智能化變電站的研究

1前言

變電站是堅強電網(wǎng)的重要節(jié)點，是連接發(fā)電、輸電和配電等環(huán)節(jié)的紐帶，具有至關(guān)重要的作用。變電站涵蓋了大量的電力系統(tǒng)一次及二次設(shè)備，是形成電力系統(tǒng)堅強網(wǎng)架的基礎(chǔ)，因此，建設(shè)智能電網(wǎng)須要加強智能變電站的建設(shè)，智能變電站的建設(shè)應(yīng)以先進的信息化、自動化技術(shù)為基礎(chǔ)，靈活、高效、可靠地滿足發(fā)電、輸電、配電對電網(wǎng)提出的各種變化要求，實現(xiàn)提高電網(wǎng)安全性、可靠性、靈活性和資源優(yōu)化配置水平的目標。但由于智能變電站的發(fā)展剛剛起步，國家相關(guān)標準規(guī)范尚處于統(tǒng)一制定階段，要實現(xiàn)智能變電站的建設(shè)目標，全面提升變電站智能化水平、完善智能設(shè)備的自診斷能力，需要對其關(guān)鍵技術(shù)進行深入的研究。

2研究的原則和主要內(nèi)容

2.1智能變電站研究應(yīng)遵循的主要原則

a)安全性原則：充分評估各種新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用風(fēng)險，有計劃、有步驟、采取由低電壓等級到高電壓等級逐步試點推廣應(yīng)用的風(fēng)險控制措施，穩(wěn)步推動變電站的智能化建設(shè)，以保障變電站安全穩(wěn)定、經(jīng)濟高效地運行。

b)先進性原則：跟蹤智能化技術(shù)的最新發(fā)展，依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進步，最終建成功能合理、技術(shù)先進，符合智能電網(wǎng)發(fā)展需求的智能化變電站。

c)實用性原則：充分注重系統(tǒng)的優(yōu)化和整合，力求實現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟、需求三方面的平衡性與合理性。系統(tǒng)的建設(shè)和改造采用統(tǒng)一的標準和規(guī)范，利于實現(xiàn)資源共享，提高效率和信息資源的綜合開發(fā)利用。

2.2研究的主要內(nèi)容

研究的主要內(nèi)容有：智能化關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用、智能變電站系統(tǒng)優(yōu)化與整合、智能變電站運維管理集約化。

3智能化關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用

3.1智能高壓設(shè)備工程應(yīng)用項目

智能高壓設(shè)備是由高壓設(shè)備和智能組件共同構(gòu)成的，高壓設(shè)備的智能化應(yīng)用及改造方案實質(zhì)上就是智能組件的配置和集成方案。智能組件是以測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化為特征，具備測量、控制、保護、計量、檢測中全部或部分功能的設(shè)備組件。智能組件是智能設(shè)備不可分割的一部分，理論上應(yīng)由高壓設(shè)備廠家統(tǒng)一集成和供貨最為合適，但目前智能組件的核心技術(shù)還是掌握在二次設(shè)備廠家手中。國內(nèi)高壓設(shè)備廠家這方面的研制工作，尚處在起步階段，故應(yīng)首先在低電壓等級的變電站中使用，以檢驗其產(chǎn)品的可靠性與成熟性。目前國內(nèi)已經(jīng)具備工程應(yīng)用條件的高壓設(shè)備智能組件有：

a)智能單元組件

該智能組件具備通信功能，通信接口采用光纖以太網(wǎng)口，通信規(guī)約遵循DL/T860標準。它具有對一次設(shè)備的基本控制功能和操作閉鎖功能，并負責采集一次設(shè)備的開關(guān)量狀態(tài)及報警信號。

b)電子式互感器采樣器+合并單元組件

該智能組件用于實現(xiàn)對一次設(shè)備電流、電壓信號的采集和測量。電子式互感器前置采樣器具有通信功能，通過光纖串行通信接口以曼切斯特編碼形式向合并單元發(fā)送電流/電壓采樣信息，通信規(guī)約遵循IEC60044-7/8。合并單元負責將A、B、C各相來自采樣器的電流/電壓數(shù)據(jù)進行同步合并處理，然后通過光纖以太網(wǎng)通信接口向間隔層設(shè)備傳送電流/電壓采樣值SMV報文信息，通信規(guī)約采用IEC61850-9-2LE。

