智能变电站一体化监控系统应用及功能研究

皖北煤电集团恒源煤矿 朱建斌



智能变电站一体化监控系统应用及功能研究

皖北煤电集团恒源煤矿 朱建斌

【摘要】本文首先探讨了一体化监控系统应用在智能变电站中的作用和发展现状，然后以郧县220kV变电站工程为例论述智能变电站高级应用功能的实现方案。

【关键词】智能变电站；一体化监控系统；高级应用

0 引言

随着“三集五大”体系建设的深入开展，一体化监控作为智能电网建设的重要应用技术已经完成全国网范围内推广应用并进入全面建设阶段。一体化监控系统由数据采集和数据处理两大部分，其中数据采集主要是包括对站内外数据和信息进行辨识、估计以及分类，这部分的工作目的是为了能进一步有效的对数据进行处理。因为必须保证处理器能实时准确的接收到数据资源才可以为监控系统的各种高级应用的工作提供基础，而这些高级应用就是以一体化监控系统作为平台，为满足用户的各种需要。变电站日常的运行、调试、检修、管理都可以通过一体化的监控系统进行智能化，以提高整个变电站的自动化程度，而数据处理就是智能化的关键所在，适合的处理器可以保证变电站在运行工作实现自动控制、智能调节、在线分析决策，将变电站和大电网互联，满足各级电网的安全、稳定、高效的运行及电力设备全寿命周期综合优化管理。国家最新提出的智能电网战略中包含了智能变电站概念，主要由安全可靠的设备为基础，高速的信息传输为平台，实现自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，同时具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站的实现最大的依靠就是一体化监控系统，通过一体化监控系统能够在调度过程中满足各个主站之间的联系，同时可以保证设备安全的使用。

1 智能变电站一体化监控系统现状

1.1 一体化信息平台现状

智能变电站建设初期就实现各个功能的主机设置，但考虑到安全和技术等原因，并没有实现主机之间的互联，而是把监控主机、状态监测后台主机、智能辅助系统后台主机相互独立，这样导致主机过于混乱，并没有相互信息联系。此时只是将一体化监控平台的基本结构进行搭建，信息数据收集平台虽然与自动化系统、状态监测系统、智能辅助系统有信息交互，但随着一体化监控系统技术的进一步规范，一体化信息平台的功能逐步统一明确，设备之间相互融合集成，使得一体化监控系统得到优化。一体化信息平台正是用于将各项子系统如变电站内的实时监控SCADA子系统、故障录波子系统、电能量子系统、在线监测子系统、视频安防等子系统的各种数据进行统一接入、统一存储、统一处理等综合管理，建立统一的变电站数据处理平台，为各智能应用和远方系统提供标准化规范化的信息访问接口。目前一体化信息平台的建设经过各个方面持续的努力，监控系统的基本功能完全实现，各种数据通过统一建模，完成数据的统一管理，应该说已经比较成熟；建立在一体化信息平台之上基本业务应用也比较稳定可靠。

1.2 一体化监控系统高级应用现状

高级应用则处于相对来说比较混沌的状态，高级应用在电网不同层次的功能划分也不清晰，概括来说变电站智能高级应用的种类还是比较多的，主要有：分布式状态估计、二次设备在线监测及故障分析、智能告警与分析、远程浏览与告警直传、设备状态可视化、无功优化控制、防误操作闭锁、源端维护、智能开票、智能巡检、辅助设备智能化、光伏发电和绿色照明、一键式顺序控制、变电站图摸一体化；经济及优化控制、记量对比分析、智能拓扑五防等。其中技术成熟应用比较广泛是顺序控制、智能告警与分析、设备状态可视化、无功优化控制、防误操作闭锁、源端维护。这些高级应用目前各大自动化供应商都在积极开展技术研究和产品升级，由于各自的侧重点不同，技术水平以及功能的完善程度都有不同。高级功能众多，各厂家都有自己的技术优势，都有自己的短板。

受制于各种因素的制约，如规则提炼困难，配置复杂/专业性太强等，导致某些高级应用实用化程度不高，有的高级应用还处于探索发展阶段。

同时，因调度端功能尚未完全接入，某些高级功能还只局限于变电站内部或主站端，尚未实现变电站与主站端的协同互动。部分站应用了备自投、低频减载和低压减载等站域控制功能，对站域状态估计功能的应用还有待深化；大部分站实现了安防、消防和视频技术以及辅助控制系统信息的标准化采集。

2 一体化监控系统功能实现方案

本文以湖北省十堰市郧县220kV变电站工程为背景，根据各种自动化系统业务信息流，搭建一体化业务系统，梳理优化站内数据信息流，充分实现信息共享和装置集成整合，实现顺序控制、智能告警和状态可视化等高级应用功能。

2.1 顺序控制

顺控变电站则从根本上去解决人工进行电气操作耗费大量人力物力的难题，变电站实施顺控操作，运行人员只须选择一条顺控操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由变电站内智能电子设备自动完成，实现“一键操作”，从而减少了人为误操作，提高了工作效率，减轻了误操作的可能性，有利了变电站的安全、稳定、可靠运行。顺控控制，是基于标准化作业为前提，通过计算机软件自动执行既定的指令来完成操作。顺控变电站，就是指实现了顺控操作的变电站。顺控操作，以前也称为程序化操作，在国网智能变电站技术导则出来以后，就统一称为顺序控制了。总体框图如图2-1所示：

图2-2 智能告警与分析决策实施方案

2.2 智能告警与分析决策

现今的变电站报警系统采用顺序报警模式，各种报警信息按出现时间顺序进行提示，当电网规模较小，变电站数量较少时可以适用，但如今的大电网中并不合适，当事故发生后，过多的报警信息回掩盖重要的事故来源，难以短时间进行正确判断。因此，智能告警与分析决策需实现：分类告警、信息过滤、在线实时分析和推理变电站运行状态、自动报告变电站异常并提出处理指导。智能告警与分析决策整体实施方案如图2-2所示。

2.3 状态可视化

在智能变电站中，可以有效地获取电网设备运行状态数据以及各种IED装置的故障和动作信息，实现对主要一次设备和二次设备的状态采集。智能变电站中几乎不再存在未被监视的功能单元，设备状态特征量的采集没有盲区。

设备状态可视化包含主要一次设备和主要二次设备的状态可视化。主要一次设备（变压器、断路器等）的状态信息由状态采集单元采集，并上送到由一体化信息平台统一存储、处理和展示。主要二次设备的状态信息包括：智能设备健康状态、输入回路、输出回路以及网络系统的状态，这些信息也由一体化信息平台采集、存储、处理和展示。

3 结论

变电站高级应用功能研究开发的基本原则为在确保变电站安全稳定运行，满足各项运行维护功能的基础上，大胆而谨慎地提出创新的技术方案，体现技术的先进性，运行管理的智能化，为未来的变电站智能化建设和改造提供技术参考和工程实施指导。IEC61850统一了变电站各种设备的各种信息模型，使智能变电站信息得以充分共享，为基于共享信息的各种高级应用提供了信息基础。随着一体化信息平台接口的统一以及硬件技术跟进，更多的高级功能会被提出。

参考文献

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[4]汪永红,徐榕拥.智能变电站功能架构及设计原则[J].电源技术应用,2013(8).