智能变电站变电运维安全关键技术研究

徐丹婷

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430050）

1 智能变电站运维中存在的问题

近年来，大量新建智能变电站投入运行，但运维人员的运维经验难以跟上。智能变电站在运维模式上的改变，对不熟悉的运维人员而言，极大增加了运维难度[1]。目前，我国变电站的智能化水准已经国际领先，但是仍然存在一些关键技术问题需要解决与改善[2]。从智能变电站的结构看，智能变电站使用了大量新技术，具备更高的科技水平。但时，现实操作过程中却存在设备相互不兼容的情况。一旦发生这种问题，严重性难以估量，会造成无法挽救的损失。智能变电站内部大量采用电子互感系统来全面掌控运行过程，而目前传统的互感器在实际运行中难以保证稳定性，且普遍存在使用寿命偏低的问题。此外，互感器对外界运行环境要求相对较高，因此在实际运行中受网络波动导致信号传输出现偏差的情况时有发生，最终导致变电站的运行效果难以满足实际要求。

此外，由于智能变电站继电保护大量使用光缆、软压板代替硬压板以及采用检修机制进行数据隔离，而运维人员在不清楚的情况下可能错误退出检修压板，导致保护出口跳闸造成严重后果。软压板的投退如果顺序出错，还可能导致正常运行状态下的误动（可能导致母线保护动作），后果不堪设想。目前，大量智能站的投入导致原来传统站运维人员很难很快进入状态，且人力分配不均匀造成运维人员技术水平断档严重。有些运维人员清楚压板的重要性，有些运维人员则会在有交叉工作时错误退出。

除了以上问题，在技术层面上，智能变电站的信号数据交互行为中，普遍会使用对等传输方式实现整个系统的有效交互。换言之，就是不同设备在进行数据交互时，需要网络具有数据分析处理的能力，并辨别其中的有效数据和无效数据，从而实现整个变电站内数据的有效传输。然而，在实际变电站的投运中发现，当进行站内数据交互时，整个变电站网络的可靠性会有所下降，一旦此时受到外部网络攻击，就会造成数据信息的丢失、外泄，情况严重时还可能导致整个网络瘫痪。因此，确保智能变电站整个网络的安全至关重要。

2 智能变电站变电运维安全关键技术

针对智能变电站中存在的问题，分析智能变电站变电运维安全关键技术。

2.1 构建科学完善的智能变电站标准化运维体系

对于智能变电站变电运维安全而言，构建科学完善的智能变电站标准化运维体系具有极其重要的现实意义。科学完善的智能变电站标准化运维体系能够实现使概念上的数据理论有机契合地与智能变电站现实状况相结合，而且能够在智能变电站运行过程中根据出现的问题再次进行完善，进而促使智能变电站的工况越来越好。

21世纪科学技术日新月异，变电站全面升级、更新以及换代，促使智能变电站的运维体系势必也要随之改变。因此，为了使运维人员更快速地上手智能变电站的变电运维工作，必须构建科学完善的智能变电站标准化运维体系，制定标准化的流程，充分考虑智能变电站技术的改变，从而确保智能变电站的优化运营和安全稳定。

2.2 提升压板、定值以及交换机的相关理论知识

相较于传统变电站，智能变电站的继电保护有了很大变化，一旦运维人员无法有效掌握相关技术，在布置安措、投退保护中出现问题，将会对智能变电站的稳定运行带来安全隐患。相较于传统变电站，智能变电站减少了硬压板的数量，大量使用软压板。这些软压板的投退需要满足一定顺序，尤其是出口软压板的投退有严格的先后要求[3]。不同软压板之间的功能对于运维人员掌握需要一定的时间。此外，大量的数据经由交换机进行交互，平常运维过程中一旦交换机出现问题，势必会对整个网络的性能和完整度产生影响。因此，运维人员提升压板、定值以及交换机的相关理论知识至关重要。只有对压板、定值以及交换机的相关理论知识建立足够深的认识，才能确保运维过程中不会对继电保护的稳定运行产生影响，才能进一步确保智能变电站稳定运行。

2.3 强化站内设备的标准管理流程

智能变电站的实际运行中，为了强化其工作效率和质量，普遍采用电压互感器来实现采样功能，之后通过电缆直连或者交换机交互完成传输，通过合理的处理，科学有效地降低中间过渡环节。另外，运维人员需要构建对于整个变电站的检测管理系统，实现对站内运行情况科学合理的监管，确保获得数据的精准性，进而达成智能变电站站内各类设备安全稳定运行的目的。

2.4 提升变电运维智能化水平

考虑到智能变电站数据获取的便利性，运维人员可以进行符合实际情况的相关软硬件开发，提升整个变电运维的智能化水平，减少人力的使用[4]。通过开发相关软件，从而促进智能变电站的科学发展和系统升级优化，使得智能变电站可以更好地为电力系统服务。