c)選相分合閘控制單元組件

該智能組件用于實現(xiàn)斷路器的選相合閘智能化控制功能，其發(fā)展方向應(yīng)是作為一個邏輯單元集成在智能單元內(nèi)。具備該集成功能的產(chǎn)品已在研發(fā)當中，目前暫推薦采用獨立的選相合閘裝置與智能單元裝置相配合的方式來實現(xiàn)。選相控制器所需測量的電壓/電流量通過合并單元獲取，裝置的工作狀態(tài)及報警信號可由智能單元負責采集監(jiān)視，也可自身具備通信功能將各種信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳。

d)狀態(tài)傳感器+通訊控制單元組件

該智能組件用于實現(xiàn)高壓設(shè)備狀態(tài)的可視化，因此除了一些常規(guī)的基本狀態(tài)信息采集外，還需對一些絕緣老化、局部放電、機械特性等信息進行采集。

3.2電子式互感器工程應(yīng)用項目

電子式互感器由于絕緣簡單，因此應(yīng)用電壓等級越高，其性價比也越突出，推薦在新建變電站中110kV及以上電壓等級優(yōu)先使用;66kV及以下電壓等級應(yīng)用電子式互感器暫不具備經(jīng)濟優(yōu)勢，可考慮仍使用常規(guī)電磁式互感器。

基于電原理的電子式互感器目前應(yīng)用業(yè)績相對較多，產(chǎn)品比較成熟，運行穩(wěn)定性也有所保障，推薦工程應(yīng)用中優(yōu)先使用;但因為抗電磁干擾問題，它還不宜應(yīng)用在500kV及以上電壓等級的GIS設(shè)備當中。

基于光原理的電子式互感器剛剛掛網(wǎng)試運行，工程應(yīng)用業(yè)績很少，其運行穩(wěn)定性和可靠性還有待實踐檢驗，宜首先應(yīng)用在110kV電壓等級和主變中性點，或500kV及以上電壓等級的GIS設(shè)備當中。

由于電原理的電子式互感器在抗電磁干擾方面、測量非周期分量方面、維護更換方面均不如光原理的電子式互感器，故推薦在智能變電站遠期建設(shè)階段，如果光原理的電子式互感器的穩(wěn)定性和可靠性得到有力驗證，應(yīng)首先采用。

4智能變電站系統(tǒng)優(yōu)化

4.1智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究及應(yīng)用項目

a)智能變電站體系結(jié)構(gòu)。IEC61850標準中提出了智能變電站自動化系統(tǒng)的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過研究三層兩網(wǎng)的劃分和功能，確定不用階段工程建設(shè)采用的體系結(jié)構(gòu)形式。

b)IEC61850通信模型。智能變電站以DL/T860(IEC61850)作為站內(nèi)的通信及建模標準，為了保證通信實現(xiàn)技術(shù)能夠與時俱進，采用了“通信服務(wù)和通信實現(xiàn)分離”的設(shè)計思想，變電站的主要通信業(yè)務(wù)可以歸納為：采樣值服務(wù)(SMV)，通用快速事件服務(wù)(GOOSE)，對時服務(wù)，基礎(chǔ)服務(wù)(核心ACSI服務(wù))。研究分析各項服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源要求，從而確定變電站網(wǎng)絡(luò)整體需求。

c)變電站網(wǎng)絡(luò)通信速率選擇。IEC對站控層網(wǎng)絡(luò)的推薦方案為10/100/1000M以太網(wǎng)，對過程層網(wǎng)絡(luò)的推薦方案為0.1/1/10G以太網(wǎng)。對于同樣的通信量，通訊速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負荷的減輕，沖突幾率的減少，時間確定性的提高。在當前的技術(shù)發(fā)展情況下，主要研究百兆網(wǎng)和千兆網(wǎng)之間的選擇。對傳輸數(shù)據(jù)量大，實時性要求高的過程層網(wǎng)絡(luò)而言，千兆網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是未來的發(fā)展方向和研究的重點。研究各階段智能變電站功能需求和技術(shù)發(fā)展，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)速率升級進度和方式。

