智能变电站运维的关键技术研究

吴暇

上海新能凯博实业有限公司 上海 201210

引言

如今，智能电网建设持续推进，保证电网运行稳定性是工作重点，想要达成这一目标，势必要提高智能变电站运维能力。事实上，智能变电站的有效运维，需要以多样化关键技术作支撑，这一环节关键技术的可靠性、实用性越强，越有利于智能变电站长远可持续发展。因此，加强智能变电站运维的关键技术研究十分必要，不仅可保证变电站运行稳定性更为提高电网服务能力奠定基础。

1 智能变电站的运维管理概述

电力事业飞速发展，不仅让智能电网规模逐渐扩大，更让智能变电站数量持续增多。智能变电站是一种具备传统变电站功能，但拥有更强技术性、功能性，且在服务能力和运行发展方面更具优越性的变电站，可实现通信平台网络化和全站信息数字化，能够基于数字化、信息化、智能化手段实现电网信息自动采集、测量和控制。通常来说，智能变电站由“智能高压设备+变电站统一信息平台”组合而成，此类变电站不仅能实现电网实时自动控制，更具备智能调节、协同互动以及在线分析决策功能，所以它展现出极强的交互性、可靠性、经济性、环保性、智能性、网络性特质，在智能电网的建设和运维管理中都具有极高价值[1]。

目前，智能变电站的运维管理备受关注，有效开展智能变电站运维是保障其功能性和实用性的关键方法。在智能变电站运维管理方面，技术性操作管理和设备巡视是最常见的两种方式。设备巡视的主要目的是保证智能变电站内所有电力设备稳定运行，在及时排除设备故障、防控故障风险方面有着极强作用。现阶段，智能变电站的设备巡视方式需要分为以下几种：①定期巡视；②全面巡视；③重点巡视；④熄灯巡视；⑤远程巡视。设备巡视工作需要以“人工+智能”的复合方式开展。智能变电站运维管理方面的技术性操作主要用于保障系统运行可靠性，其根本目的是借助于人为控制或系统自动控制落实运维指令，让智能变电站的运行安全得到保障。

2 智能变电站的运维工作需求

随着智能变电站发展，越来越多的新型一次设备、二次设备以及自动化控制技术被应用到智能变电站建设和运维管理中，基于隔断式间隔断路器等设备建成的新一代智能变电站的出现，使得设备智能化水平大幅提升，也让智能变电站运维要求发生变化。当前，智能变电站中可基于就地化专用装置对保护装置进行保护，基于一体化监控系统可实现数据信息提高数据信息的实用性。上述装置的有效运用可切实提高智能变电站运维水平，但在当下的智能变电站运维工作中满足可视化运维管理需求和防误预警需求也同样至关重要。

2.1 可视化

智能变电站中，设备智能化水平大增，运维管理工作的主要承担者从运维人员转变成自动化运维管理系统；此时实现一体化管理和智能化控制至关重要。在实践中，为全面监测、准确判断全站设备的运行状态，必须采取可视化技术。在该技术的支持之下，不仅能实现一次设备运行状态监控，二次设备状态以及系统监控检修，更能让智能变电站的信息数字化和通信网络化优势得到切实发挥。从现实角度来看，可视化技术的有效运用，为智能变电站的智能巡检提供了有力的技术支撑[2]。

2.2 防误预警

与可视化一样，防误预警也是智能变电站运维管理的必然要求，保证后者的可靠性能够实现设备故障分析、智能诊断、自动告警，可以及时锁定故障区域与问题，为故障处理提供支持。在实践工作当中，保障防误预警系统设计合理性，强调防误预警操作灵敏性，是智能变电站运维的必然要求。

3 智能变电站的关键运维技术

从本质上，智能变电站的运维管理系统，就是“可视化运维+防误预警”系统。因此，智能变电站运维管理环节所采用的关键技术，都与可视化运维和防误预警息息相关。为此，笔者结合实践经验对常见的智能变电站运维关键技术进行简要分析。

3.1 智能机器人

智能机器人巡检技术是现阶段智能变电站运维管理中，最常见的技术类型，该技术的原理就是利用智能机器人实现全面化、可视化巡检，从而保证智能变电站的运维可靠性。应用于智能变电站的智能机器人巡检系统拥有分布式网络构架，其中基站层主要由以下部分组成：①基站系统；②视频监控器；③硬盘录像机；④防火墙。分布式网络架构中，通讯层内设有多样化网络无线设备，该层位于基站层和终端层之间，层级设备的主要作用就是连接上下层，为设备的网络连接提供保障和支持；智能变电站可视化运维的终端设备都位于终端层，比如巡检机器人、交换机、无线设备等。在实际作业环节，智能变电站运维管理人员可采用远程控制方式，完成智能机器人巡检系统的控制和监视。

为有效应用智能变电站运维的智能机器人巡检关键技术，运维管理人员必须保证智能巡检机器人的选择合理性。通常来说，智能巡检机器人内部的系统核心是传感器，传感类型包括超声传感、红外线热成像等不同类型，定点可见光摄像仪也属于机器人内部传感器；当然，系统中还应该设有激光雷达装置和照明装置。使用中，智能巡检机器人可基于自动定位和导航，自动完成预设任务，即便无法自主导航也能通过远程遥控控制机器人的巡检；而且机器人的灵活性强可深入人力不可达死角，将会保障全面监控质量。从智能变电站运维角度来看，智能巡检机器人的合理运用，不仅减轻了运维工作人员压力，节约人力成本；更提高了智能变电站设备巡检的便捷性、实效性和可靠性。在实际作业环节，智能变电站运维管理中的智能巡检机器人选用需要遵循因地制宜原则，从功能性、实用性、耐久性、经济性和需求等多方面进行综合考量。以某220kV智能变电站为例，该站选用的智能巡检机器人尺寸为900mm×650mm×1000mm，重80kg，涉水深度为150mm；机器人的越障能力、爬坡能力、行走速度分别为120mm、20°、1m/s，防护等级为IP55；使用这款智能巡检机器人展现出极强的抗干扰能力和持续作业能力，可实现无轨化激光导航定位，完成高精度巡检。

