智能變電站運維的關鍵技術研究

吳暇

上海新能凱博實業有限公司 上海 201210

引言

如今，智能電網建設持續推進，保證電網運行穩定性是工作重點，想要達成這一目標，勢必要提高智能變電站運維能力。事實上，智能變電站的有效運維，需要以多樣化關鍵技術作支撐，這一環節關鍵技術的可靠性、實用性越強，越有利于智能變電站長遠可持續發展。因此，加強智能變電站運維的關鍵技術研究十分必要，不僅可保證變電站運行穩定性更為提高電網服務能力奠定基礎。

1 智能變電站的運維管理概述

電力事業飛速發展，不僅讓智能電網規模逐漸擴大，更讓智能變電站數量持續增多。智能變電站是一種具備傳統變電站功能，但擁有更強技術性、功能性，且在服務能力和運行發展方面更具優越性的變電站，可實現通信平臺網絡化和全站信息數字化，能夠基于數字化、信息化、智能化手段實現電網信息自動采集、測量和控制。通常來說，智能變電站由“智能高壓設備+變電站統一信息平臺”組合而成，此類變電站不僅能實現電網實時自動控制，更具備智能調節、協同互動以及在線分析決策功能，所以它展現出極強的交互性、可靠性、經濟性、環保性、智能性、網絡性特質，在智能電網的建設和運維管理中都具有極高價值[1]。

目前，智能變電站的運維管理備受關注，有效開展智能變電站運維是保障其功能性和實用性的關鍵方法。在智能變電站運維管理方面，技術性操作管理和設備巡視是最常見的兩種方式。設備巡視的主要目的是保證智能變電站內所有電力設備穩定運行，在及時排除設備故障、防控故障風險方面有著極強作用。現階段，智能變電站的設備巡視方式需要分為以下幾種：①定期巡視；②全面巡視；③重點巡視；④熄燈巡視；⑤遠程巡視。設備巡視工作需要以“人工+智能”的復合方式開展。智能變電站運維管理方面的技術性操作主要用于保障系統運行可靠性，其根本目的是借助于人為控制或系統自動控制落實運維指令，讓智能變電站的運行安全得到保障。

2 智能變電站的運維工作需求

隨著智能變電站發展，越來越多的新型一次設備、二次設備以及自動化控制技術被應用到智能變電站建設和運維管理中，基于隔斷式間隔斷路器等設備建成的新一代智能變電站的出現，使得設備智能化水平大幅提升，也讓智能變電站運維要求發生變化。當前，智能變電站中可基于就地化專用裝置對保護裝置進行保護，基于一體化監控系統可實現數據信息提高數據信息的實用性。上述裝置的有效運用可切實提高智能變電站運維水平，但在當下的智能變電站運維工作中滿足可視化運維管理需求和防誤預警需求也同樣至關重要。

2.1 可視化

智能變電站中，設備智能化水平大增，運維管理工作的主要承擔者從運維人員轉變成自動化運維管理系統；此時實現一體化管理和智能化控制至關重要。在實踐中，為全面監測、準確判斷全站設備的運行狀態，必須采取可視化技術。在該技術的支持之下，不僅能實現一次設備運行狀態監控，二次設備狀態以及系統監控檢修，更能讓智能變電站的信息數字化和通信網絡化優勢得到切實發揮。從現實角度來看，可視化技術的有效運用，為智能變電站的智能巡檢提供了有力的技術支撐[2]。

2.2 防誤預警

與可視化一樣，防誤預警也是智能變電站運維管理的必然要求，保證后者的可靠性能夠實現設備故障分析、智能診斷、自動告警，可以及時鎖定故障區域與問題，為故障處理提供支持。在實踐工作當中，保障防誤預警系統設計合理性，強調防誤預警操作靈敏性，是智能變電站運維的必然要求。

3 智能變電站的關鍵運維技術

從本質上，智能變電站的運維管理系統，就是“可視化運維+防誤預警”系統。因此，智能變電站運維管理環節所采用的關鍵技術，都與可視化運維和防誤預警息息相關。為此，筆者結合實踐經驗對常見的智能變電站運維關鍵技術進行簡要分析。

3.1 智能機器人

智能機器人巡檢技術是現階段智能變電站運維管理中，最常見的技術類型，該技術的原理就是利用智能機器人實現全面化、可視化巡檢，從而保證智能變電站的運維可靠性。應用于智能變電站的智能機器人巡檢系統擁有分布式網絡構架，其中基站層主要由以下部分組成：①基站系統；②視頻監控器；③硬盤錄像機；④防火墻。分布式網絡架構中，通訊層內設有多樣化網絡無線設備，該層位于基站層和終端層之間，層級設備的主要作用就是連接上下層，為設備的網絡連接提供保障和支持；智能變電站可視化運維的終端設備都位于終端層，比如巡檢機器人、交換機、無線設備等。在實際作業環節，智能變電站運維管理人員可采用遠程控制方式，完成智能機器人巡檢系統的控制和監視。

為有效應用智能變電站運維的智能機器人巡檢關鍵技術，運維管理人員必須保證智能巡檢機器人的選擇合理性。通常來說，智能巡檢機器人內部的系統核心是傳感器，傳感類型包括超聲傳感、紅外線熱成像等不同類型，定點可見光攝像儀也屬于機器人內部傳感器；當然，系統中還應該設有激光雷達裝置和照明裝置。使用中，智能巡檢機器人可基于自動定位和導航，自動完成預設任務，即便無法自主導航也能通過遠程遙控控制機器人的巡檢；而且機器人的靈活性強可深入人力不可達死角，將會保障全面監控質量。從智能變電站運維角度來看，智能巡檢機器人的合理運用，不僅減輕了運維工作人員壓力，節約人力成本；更提高了智能變電站設備巡檢的便捷性、實效性和可靠性。在實際作業環節，智能變電站運維管理中的智能巡檢機器人選用需要遵循因地制宜原則，從功能性、實用性、耐久性、經濟性和需求等多方面進行綜合考量。以某220kV智能變電站為例，該站選用的智能巡檢機器人尺寸為900mm×650mm×1000mm，重80kg，涉水深度為150mm；機器人的越障能力、爬坡能力、行走速度分別為120mm、20°、1m/s，防護等級為IP55；使用這款智能巡檢機器人展現出極強的抗干擾能力和持續作業能力，可實現無軌化激光導航定位，完成高精度巡檢。

