變電站智能化改造及運維研究

沈永紅 馮偉 馮梅

摘要：隨著電網的進步，智能化變電站正在逐漸取代傳統變電站，智能變電站的基本功能包括信息數字化、通信平臺網絡化，能夠自動進行信息的收集、測量、控制及保護，技術更加先進、可靠及環保。因此智能化變電站便是電網發展的主要趨勢，也是運維工作人日常工作的主要內容。基于此，本文主要分析了變電站智能化改造及運維。

關鍵詞：變電站智能化改造及運維

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A

引言

加強智能化電網的建設是現階段智能化變電站的首要工作目標，也會是國家發展的基本方針。因此需不斷加大智能化變電站運行維護工作中的管理力度，對設備運行情況進行實時監控，并通過多種方式提高技術人員的專業水平和綜合素質，進一步為智能化變電站運行維護工作營造良好的環境。

1智能變電站的定義

智能變電站是采用先進、可靠、集成和環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化和信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、檢測、測量、控制和保護等基本功能。還具備支持遠程控制、智能調節和在線決策分析等高級功能的變電站。智能化變電站通常可認為由三大智能系統構成，分別是實現保護、控制、測量和通信的綜合自動化系統、實現一次設備各種運行數據實時在線監測的系統和實現變電站內運行輔助設施實時監測的智能輔助系統。本文著重論述智能變電站綜合自動化系統與傳統綜合自動化系統在結構和設備上發生的變化。

2智能變電站的典型結構

智能變電站的典型結構一般包括三層兩網結構，三層分為設備層、間隔層和站控層;兩網主要指站控層網絡和過程層網絡。過程層包含有一次設備和智能組件構成的智能設備、合并單元（以下簡稱 MU）和智能終端（以下簡稱 ST）。站控層主要指通信系統、時鐘系統和調度自動化等子系統，用于全站或一個以上一次設備的測量和控制，包含數據采集和監視（SCADA）、操作閉鎖以及電能量采集、保護信息管理和同步相量采集等功能。間隔層一般包括測控裝置、繼電保護裝置等設備，實現與各種智能傳感器、遠方輸入/輸出設備和控制器之間的通信[1]。

3變電站智能化改造

3.1 設備安裝

（1）中、高壓控制柜：采集電壓、電流、功率、功率因數、電度等遙測信息，以及開關位置、手車位置、綜合保護裝置（如速斷保護、過流保護、零序保護）等遙信量。

（2）變壓器：監測變壓器線圈溫度和風機狀態，實現對變壓器溫度非電量遙測量的采集;通過調節有載調壓分接頭擋位來調節電壓，實現遙調功能。

（3）低壓控制柜和饋線開關：通過數字儀表對低壓控制柜的電力數據以及運行狀態進行采集，并加裝遙控單元，用于實現遠程控制。

（4）電容補償柜：實時監測有功功率、無功功率、視在功率以及功率因數，實現電容器自動投切，增加閾值遠程調控功能。

（5）交、直流屏：通過加裝檢測模塊，實現交、直流數據的遙測量采集、電池出口電壓和電池組保護信號（如：過壓、欠壓等）采集。

（6）計量表：采集各計量裝置的電量數據。

（7）其他重點位置（視不同區域的變電站而定）。

3.2 圖像及模型

根據需要，利用攝像頭拍攝的圖像，編寫識別算法，識別是否有異常損壞，檢驗進站人員安全用品的穿戴情況，并向監控平臺上傳告警信號，同時對現場設備情況進行視頻備份，便于問題處理時的追溯。為進一步提高運維水平，可以利用 BIM 技術，對變電站進行3D 建模，將實際變電站進行 1：1 數字孿生模擬，實現變電站設備全壽命周期管理。通過數字模擬，結合變電站運維數據做出相應的狀態反饋，提高運維的工作質量與工作效率。深入建模后，可以模擬人員進行設備巡視，運維人員無須到達現場，僅從數字孿生圖中即可查看各項運行數據，提升變電站安全性能和巡查效率[2]。