为保证智能变电站中的智能巡检机器人有效应用，落实这一关键技术时还需要强调充电室建设，该场所的主要作用就是为机器人供电，使机器人能始终保持充足电力。比如，设计专门的充电室，安装自动充电装置，设计自动感应门禁系统，为机器人自动充电环节的系统自启和满电出行时的系统自闭提供保障。为优化智能机器人巡检关键技术，智能变电站运维管理人员也需要积极完善辅助设施配备和系统功能完善[3]。比如，安装温湿度与风速传感器和无线网桥，保证智能巡检机器人自动采集信息的全面性；重视上位机和下位机配置，保证智能巡检机器人的控制与监视作用得到充分发挥；强调机器人巡视范围的全面覆盖，确保其实现所有一次设备巡视，并能完成可视化监控；推动智能巡检机器人与智能变电站中的现有工作系统衔接，强调巡检机器人与消防、自动化调度、PMS等系统的有效配合等。

3.2 顺序控制技术

顺序控制操作也是智能变电站运维的关键技术之一，实际应用环节需要构建顺序控制操作模块实现可靠管理。为实现智能变电站中的顺序控制运维，需基于IEC 61850标准搭建信息平台，保证变电站运维的长期稳定性，并实现灵活配置与交互操作；在这一标准的支持下，智能变电站中诸多一次设备的模型和通信接口都将被重新定义，智能变电站的自动化控制水平将会迅速提升。现阶段，按照实现方式差异，可将智能变电站运维领域的顺序控制技术分为以下两种类型：

3.2.1 基于程序化操作服务器。在此环节，可对程序化操作服务器进行合理设置，进而在服务器当中实现操作票的全面存储，以便满足不同种类操作的顺控需求，实践中可兼顾间隔内以及间隔间的顺序控制操作需求。鉴于智能变电站当中的本地以及远方主站，都按照程序化操作服务器中的操作票进行控制，所以无需对操作一致性进行验证，此环节的信息处理工作量和工作压力将会大幅下降。需要注意的是，当智能变电站扩容时，必须同步推动程序化操作服务器重设，基于设备间隔增加情况扩充操作票库，从而在合理前提下对顺序控制操作系统加以改进，让基于程序化操作服务器的智能变电站顺序控制运维得到保障。在实际作业环节，基于程序化操作服务器的顺序控制流程如下：①选取操作任务（运维人员）；②发布顺控命令（后台机向顺控服务器）；③发送遥控命令（由顺控服务器向间隔层设备）；④执行操作（间隔层设备）；⑤操作成功判断；⑥操作完成判断；⑦结束/重新判断。

3.2.2 基于“间隔层设备+程序化操作服务器”实现。智能变电站运维环节，顺序控制操作也可以基于间隔层设备和程序化操作服务器共同实现。在这一过程中，程序化服务器通过对间隔层操作票组合关系的有效保存，实现跨间隔操作，间隔内的装置则主要用于完成间隔内操作；因此这一模式下间隔层设备中存有间隔内操作票，使得变电站扩建验证问题得以解决。从现实角度看，这一技术模式之下程序化服务器依然承担着多间隔操作协调程序的协调处理重任，所以这一顺序控制结构的复杂性相对较高、离散性相对较强，可能存在信号异常中断问题；一旦系统运行阶段信息传输受阻，就会让控制程序脱离运维人员管控，致使智能变电站运维质量难保[4]。

3.3 合并单元运维

智能变电站运维中，合并单元运维技术也十分常见。此类关键技术的运用，依托于合并单元组网结构，以合并单元检修机制、保护判别逻辑和防误操作控制管理保障智能变电站可靠运维。在此环节，技术人员必须明确合并单元检修机制保证其安全性，并透彻理解保护判别逻辑，以便从根本上避免保护误动、拒动情况。基于合并单元运维关键技术的防误操作，需要考虑如下情况：第一，退单套保护；这种保护在不停电的情况下开展，假如双套保护设备的间隔一次设备处于不停电状态，则需要根据实际情况确保单套保护退出。第二，不停电退保护；在此环节，保护装置的部分功能将受到检修合并单元影响，所以可停用这些部分，达到防误操作的效果。第三，停电退全保护；此番操作要求合并单元检修时先停电，然后让所有保护装置都退出运行。第四，停电退MU；这种情况之下，合并单元检修需要以MU接收软压板的有效退出为基础，在跨间隔保护装置当中十分适用；实践中，若MU所在间隔设备的运行状态为停电，则必须让对应的MU投入压板退出。

4 结束语

总而言之，智能变电站作为保障电网稳定、安全运行的重要支柱，必须展现出极强的可靠性，而且还应该在运维过程中相应低耗高效，着力提升自身经济性。因此，强化智能变电站运维关键技术的合理运用和优化完善十分必要；在这一环节技术人员必须结合智能变电站实际工况，需要最实用的运维关键技术。