d)變電站網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)選擇。以太網(wǎng)常用的接線形式有兩種：星型接線和環(huán)形接線。研究兩種接線形式的特點和適用范圍，選擇適合變電站網(wǎng)絡(luò)傳輸需求的拓撲結(jié)構(gòu)。

e)變電站網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向研究。智能化變電站技術(shù)導(dǎo)則中，以面向未來技術(shù)發(fā)展的思想，提出兩層一網(wǎng)的智能變電站體系。設(shè)備層由變壓器、斷路器、互感器等多個設(shè)備對象組成，完成能量傳輸功能及測量、控制、保護、計量等功能。系統(tǒng)層包含網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)、后臺監(jiān)控系統(tǒng)、站域保護、對外通信系統(tǒng)等子系統(tǒng)。研究兩層一網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，為制定遠期智能變電站體系和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供依據(jù)。

4.2智能變電站交換機優(yōu)化配置研究及應(yīng)用項目

a)交換機選型要求。為保證智能變電站自動化系統(tǒng)的正常工作，選擇以太網(wǎng)交換機要著重考慮其抗電磁干擾性能，環(huán)境溫度適應(yīng)性。同時為了滿足變電站自動化系統(tǒng)對實時性和可靠性的要求，應(yīng)根據(jù)智能變電站的實際物理組網(wǎng)方案，研究交換機對IEEE802.3x、IEEE802.1P、IEEE802.1Q、IEEE802.1w和IGMPSnooping/MulticastFiltering(組播過濾技術(shù))等網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的功能需求。此外，還應(yīng)分析在電源可靠性，自由鏡像功能，對網(wǎng)絡(luò)對時等功能的支持，在調(diào)試配置軟件上，變電站用以太網(wǎng)交換機的特殊要求。

b)交換機配置方案。IEC61850標準中對過程層通信網(wǎng)絡(luò)提供了面向間隔、位置、功能、單一總線四種方案。研究各種配置方案的優(yōu)缺點和適用范圍，分析其工程應(yīng)用的可靠性、可行性與具體實施方案。

C)工程建設(shè)中影響交換機優(yōu)化配置的因素分析。交換機的優(yōu)化配置和全站設(shè)備配備的各方面都是緊密相關(guān)的。交換機的優(yōu)化核心是減少端口數(shù)量，即連接到交換機的過程層和站控層設(shè)備的功能整合和優(yōu)化配置要求。主要包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇、合并單元和智能單元的配置、測控保護一體化裝置的應(yīng)用、故障錄波、PMU、行波測距等功能的配置方案、光口和電口的配置選擇等。通過這些因素的分析，明確優(yōu)化交換機配置的方法和途徑。

通過上述內(nèi)容的分析，形成具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型要求、技術(shù)標準;形成智能變電站設(shè)備配置與交換機優(yōu)化措施的對應(yīng)表;在此基礎(chǔ)上建立模塊化的交換機優(yōu)化配置方案。

4.3IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時技術(shù)工程應(yīng)用項目

首先，分析智能變電站體系結(jié)構(gòu)中站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備的不同對時需求。研究智能變電站各種對時方式的特點和不足，重點在網(wǎng)絡(luò)對時技術(shù)，主要包括SNTP和IEEE1588;研究IEEE1588PTP系統(tǒng)中普通時鐘、邊界時鐘和透明時鐘等幾個時鐘類型和應(yīng)用方案;研究網(wǎng)絡(luò)對時系統(tǒng)的測試手段和設(shè)備。在深入研究的基礎(chǔ)上，把IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時技術(shù)應(yīng)用到試點工程當中。其次，根據(jù)應(yīng)用情況，研究振蕩器頻率誤差、時標測量誤差、通信棧延遲和網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲等對智能變電站網(wǎng)絡(luò)對時精度的影響幅度，尋找合理的改進措施。結(jié)合IED裝置、交換機等硬件支撐設(shè)備的發(fā)展，全面在智能變電站建設(shè)中采用全站IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時。最后，在智能變電站網(wǎng)絡(luò)對時技術(shù)成熟并規(guī)?；瘧?yīng)用后，擇機通過建立地面鏈路實現(xiàn)全網(wǎng)的時間統(tǒng)一和同步。