為保證智能變電站中的智能巡檢機器人有效應用，落實這一關鍵技術時還需要強調充電室建設，該場所的主要作用就是為機器人供電，使機器人能始終保持充足電力。比如，設計專門的充電室，安裝自動充電裝置，設計自動感應門禁系統，為機器人自動充電環節的系統自啟和滿電出行時的系統自閉提供保障。為優化智能機器人巡檢關鍵技術，智能變電站運維管理人員也需要積極完善輔助設施配備和系統功能完善[3]。比如，安裝溫濕度與風速傳感器和無線網橋，保證智能巡檢機器人自動采集信息的全面性；重視上位機和下位機配置，保證智能巡檢機器人的控制與監視作用得到充分發揮；強調機器人巡視范圍的全面覆蓋，確保其實現所有一次設備巡視，并能完成可視化監控；推動智能巡檢機器人與智能變電站中的現有工作系統銜接，強調巡檢機器人與消防、自動化調度、PMS等系統的有效配合等。

3.2 順序控制技術

順序控制操作也是智能變電站運維的關鍵技術之一，實際應用環節需要構建順序控制操作模塊實現可靠管理。為實現智能變電站中的順序控制運維，需基于IEC 61850標準搭建信息平臺，保證變電站運維的長期穩定性，并實現靈活配置與交互操作；在這一標準的支持下，智能變電站中諸多一次設備的模型和通信接口都將被重新定義，智能變電站的自動化控制水平將會迅速提升。現階段，按照實現方式差異，可將智能變電站運維領域的順序控制技術分為以下兩種類型：

3.2.1 基于程序化操作服務器。在此環節，可對程序化操作服務器進行合理設置，進而在服務器當中實現操作票的全面存儲，以便滿足不同種類操作的順控需求，實踐中可兼顧間隔內以及間隔間的順序控制操作需求。鑒于智能變電站當中的本地以及遠方主站，都按照程序化操作服務器中的操作票進行控制，所以無需對操作一致性進行驗證，此環節的信息處理工作量和工作壓力將會大幅下降。需要注意的是，當智能變電站擴容時，必須同步推動程序化操作服務器重設，基于設備間隔增加情況擴充操作票庫，從而在合理前提下對順序控制操作系統加以改進，讓基于程序化操作服務器的智能變電站順序控制運維得到保障。在實際作業環節，基于程序化操作服務器的順序控制流程如下：①選取操作任務（運維人員）；②發布順控命令（后臺機向順控服務器）；③發送遙控命令（由順控服務器向間隔層設備）；④執行操作（間隔層設備）；⑤操作成功判斷；⑥操作完成判斷；⑦結束/重新判斷。

3.2.2 基于“間隔層設備+程序化操作服務器”實現。智能變電站運維環節，順序控制操作也可以基于間隔層設備和程序化操作服務器共同實現。在這一過程中，程序化服務器通過對間隔層操作票組合關系的有效保存，實現跨間隔操作，間隔內的裝置則主要用于完成間隔內操作；因此這一模式下間隔層設備中存有間隔內操作票，使得變電站擴建驗證問題得以解決。從現實角度看，這一技術模式之下程序化服務器依然承擔著多間隔操作協調程序的協調處理重任，所以這一順序控制結構的復雜性相對較高、離散性相對較強，可能存在信號異常中斷問題；一旦系統運行階段信息傳輸受阻，就會讓控制程序脫離運維人員管控，致使智能變電站運維質量難保[4]。

3.3 合并單元運維

智能變電站運維中，合并單元運維技術也十分常見。此類關鍵技術的運用，依托于合并單元組網結構，以合并單元檢修機制、保護判別邏輯和防誤操作控制管理保障智能變電站可靠運維。在此環節，技術人員必須明確合并單元檢修機制保證其安全性，并透徹理解保護判別邏輯，以便從根本上避免保護誤動、拒動情況。基于合并單元運維關鍵技術的防誤操作，需要考慮如下情況：第一，退單套保護；這種保護在不停電的情況下開展，假如雙套保護設備的間隔一次設備處于不停電狀態，則需要根據實際情況確保單套保護退出。第二，不停電退保護；在此環節，保護裝置的部分功能將受到檢修合并單元影響，所以可停用這些部分，達到防誤操作的效果。第三，停電退全保護；此番操作要求合并單元檢修時先停電，然后讓所有保護裝置都退出運行。第四，停電退MU；這種情況之下，合并單元檢修需要以MU接收軟壓板的有效退出為基礎，在跨間隔保護裝置當中十分適用；實踐中，若MU所在間隔設備的運行狀態為停電，則必須讓對應的MU投入壓板退出。

4 結束語

總而言之，智能變電站作為保障電網穩定、安全運行的重要支柱，必須展現出極強的可靠性，而且還應該在運維過程中相應低耗高效，著力提升自身經濟性。因此，強化智能變電站運維關鍵技術的合理運用和優化完善十分必要；在這一環節技術人員必須結合智能變電站實際工況，需要最實用的運維關鍵技術。