3 智能变电站智能化水平提升策略

随着技术的发展，新技术成为提升运维安全的关键。目前，提升变电站智能化水平的策略主要包括一键顺控和智能机器人巡检系统。

3.1 智能变电站一键顺控

以往变电站内倒闸操作由值守运维人员操作，需要采用事前依据操作目标以及需要停电的范围来完成倒闸操作票的填写。实施过程中，根据操作员和监控员的指令，比照操作步骤完成模拟演练，并将任务下发至五防钥匙内，随后在现场使用五防钥匙实施各项解锁操作。这个过程极其冗余和复杂，浪费了人力、物力以及时间。针对这个情况，智能变电站可根据自身的技术特点实现一件顺控。一键顺控就是按照事先设定好的程序，只需要简单的“一键式”操作，即可按照固定顺序完成现场的停送电操作。它主要依托自动化系统内的众多单操指令，模拟预置内置的五防闭锁逻辑和符合规定的操作规则，全自动化实现一系列的一、二次设备操作，使得相关被操作设备在各种状态间变换。一方面，一键顺控减少了人为因素的参与，节省了人力物力消耗，将一个复杂的操作过程数字化分解成各个相互关联的单操指令。另一方面，一键顺控可以有效避免因为人员因素导致的误操作，极大程度地规避了人为误操作风险，使得操作过程更加安全可靠，保障了停送电的顺利进行。

智能变电站之所以有能力进行一键顺控，其中最重要的因素是站内的防误闭锁系统。该系统的存在为一键顺控的实现奠定了重要基础。在智能变电站中，防误操作闭锁系统根据结构特点可以科学分解成三层闭锁体系，整个体系架构完全依托于IEC61850标准，由一系列装置组成，并在各层之间使用IEC61850规范完成数据的传输交互。在站内，普遍使用一体化五防系统，即五防系统会与监控系统集成为一个整体，整个整体内的防误闭锁功能则需要经过配置五防硬件来完成。一键顺控的防误操作闭锁功能需要集成到监控系统，同理操作票管理系统也与监控系统实现有机结合，因此整个五防系统采用的设备位置信息将有别于以往，不再像常规站使用通信网络来实现，而是更直接地经由监控系统进行同步采集，极大降低了获取这些数据所需要的时间，确保了整个五防系统的实时性与可靠性。一般智能站的防误闭锁功能都会由监控系统与间隔层测控设备相互配合来完成，整个过程由GOOSE网络作为数据传输平台。因此，要求间隔层测控设备具备满足要求的互联性，同时需要进行一定的合理设置。

3.2 智能机器人巡检系统

近年来，大量变电站使用了智能巡检机器人代替运维人员完成各类设备巡检工作。相较于人力巡检，机器人能够实现100%覆盖一次设备的巡视（其中包括大量因为距离难以监测相关数据的压力表等人力难以覆盖的范畴），实现对整个变电站全方位无死角的巡视。此外，机器人可以集成多项光学技能，实现对站内设备的红外光摄影摄像、各类设备光谱测温以及可见光成像等功能，避免了运维人员操作数量众多的设备，实现了对设备的全方位监测，且各设备之间分界明显，不会出现设备相互遮蔽的现象。另外，机器人对站内各种表计能够完成自动读取，只要前期设计上保证了机器人巡视路线的合理、科学以及范围满足要求，所测设备的相关图像以及视频资料的清晰度就会很好。站内运维人员在主控室就可以调取机器人的全部拍摄资料进行查看，而且在监控后台，系统会根据设备类型和数据类型完成分类，确保运维人员能第一时间获得所需信息。

机器人在巡视过程中，一旦获取数据与提前设定好的标准值范围有所差异，就会自动报警并在后台生成告警记录供运维人员查看。未来，智能巡检机器人还能实现与站内的PMS系统、五防系统、全站及主变消防喷淋系统、站端调度自动化系统等高端应用进行数据交互，进一步强化机器人发现问题和判断问题的能力，强化其智能性。

4 结 论

智能变电站对人类的生产生活具有重要意义，但限于目前科学技术水平等一些客观因素，智能变电站系统仍然存在一些问题亟待解决。本文对智能变电站运维中存在的问题进行探讨，给出了提升智能变电站运维安全的4个关键技术点，即构建科学完善的智能变电站标准化运维体系，提升压板、定值以及交换机的相关理论知识，强化站内设备的标准管理流程以及提升变电运维智能化水平，提出了智能变电站一键顺控与智能机器人巡检系统，通过提升智能变电站智能化水平提升运维安全，以期为智能变电站运维人员提供参考。