面向智能電網(wǎng)愿景的無人值班站科技應(yīng)用若干思論文
0引言
我國在變電站自動(dòng)化領(lǐng)域己居國際先進(jìn)水平，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。截至2009年初，華北電網(wǎng)直屬220kV及以下并己具備無人值班條件變電站有255座，占全部變電站的87%，38座變電站不具備無人值班條件。隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和電力設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展，基于電子式互感器、EC61850標(biāo)準(zhǔn)和智能化一次設(shè)備的數(shù)字化變電站逐漸成為目前電力技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，我國數(shù)字化變電站技術(shù)在工程化和實(shí)用化方面己經(jīng)走在世界前列，在200多座變電站開展試驗(yàn)示范工作，例如，唐山郭家屯220kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造在華北電網(wǎng)首次
采用了EC61850規(guī)約和變電站程序化操作技術(shù)，并首次實(shí)現(xiàn)了不同廠家二次設(shè)備的互操作，可實(shí)現(xiàn)全站數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集和全站網(wǎng)絡(luò)化控制。另外，華北電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修覆蓋面也逐步増大，已初步構(gòu)建起資產(chǎn)全壽命周期管理體系，有效地改善可靠性水平和檢修效能。
總的來說，目前變電站自動(dòng)化系統(tǒng)信息共享程度較低，綜合利用效能還未充分發(fā)揮;設(shè)備檢修模式較為落后，需要加快由定期檢修向狀態(tài)檢修過渡;一次裝備的智能化技術(shù)水平有待提高，以及樞紐中心變電站全面建成或改造成為智能化變電站。
1智能電網(wǎng)概況
即以涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、儲(chǔ)能和用電的電力系統(tǒng)為對象，應(yīng)用數(shù)字信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的雙向交流，具有自愈、安全、交互、協(xié)調(diào)、兼容、高效、優(yōu)質(zhì)、集成的核心特點(diǎn)。
智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，它的概念使得更加可靠、高效的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制設(shè)備節(jié)點(diǎn)裝設(shè)在變電站。智能設(shè)備也被増加到傳統(tǒng)變電站設(shè)備之中，能夠?qū)崿F(xiàn)智能功能并能提供整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測、控制及管理的普遍T技術(shù)。智能變電站應(yīng)具有如下主要特點(diǎn)：告警信息處理及不合理數(shù)據(jù)處理的智能分析;自恢復(fù)、自診斷或預(yù)防性措施及緊急狀態(tài)評估的智能控制;智能維修與管理、智能安全評估;與地理信息系統(tǒng)互連和應(yīng)用等。
2無人值班站和集控中心發(fā)展規(guī)劃及特點(diǎn)
國內(nèi)外推廣無人值班站和集控中心是電網(wǎng)的發(fā)展方向，建立集控中心就是利用科技手段對多個(gè)變電站實(shí)現(xiàn)無人值班的一種運(yùn)行管理模式。根據(jù)集控一體化建設(shè)思路，華北電網(wǎng)直屬各供電公司各自建立1個(gè)集控中心，每個(gè)集控中心將該公司所管轄220kV及以下變電站全部接入。同時(shí)，華北電網(wǎng)集控中心系統(tǒng)還處在不斷發(fā)展和改進(jìn)的階段，其本身的功能要求也隨之出現(xiàn)新變化。比如，集控中心監(jiān)控系統(tǒng)智能報(bào)警專家系統(tǒng)、遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)等日益完善的功能不斷増加。
另外，集控中心不同于調(diào)度中心的特點(diǎn)在于:變電站的信息量全而多，反映設(shè)備狀態(tài)，為集控中心運(yùn)行人員監(jiān)控設(shè)備服務(wù);而調(diào)度中心運(yùn)行人員關(guān)注電網(wǎng)潮流、系統(tǒng)運(yùn)行方式，關(guān)注處理電網(wǎng)運(yùn)行方式變動(dòng)的有關(guān)信號與事故信號。
3華北電網(wǎng)無人值班站和集控中心面向智能電網(wǎng)的科技應(yīng)用
隨著智能電網(wǎng)發(fā)展的逐步推進(jìn)，華北電網(wǎng)無人值班站和集控中心科技應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)字化變電站、程序化操作、變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)等方面，實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化。
3.1建立數(shù)字化或智能化變電站
(1)智能設(shè)備技術(shù)。非常規(guī)互感器的出現(xiàn)及計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使得斷路器設(shè)備內(nèi)部的電、磁、溫票的執(zhí)行和操作過程的校驗(yàn)(一次設(shè)備輔助接點(diǎn)度、機(jī)械、機(jī)構(gòu)動(dòng)作狀態(tài)檢測己經(jīng)成為可能，運(yùn)行人員可通過收集分析檢測數(shù)據(jù)，判斷斷路器運(yùn)行的狀況及趨勢，安排檢修和維修時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修。智能操作斷路器是根據(jù)所檢測到的電網(wǎng)中斷路器開斷前一瞬間的各種工作狀態(tài)信息，自動(dòng)選擇和調(diào)整操作機(jī)構(gòu)以及與滅弧室狀態(tài)相適應(yīng)的合理工作條件，以改變現(xiàn)有斷路器的單一分閘特性。
智能斷路器技術(shù)遲遲不能進(jìn)入實(shí)用化主要原因在于斷路器跳閘方式發(fā)生了根本性變化，從以往電纜傳輸跳合閘電流操作方式變?yōu)橥ㄐ艌?bào)文操作方式。隨著對EC6185O標(biāo)準(zhǔn)研究的深入，GOOS在網(wǎng)絡(luò)上傳送跳閘命令等實(shí)時(shí)性要求很高的信息得到有效驗(yàn)證，使得智能斷路器將逐步進(jìn)入實(shí)用化階段。另外，用微機(jī)原理設(shè)計(jì)保護(hù)智能操作箱，可以有效解決電氣二次回路狀態(tài)檢修問題17|，填補(bǔ)綜合自動(dòng)化變電站二次控制設(shè)備的邊緣空白部分，為實(shí)現(xiàn)完全意義上的自動(dòng)化、為繼電保護(hù)實(shí)行狀態(tài)檢修創(chuàng)造必要的條件。