IEEE1588網(wǎng)絡(luò)對時系統(tǒng)的技術(shù)可行性，關(guān)鍵在時鐘源、交換機設(shè)備和誤差補償三個方面，目前三方面技術(shù)均已基本具備應(yīng)用條件。

5二次系統(tǒng)整合設(shè)計研究和應(yīng)用項目

5.1二次系統(tǒng)整合設(shè)計研究和應(yīng)用項目

a)功能的整合。即對不同設(shè)備、不同體系實現(xiàn)同一功能的現(xiàn)象進行整理合并，保留技術(shù)性能最佳的系統(tǒng)配置方案。其中包括：

1)對時方案的優(yōu)化。IEEE1588作為一種亞μs級精度的分布式網(wǎng)絡(luò)時鐘同步方案，為實現(xiàn)IEC61850T5級對時精度提供了很好的技術(shù)選擇。它簡化了整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了大量對時光纜/電纜，是今后智能變電站對時系統(tǒng)的發(fā)展方向;

2)計量功能的整合。計量功能一般由專用的計量表計或具備計量功能的測控裝置實現(xiàn)，即專用硬件實現(xiàn)或以內(nèi)置插件通過軟件的形式實現(xiàn)。從理論上來說，只要具備了相同的原理，具有計量功能的測控裝置完全可以取代專用計量表計。取消具有相同計量功能的設(shè)備重復(fù)配置能夠有效節(jié)約成本，減少屏柜數(shù)量，為節(jié)約占地提供條件。

b)系統(tǒng)的整合。即通過對目前變電站存在的各系統(tǒng)的設(shè)置進行梳理，合并整理類似資源，簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證信息傳輸通道的暢通，實現(xiàn)系統(tǒng)之間無障礙互聯(lián)，減少運行維護工作量。主要包括：

1)站用交直流電源系統(tǒng)的整合。通過整合，站用交直流電源系統(tǒng)由分散的互不相關(guān)的若干個子系統(tǒng)形成一個有機的整體，實現(xiàn)了站用交直流電源系統(tǒng)的全景在線監(jiān)測;

2)通信監(jiān)控子站與變電站監(jiān)控系統(tǒng)的整合。由變電站監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一配置測控單元，對通信設(shè)備信息、環(huán)境信息和變電站其它保護測量信息進行采集，測控單元作為數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的一個智能電子設(shè)備(IED)接入系統(tǒng)，通信電源通過一體化電源監(jiān)控裝置連接至站控層。信息在集控端打包，按各級調(diào)度所需分類上傳。通信監(jiān)控子站與變電站監(jiān)控系統(tǒng)的整合有利于提升設(shè)備整體質(zhì)量、節(jié)約投資，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

c)設(shè)備整合。即通過合并具有類似功能的硬件，實現(xiàn)減少設(shè)備數(shù)量，減小設(shè)備間面積的目標。包括：

1)全站打印機的整合。智能變電站中，所有保護設(shè)備均支持IEC61850規(guī)約，從而可以直接掛在站控層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上。所以可設(shè)置網(wǎng)絡(luò)打印機服務(wù)器柜一面，所有保護柜不再設(shè)置單獨的打印機，其打印數(shù)據(jù)通過站控層網(wǎng)絡(luò)送至網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器，由該服務(wù)器負責統(tǒng)一管理整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的打印服務(wù)請求，并根據(jù)優(yōu)先級排隊打印;

2)合并單元與智能單元的整合。采用合并單元/智能單元一體化裝置，實現(xiàn)過程層SMV/GOOSE共網(wǎng)共口，不但節(jié)約大量的硬件資源，也使網(wǎng)絡(luò)得以簡化。合并單元和智能單元下放在就地智能匯控柜內(nèi)，采用一個裝置，以各自獨立的接口面向互感器和開關(guān)設(shè)備，以單一的對外接口通過過程層網(wǎng)上傳信息;

