關(guān)于智能化變電站監(jiān)控與運維的研究

吳治堅

國神集團內(nèi)蒙古分公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010000

1 智能變電站及其運行特點

1.1 智能變電站概述

顧名思義，智能化變電站，其主要特點就是將一些智能模式應(yīng)用到變電站的管理工作當(dāng)中。智能化變電站的正常運轉(zhuǎn)由兩個部分組成，分別是高壓設(shè)施的智能化和管理程序的資訊化。資訊化管理程序需要使用電子設(shè)備將一些資料通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳輸，同時，高壓設(shè)備也需要一個信息平臺來監(jiān)管。當(dāng)變電站運行時，需要全程監(jiān)控。如果觸發(fā)臨界值，則會自動發(fā)出警報，防止發(fā)生重大災(zāi)害。傳感器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和信息的收集。當(dāng)閾值觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鞲衅鲿r，傳感器會自動開關(guān)，此時相關(guān)人員會發(fā)現(xiàn)問題，第一時間進行處理[1]。

1.2 智能變電站的特點

（1）安全性，在過去，如果變電站在運行過程中出現(xiàn)問題，需要人工檢查和維護。但是，這種方法除了維護效率低外，還會對運維人員的生命安全造成一定的威脅。經(jīng)過變電站的智能化改造，這類問題得到了很好的解決，相比之下具有很多優(yōu)點。智能系統(tǒng)實時監(jiān)控變電站的操作，然后通過系統(tǒng)對大量數(shù)據(jù)的分析（即大數(shù)據(jù)），它可以提供一些隱藏問題的早期預(yù)警，使變電站的運行更加安全、可靠、和處理問題發(fā)生后的效率也將顯著提高。

（2）及時性，智能變電站的三個主要部分是：普通電站、數(shù)字化運維管理系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)變電站操作，一旦發(fā)生故障時，傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)將收集的數(shù)據(jù)上傳到信息通過網(wǎng)絡(luò)同時，操作和維修人員能在最短的時間內(nèi)找到問題并做出應(yīng)急反應(yīng)速度最快的。智能變電站的及時性使問題得到及時解決，大大降低了安全事故發(fā)生的概率。

2 智能化變電站運行維護中常見問題

2.1 智能化變電站內(nèi)部設(shè)備運行問題

智能化變電站在建設(shè)初期會使用大量的新設(shè)備，這些設(shè)備采用了許多新型的構(gòu)件，這些構(gòu)件在使用中也存在許多的問題。例如，光學(xué)互感器在使用中對于溫度的變化比較敏感，但是也會因為其對光纖材料和玻璃材料的不敏感而導(dǎo)致其可靠性變差；而且在智能化變電站系統(tǒng)中常會用到有源電子式互感器，這種互感器只有在有電的情況下才可保持工作狀態(tài)，一旦斷電，便會閃停，相比于傳統(tǒng)的互感器，其在使用穩(wěn)定可靠性和使用壽命上都要遜色不少，并且在工作狀態(tài)下容易受到高壓磁場的干擾，導(dǎo)致其信號輸出較差，這也說明智能化變電站對于客觀環(huán)境的要求較高；此外，智能化變電站中的光纖信號傳輸機制也比較容易產(chǎn)生異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致通信中斷，使得傳輸數(shù)據(jù)失真，影響終端對于數(shù)據(jù)的分析和判斷。

2.2 智能化變電站信息安全性問題

在工作中，智能變電站不僅要實現(xiàn)信息的高效傳輸，還要將信息與上級部門進行信息傳輸。這就有可能造成信息的大量泄漏。傳統(tǒng)變電站在規(guī)定的范圍內(nèi)傳輸信息，可以保證信息的完整性和有效性。加入智能維護系統(tǒng)后，由于后臺監(jiān)測數(shù)據(jù)軟件的存儲增加及黑客等攻擊次數(shù)增多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)信息泄露等問題變得普遍。如果信息泄露，將難以實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運行。因此，安全問題也是亟待解決的關(guān)鍵問題。

