網利用率；安全性高，利用電子技術對系統失穩現象進行預警和調整，提升電網的安全性能。

圖1 智能電網的基本結構

3 智能運維系統的整體架構

3.1 系統功能結構

與傳統的電網系統相比，智能電網系統的運維工作難度相對較大，問題相對較多，對于二次設備的運維工作，主站端和廠站端被賦予了不同的功能：（1）主站端的新功能開始向智能分析、智能控制、智能監視、智能診斷和評估方向發展；（2）廠站端的新功能開始向數據采集、簡單處理和過濾方向發展。在智能電網中無人值守的變電站的應用對主站端的全面性的要求越來越高，因此，二次設備運維工作的重點開始向主站端轉移，如圖2所示。

圖2 系統功能結構

3.2 系統體系結構

如圖3所示，智能電網體系結構是由信息系統應用體系、信息系統支撐平臺和信息系統基礎設施三部分組成，在信息系統應用體系中包括：電網側、電源側和用電側。信息系統支撐平臺包含：數據與儲存、分析與決策、傳感和量測、控制與執行。信息系統基礎設施包括：通信與網絡、量測設備、電力系統和控制設備。

圖3 智能電網系統體系結構

4 二次設備運維的關鍵技術

在1.1中提到傳統的二次設備的運維模式隨著運維設備的類不斷增加，設備規模不斷擴大，特別是信息技術、電子電力等技術的融合為二次設備的檢修工作帶來了嚴峻的考驗。對二次設備的運行狀態進行實時監控，達到對二次設備進行實時操控的目的，需要對二次設備運維的關鍵技術進行研究。下面將從智能診斷技術、可視化技術介紹二次設備運維的關鍵技術。

4.1 智能診斷技術

智能診斷技術包含：智能告警和故障定位。智能告警是對信息進行收集、過濾通過分析處理進行智能判斷，并將判斷結果通過分級分類告警、重要告警、頻繁告警和源數據不一致告警等方式展現出來。故障定位是采用大數據技術和數字挖掘技術，通過故障特征和設備關聯信息實現對回路故障的定位，從而減少運維和巡視工作量。

4.2 可視化技術

可視化技術是指利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，再進行交互處理的理論、方法和技術。與智能電網的二次設備運維相關的可視化技術包括與設備相關的設備狀態可視化，SCD管理可視化，虛端子變化和實時狀態可視化，故障邏輯、回路可視化等。

5 結語

智能電網的二次設備運維技術是建立在智能運維系統的整體架構基礎之上。二次設備運維技術不僅能夠滿足目前智能電網的發展需求，還能在未來互聯網技術、電子應用技術發展的基礎上不斷提升。