3)相量測量裝置和故障錄波裝置的整合。相量測量、故障錄波采用一體化裝置，通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)接口接收來自過程層的保護故障信息、互感器信息和開關(guān)狀態(tài)信息。故障錄波組件和與相量測量組件單獨組網(wǎng)，通過各自的網(wǎng)口分別送至各自的站端主站系統(tǒng)。

5.2交直流一體化電源工程應(yīng)用項目

變電站交直流系統(tǒng)智能一體化立足現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平，通過對新設(shè)備的應(yīng)用，構(gòu)筑電源智能一體化硬件平臺;通過對新技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)信息共享和互操作，建立電源智能一體化軟件平臺，使站用交直流電源成為一體化、開放式的智能系統(tǒng)。站用交直流系統(tǒng)一體化的應(yīng)用規(guī)劃前提是整合各系統(tǒng)資源，減少設(shè)備重復(fù)配置。

a)站用直流系統(tǒng)整合

站用操作直流系統(tǒng)和通信直流系統(tǒng)整合，取消通信蓄電池組，通信直流系統(tǒng)采用雙套DC/DC變換裝置分別從兩段操作直流系統(tǒng)母線取電源。結(jié)合通信設(shè)備和保護控制系統(tǒng)的不同供電需求，合理選擇系統(tǒng)電壓，計算蓄電池容量。整合后需要維護的蓄電池數(shù)量減少，大大減少了運行維護工作量。

b)交直流電源一體化

智能一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)是對站用交直流電源的各子系統(tǒng)監(jiān)控部分進行統(tǒng)一配置，統(tǒng)一軟件平臺，統(tǒng)一對外接口，通過變電站一體化電源監(jiān)控裝置與站控層通信，實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)和對站用電源系統(tǒng)的遠程維護管理。

目前采用的智能一體化電源系統(tǒng)通常采用以下兩種結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)一：各子系統(tǒng)不需要配置單獨的對外接口，而是通過專用的一體化電源監(jiān)控裝置的以太網(wǎng)口與監(jiān)控系統(tǒng)通信;結(jié)構(gòu)二：各子系統(tǒng)的監(jiān)控單元均需具有基于IEC61850協(xié)議通信功能的裝置與系統(tǒng)互聯(lián)，設(shè)備成為監(jiān)控系統(tǒng)間隔層的一部分，功能要求較高。兩個系統(tǒng)構(gòu)成方式均可以實現(xiàn)站用電源系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的通信，通過網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)可進行信息共享和設(shè)備互聯(lián)。但結(jié)構(gòu)一對每個子系統(tǒng)的子監(jiān)控模塊要求簡單，插件形式實現(xiàn)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不需做大的改動即可很好的與變電站數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通信。

6變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)重點項目

6.1在線監(jiān)測系統(tǒng)工程應(yīng)用項目

由于電氣設(shè)備種類繁多、結(jié)構(gòu)各異，其在線監(jiān)測的項目各有不同，監(jiān)測信號有電氣參量，也有溫度、壓力、振動、超聲等非電氣參量，所以必須利用電氣、物理、化學(xué)、機械等多種有效手段對電力設(shè)備絕緣狀況進行監(jiān)測。因而在線監(jiān)測是一個覆蓋范圍廣、技術(shù)含量高，涉及機、電、光、聲多個領(lǐng)域的綜合性研究課題。雖然經(jīng)歷了半個多世紀的發(fā)展，但在線監(jiān)測技術(shù)仍存在許多問題，需要進一步完善。因此在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用也宜分階段根據(jù)技術(shù)成熟度和經(jīng)濟合理性分步實施，遵循由單一到綜合、由重點到廣泛的應(yīng)用原則。