2.3 智能化變電站運行環(huán)境的問題

智能變電站的運行離不開互聯(lián)網(wǎng)的支持。所有收集的數(shù)據(jù)必須通過互聯(lián)網(wǎng)上傳，并最終存儲在信息化監(jiān)管平臺上。因此，智能變電站的運行在很大程度上受到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響。如果網(wǎng)絡(luò)信號受到干擾且不穩(wěn)定，傳感系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)不能第一時間上傳，將會影響智能系統(tǒng)的正常運行。

2.4 智能化變電站從業(yè)人員的能力問題

不可否認(rèn)，維修人員的技術(shù)水平將直接影響智能變電站的電力系統(tǒng)運維水平，也將在一定程度上影響我國智能變電站未來的發(fā)展方向。在運維過程中，維修人員專業(yè)技能薄弱的現(xiàn)象依然普遍。理論操作和實際操作都存在一定的缺陷。因此，如何有效提高智能變電站運維人員的專業(yè)技能也是當(dāng)前變電站面臨的重要問題之一。

3 智能化變電站運維改善措施

談到智能化變電站運行中具體存在的問題，我個人通過查閱資料及多年工作經(jīng)驗總結(jié)歸納認(rèn)為主要有以下幾點：

3.1 智能化變電站內(nèi)部設(shè)備運維

在智能變電站內(nèi)部設(shè)備的操作，有必要不斷提高智能系統(tǒng)的監(jiān)控功能，進行及時有效的全面監(jiān)控，及時修復(fù)的問題，減少重大故障的發(fā)生，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的各種零部件的生產(chǎn)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)形成了有效的規(guī)范和維護模式。

（1）智能電子變壓器。電子變壓器包括有源電子變壓器和無源電子變壓器。電子變壓器在正常運行和維護過程中應(yīng)注意以下問題[2-5]。

①變壓器本體必須完整無損，結(jié)構(gòu)必須牢固，金屬部件不得銹蝕嚴(yán)重；一次設(shè)備接線端應(yīng)嚴(yán)密，避免腐蝕和發(fā)熱；配線板二次電纜應(yīng)牢固，溫度不能過高；振動、聲音、氣味；保證各部件可靠接地。②光纖接線盒要求接線盒的緊固元件鎖緊可靠，不松脫；纖維彎曲半徑大于纖維直徑的10 倍；傳感器接頭和套管不會出現(xiàn)放電現(xiàn)象和裂紋。③互感器對應(yīng)單元要求：二次接線端子無松動連接；設(shè)備指示燈亮，無異常，儀器準(zhǔn)確；設(shè)備內(nèi)部應(yīng)無異常震動。

（2）GIS 設(shè)備和智能斷路器。智能高壓斷路器根據(jù)自動故障排除信息系統(tǒng)提供的故障信號進行智能操作。GIS 設(shè)備和智能斷路器在正常運行和維護過程中應(yīng)注意以下問題。

①元器件外殼、機柜保護要求保持清潔，不損壞，不變形；接線端子保護可靠，接線板二次電纜嚴(yán)密；②測量、控制、保護、計量、監(jiān)控簡易爆炸裝置要求：設(shè)備外觀必須保持干凈整潔，二次電纜接線端子不得松動脫落；電源指示燈、通信指示燈、保護裝置運行監(jiān)控?zé)魬?yīng)經(jīng)常亮著并正確指示。③設(shè)備使用一年后定期檢查：重新緊固連接螺栓。檢查地腳螺栓和截止閥是否正常。每2 年檢查一次：對變壓器設(shè)備進行局部和遠(yuǎn)程操作，減少跳閘操作。每5 年檢查一次：檢查各氣室SF6 壓力值，對SF6 氣體進行微水檢查，確認(rèn)操作機構(gòu)箱密封良好，測量回路阻值及機械運行情況。