3.3傳輸顯示

各項采集終端安裝完成后，將數據通過安全的網絡通道接入智能調控平臺進行統一管理，實現變電站集控監測。當發生遙測值越限或者信號異常，平臺出現告警信號推送，運維人員當即遠程或者現場處理問題，保證設備正常使用。

4智能化變電站運行維護的相關要求

4.1提高基礎設備的安裝技術以及安裝質量

智能化變電站的運行效率要明顯優于傳統變電站，但由于其高度智能化、系統化以及數字化的特點，在安裝時的技術要求也要高于傳統設備。因此對于掌握智能化變電站安裝技術的人員，企業需保證其具有極高的專業素養，以負責、認真的態度開展安裝工作，確保安裝流程的正確性，進而提高系統的安全性。

4.2智能一次設備巡視維護注意事項

首先，對合并單元的運行維護注意事項進行分析。合并單元的運行維護需要查看設備是否存在告警信息，主要體現在 GPS 核對時間不準確致使 GPS 發生失步和失穩的不良情況。主要因素為 GPS 核對時間過程發生中斷、采樣的光纖通道中斷或者合并單元自身存在故障問題等。其次，對電子互感器的運行維護展開分析。電子互感器的最主要作用便是對電網系統范圍之內的電流和電壓進行有效測量，同時電子官氣屬于光、機、電三者結合的產品，其主要組成部分包括電子傳感器、采集器以及專門的屏蔽線等。查看電子互感器外觀是否完好，接線是否穩定以及線路間是否存在斷路等不良情況等，通過上訴措施判斷電子互感器是否處于正常運行狀態下。最后，對交換機及智能終端的維護展開分析。對交換機維護來說，如果發生故障應該及時分析原因，并且可以重啟嘗試，如果重啟沒有任何效果，可以安排專門的檢修人員進行全面檢修[3]。

4.3智能二次設備巡視維護要點

第一，不能夠單獨使用壓板，否則會致使 G00SE 報文無法準確地接受和傳送，進而不能夠進行網絡連接。第二，在對保護裝置進行調試的過程中，應將裝置和智能終端涉筆的檢修壓板一同應用，確保二者在相同的時間在同一試驗狀態中。第三，如果三個裝置同時發生問題，一次智能使用一個裝置的檢修壓板，任何一個設備都不能在不進行保護的狀態下運行[4]。其次，通訊控制器的保護。對通訊控制器進行維護，智能化變電站通訊正常是確保設備正常運轉的前提，因此，維護的重心在于設備運行情況是否正常，主機或者單機的值班等是否良好。調度過程中需要進行全面檢查，確保每一層序開啟以及退出都能夠通過后臺穩步操縱。

4.4 提高技術人員的專業水平

智能化變電站的運行具有高度的自動化水平，實行全天不間斷的自動監控，這在無形中提高了系統維護的難度。一旦技術人員沒有及時補救上述問題，就會產生不可挽回的損失。為改善這一問題，在實際工作時，可以通過多種方式提升技術人員的問題應對能力，例如召開專題講座，定期組織知識競賽等。

結束語

智能變電站是極具發展前景的一項綜合技術，是未來變電站建設的趨勢。從當前技術現狀看，盡管智能變電站技術還存在一些不足，但選用的風險遠小于當年油田選用綜合自動化變電站的風險。應本著積極準備，循序漸進的方式，擇機建設一座智能變電站，不斷積累運行經驗，為打造永恒電力，助力百年油田提供強大的技術支撐。

參考文獻

[1]徐敏.變電運維技術中的智能化技術[J].電子技術與軟件工程 ，2020（11）：238-239.

[2] 鄒志榮， 臧正曉， 吳暉， 張創奧， 南葉健，林周良.關于智能化變電站監控與運維的研究 [J]. 科技風 ，2019（27）：173.

[3]金坤.人工智能技術在電力監控系統的應用[J].集成電路應用 ，2020，37（02）：84-85.

[4] 江文俊，周琳.智能變電站運維常見問題及解決思路[J].決策探索 （ 中 ），2020（08）：44.

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