綜合我國目前的經(jīng)濟發(fā)展水平和在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展狀況，將在線監(jiān)測系統(tǒng)在智能變電站中的作用定位于：初期實現(xiàn)高壓設(shè)備“基本狀態(tài)可視化+預(yù)防報警”，中、遠期實現(xiàn)高壓設(shè)備“詳細狀態(tài)可視化+遠方診斷”，最終實現(xiàn)高壓設(shè)備“狀態(tài)完全可視化+就地診斷”。然后，據(jù)此確定每一階段在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用原則、使用范圍和配置方案，力求實現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟、需求三方面的平衡性與合理性。

目前較為成熟的在線監(jiān)測技術(shù)主要有：變壓器油溫及微水在線監(jiān)測技術(shù)、變壓器油中溶解氣體燃料電池法在線監(jiān)測技術(shù)、變壓器油中溶解氣體燃料電池法在線監(jiān)測技術(shù)、SF6氣體密度的在線監(jiān)測技術(shù)、SF6氣體微水含量在線監(jiān)測技術(shù)、超高頻法局部放電在線監(jiān)測技術(shù)和超聲波監(jiān)測法局部放電在線監(jiān)測技術(shù)。

6.2繼電保護遠程檢驗和二次系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

繼電保護工作是一項技術(shù)性很強的工作，但目前各電網(wǎng)企業(yè)由于人員編制的限制，很多供電公司都存在繼電保護人員超負荷工作的現(xiàn)象，存在著很大的安全隱患。為了提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約人力成本，合理科學(xué)地安排檢修，提出了對繼電保護遠程檢驗及二次系統(tǒng)狀態(tài)檢測的研究。不過目前繼電保護遠程在線檢驗和二次系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測還只是隨著數(shù)字化變電站建設(shè)剛剛開始提出，其研究、成熟、推廣還要經(jīng)歷一個較長得過程。

7智能變電站高級應(yīng)用研究項目

7.1智能變電站高級應(yīng)用研究項目

智能電網(wǎng)的主要特征是智能設(shè)備、標準信息交換、高度系統(tǒng)集成、自動運行控制、協(xié)同保護控制、在線分析決策等。因此智能變電站的高級應(yīng)用發(fā)展應(yīng)該與智能電網(wǎng)的需求相協(xié)調(diào)。高級應(yīng)用應(yīng)該重點對變電站運行的安全狀況進行在線實時評估,并對可能出現(xiàn)的故障狀況向調(diào)度人員提出預(yù)警;結(jié)合基于分析模型的實時鏡像仿真和動態(tài)安全域的在線分析和運行狀態(tài)的可視化技術(shù)，將系統(tǒng)的安全狀態(tài)實時而直觀地展示在調(diào)度人員面前，從事前預(yù)防、事中控制、事后補救和系統(tǒng)自愈等方面顯著提高變電站及整個電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)變能力，以實現(xiàn)電力企業(yè)經(jīng)濟價值的最大化。在智能順序控制技術(shù)、智能操作票技術(shù)、智能告警及分析決策系統(tǒng)、事故信息綜合分析決策系統(tǒng)和狀態(tài)檢修技術(shù)、經(jīng)濟運行與優(yōu)化控制技術(shù)、全壽命周期綜合優(yōu)化管理、站域保護、電網(wǎng)狀態(tài)估計技術(shù)、與大用戶互動、智能變電站標準接口服務(wù)等方面的應(yīng)有研究和應(yīng)用項目。

7.2智能變電站運維管理集約化項目

開展智能變電站運維模式研究，深化變電站運維集約化管理工作。從一個地市供電企業(yè)若干個集控中心+運維操作站的模式向建設(shè)一個集控中心+多個運維操作站過渡。集中監(jiān)控中心統(tǒng)一納入地調(diào)管理，運維操作站由變電工區(qū)管理，實施調(diào)控一體化管理。逐步推進調(diào)控一體化，最終達到所有地市供電公司完成“調(diào)控中心+運維操作站”的標準化建設(shè)任務(wù)，500kV及以下變電站實現(xiàn)無人值班并接入調(diào)控中心，調(diào)控一體化管理完全實現(xiàn)。