（3）繼電保護裝置。輸入到智能變電站保護裝置的是光學(xué)數(shù)字信號不再是模擬信號；保護裝置與外界通過光纖連接。面對多間隔二次設(shè)備集成的發(fā)展，對繼電保護裝置的運行提出了新的要求。

①切換設(shè)定區(qū)域前，檢查保護設(shè)備狀態(tài)。②防護裝置檢修前，做好安全措施。③保護裝置投入使用前應(yīng)進行檢查。在線監(jiān)測裝置。變壓器油色譜監(jiān)測裝置：進、出口油管之間是否有下降；設(shè)備指示燈亮，運行監(jiān)控?zé)袅粒蛔儔浩鳑]有漏油。變壓器局部放電在線監(jiān)測裝置：是否有異常的連續(xù)振動和氣味；監(jiān)測傳感器之間的連接電纜是否松動或斷開。

3.2 智能化變電站信息安全運維

為了應(yīng)對信息安全問題，智能變電站也需要不斷加強監(jiān)管，提高自身抵御惡意攻擊的能力，這就意味著智能變電站需要智能監(jiān)控系統(tǒng)。這在整個行業(yè)中是比較欠缺的，需要各方積極努力升級安全系統(tǒng)，減少智能變電站使用中不必要的損失。

3.3 運行環(huán)境運維

針對變電站運行環(huán)境問題，主要還是需要不斷提高系統(tǒng)的抗干擾能力。從這個角度出發(fā)，可以引進國外的新技術(shù)，通過理論的發(fā)展和實踐的結(jié)合，找到智能變電站抗干擾能力的新方式。

3.4 加強維護人員的技術(shù)培訓(xùn)

對于專業(yè)人才的需求，需要從兩個方面加強維修人員的技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容：一是智能變電站系統(tǒng)維修的理論知識基礎(chǔ)，理論知識是提高實踐能力的重要基礎(chǔ)；二是在系統(tǒng)運行維護過程中所使用的實用技能是直接影響智能變電站能否實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行的重要因素之一。針對這種情況，智能變電站的管理人員可以定期組織維修人員進行專業(yè)課程內(nèi)容的培訓(xùn)。同時，智能變電站的招聘標(biāo)準(zhǔn)需要盡可能的調(diào)整，這有利于專業(yè)維修人員的選擇。

4 智能化變電站的監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

智能變電站設(shè)備只有在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下才能正常運行和維護。該設(shè)備在實際運行中一旦出現(xiàn)問題，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理。同時，通過信息網(wǎng)絡(luò)對智能變電站進行技術(shù)處理。這樣就完成了設(shè)備上的監(jiān)視任務(wù)。同時，很多信息可以直接傳輸?shù)胶笈_。建立變電站信息數(shù)據(jù)資源數(shù)據(jù)庫，完成電力設(shè)備信息的數(shù)據(jù)采集和獨立檢測。變電站信息監(jiān)控的重要內(nèi)容是智能變電站三層兩網(wǎng)的設(shè)計方法。只有這樣，智能設(shè)備中的GOOSE 網(wǎng)絡(luò)鏈路才能處理監(jiān)控信息。該保護裝置在接收到信號后才能啟動備用電源系統(tǒng)。確保整個系統(tǒng)正常運行和維護。變電站信號屏蔽功能。為了保證設(shè)備的正常運行和對傳輸?shù)谋O(jiān)控，在整個設(shè)計之前，設(shè)備將會有大量的指示信號指示器。這些不相關(guān)的信號會降低整個變電站設(shè)備運行的效率，不利于整個電力行業(yè)的發(fā)展[6-7]。

5 結(jié)語

總之，技術(shù)是不斷發(fā)展的，人們會從技術(shù)的角度重新審視電力行業(yè)。只有了解整個變電站的發(fā)展歷史，才能對變電站設(shè)備進行宏觀監(jiān)控，使電力行業(yè)能夠健康發(fā)展。智能化變電站既是時代的發(fā)展的需求，也是整個電力行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。