(2)基于信息共享的運(yùn)行支持系統(tǒng)。EC61580標(biāo)準(zhǔn)為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)定義了統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化信息和信息交換模型，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的互操作性，采用了對象建模技術(shù)、抽象通信接口技術(shù)和設(shè)備自描述規(guī)范，智能設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了通信協(xié)議和通信接口一致性;實(shí)現(xiàn)變電站信息共享對一、二次設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一建模，變電站站內(nèi)及變電站與集控中心之間實(shí)現(xiàn)了無縫通信體系，真正實(shí)現(xiàn)信息共享。
(3)控制與防誤閉鎖。EC61850提出的.GCXOE傳輸機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)快速、安全的數(shù)據(jù)交換，保證各裝置的快速報(bào)文可在3ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息交換，滿足跳合閘要求;過程層組建測控設(shè)備之間交互數(shù)據(jù)通過GOOE實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)閉鎖功能，這樣減少敷設(shè)大量間隔內(nèi)及間隔之間的電氣連鎖電纜，也不必設(shè)置專門聯(lián)閉鎖控制器，避免重復(fù)的遙信采集;備自投功能也可以由GOOE實(shí)現(xiàn)，可簡化系統(tǒng)、減少備自投設(shè)備。
3.2實(shí)施程序化操作
變電站程序化操作是指變電站內(nèi)智能設(shè)備依據(jù)變電站操作票的執(zhí)行順序和執(zhí)行結(jié)果校核要求，由站內(nèi)智能設(shè)備代替操作人員，自動(dòng)完成操作票的執(zhí)行過程。實(shí)際操作時(shí)只需集控中心監(jiān)控人員根據(jù)操作要求選擇一條程序化操作命令，操作或者電壓電流等)由變電站內(nèi)智能電子設(shè)備自動(dòng)完成。這樣能夠使變電站真正實(shí)現(xiàn)無人值班，達(dá)到變電站減員増效的目的;同時(shí)通過程序化操作，實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化，減少或無需人工操作，最大限度地減少操作失誤，縮短操作時(shí)間，提高變電站的安全運(yùn)行水平。
3.3變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)
變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)包括在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集成平臺(tái)、容性設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)等幾部分組成。它運(yùn)用當(dāng)前國內(nèi)外最先進(jìn)的通信和檢測技術(shù)，創(chuàng)造性地建立全無線數(shù)字化模式，并實(shí)現(xiàn)對變電一次設(shè)備各項(xiàng)性能參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，達(dá)到變電一次設(shè)備健康狀況的智能化體現(xiàn)。變電設(shè)備在線監(jiān)測是設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，它獲取數(shù)據(jù)分析和綜合評判參與變電設(shè)備狀態(tài)檢修評估體系之中，目前特別在監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)的融合和判據(jù)效用等方面有待進(jìn)一步完善。
3.4智能報(bào)警專家系統(tǒng)
智能告警專家處理系統(tǒng)根據(jù)告警信號的重要性對其分類處理和專家推理，使運(yùn)行監(jiān)控人員能夠快速地抓住事故重點(diǎn)、及時(shí)有效地采取處理方案，提高事故異常處理的準(zhǔn)確性和快速性，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，有效體現(xiàn)信息化經(jīng)濟(jì)效益。它提供事故、預(yù)告、越限、檢修、未復(fù)歸信息等多個(gè)告警頁面窗口對不同等級的告警信號進(jìn)入不同的告警頁面，方便監(jiān)控人員抓住重要告警。它通過告警的己確認(rèn)和未確認(rèn)狀態(tài)來區(qū)分監(jiān)控人員是否處理過此告警，根據(jù)信號的分類對級別高的語音優(yōu)先播報(bào)。它還可以根據(jù)告警信息作出推理，給出異常事故發(fā)生原因及處理措施，同時(shí)提高監(jiān)控人員業(yè)務(wù)水平。
3.5智能巡檢系統(tǒng)
變電設(shè)備智能巡視系統(tǒng)的構(gòu)成，包括前端巡檢系統(tǒng)和后臺(tái)管理系統(tǒng)兩部分。靈活方便、易用和易維護(hù)的特點(diǎn)使得該系統(tǒng)在變電站設(shè)備巡視中被廣泛應(yīng)用，提高了運(yùn)行人員巡視設(shè)備的到位率，簡化了缺陷管理工作，實(shí)現(xiàn)了變電運(yùn)行管理的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化。另外，隨著無人值班站廣泛推廣，變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人可代替人工完成變電站高壓變電設(shè)備的所有巡檢作業(yè)。變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)以自主或遙控的方式，在無人值班或少人值守的變電站對室外高壓設(shè)備進(jìn)行巡檢，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的熱缺陷、異物懸掛等設(shè)備異常現(xiàn)象。
4結(jié)論
智能變電站是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然方向，它的發(fā)展和成熟對建立堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)有重要意義。而集控中心也正在向著容量規(guī)模化、信息全景化、應(yīng)用集成化、報(bào)警智能化、監(jiān)視可視化、控制閉環(huán)化的方向發(fā)展。因此，無人值班站和集控中心的科技應(yīng)用也將向適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展方向進(jìn)一步深化和推廣，逐步完善并實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能技術(shù)特征，有效成為智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的重要組成部分。
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