加強狀態(tài)檢修關(guān)鍵技術(shù)研究，加大新檢測技術(shù)的研究應(yīng)用力度，建立適合不同診斷需求的診斷路線圖;研究設(shè)備故障模式及反映該故障模式的特征參量分布規(guī)律，研究多特征參量反映同一故障模式時設(shè)備狀態(tài)的表征方法;建立主要電氣設(shè)備的典型故障模式和風(fēng)險模型，研究基于風(fēng)險控制的檢修優(yōu)化策略;

研究各種檢修模式下所需的時間、費用和人力資源等分布特征，作為優(yōu)化檢修策略的參考依據(jù);針對不同電壓等級等進行細化研究，研究適宜的檢修優(yōu)化策略，研究不同策略的組合應(yīng)用方案。

完成由狀態(tài)檢修到基于風(fēng)險控制檢修，再到基于企業(yè)績效檢修的逐步深入，最終建立面向智能電網(wǎng)和智能化設(shè)備的設(shè)備運行管理體系，基本實現(xiàn)基于企業(yè)績效管理的設(shè)備檢修模式。將運行維護模式的發(fā)展變革與建立智能變電站全壽命周期管理體系相結(jié)合，提升變電站資產(chǎn)管理和運營水平。

8智能變電站的社會經(jīng)濟效益

變電環(huán)節(jié)智能化建設(shè)總體上提高電網(wǎng)可靠性和安全性，促進電網(wǎng)經(jīng)濟運行，帶來直接的經(jīng)濟和社會效益;個體上智能變電站的建設(shè)將極大提升裝備技術(shù)水平，實現(xiàn)“設(shè)備智能化、信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化”。其建設(shè)和運維方式也體現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的提升。智能變電站在工程建設(shè)上采用集成設(shè)計和全壽命周期管理的理念，推動變電站的標準化、模塊化、小型化，減少工程施工量和施工周期，節(jié)省建設(shè)資金，提高資金利用率，降低融資費用。

常規(guī)變電站占地規(guī)模大，需采用大量二次電纜，安裝調(diào)試周期較長，工作量大，對以后的運行檢修帶來了很大不便。智能變電站二次系統(tǒng)高度整合，將原有保護/測控等屏柜數(shù)量減少到50%左右。設(shè)備數(shù)量的大幅減少，縮小了繼電器室建筑面積。同時，一次設(shè)備的緊湊化顯著減少了變電站設(shè)備安裝占地面積。過程層終端(合并單元、智能接口單元)就地布置，可進一步控制建筑面積和設(shè)備安裝空間。

二次裝置的硬件成本也將有大幅度的降低，可減少至少80%的電源插件、80%的人機界面插件、80%的機箱，減少80%的通信端口及電源接線端子、柜體等。設(shè)備傳輸過程光纖化，采用光纖進行連接節(jié)約了90%以上的電纜，節(jié)約稀有金屬資源。

采用數(shù)字化及光纖網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，大量的模擬二次電纜被取消，消除了電磁干擾;采用新型光電互感器技術(shù)，消除了傳統(tǒng)互感器的電磁及噪聲干擾和漏油造成的環(huán)境污染。采用電子式互感器及光纖，基本上不消耗能量，站內(nèi)損耗較傳統(tǒng)變電站大大減小，做到了節(jié)能降耗。

智能變電站和智能設(shè)備的推廣，將使目前變電站由周期檢修提升至狀態(tài)檢修的階段，可有效減少運行維護工作量、增加工作人員安全性和延長設(shè)備壽命、提高系統(tǒng)可靠性，減少維護檢修等費用。

根據(jù)智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進展情況和初步建設(shè)、電網(wǎng)設(shè)備可靠性水平大幅提升，故障率降低30%;設(shè)備檢修工作量下降50%左右，綜合檢修費用減少30～50%左右;主要設(shè)備平均使用壽命較目前延長60～100%，達到國際先進水平，給企業(yè)帶來的直接效益十分可觀。

同時，智能變電站的建設(shè)將為設(shè)備制造和信息產(chǎn)業(yè)提供跨越式發(fā)展的際遇，可以大大促進相關(guān)行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展，樹立電力公司勇于承擔社會責任的國企形象，形成不可估量的社會效益。

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