变电站运维

现阶段智能变电站通信大多采用光纤链接各二次设备，由于装置之间的链接关系不直观，造成监测、诊断困难。为了解决智能变电站运维和检修中存在的二次虚回路可视化、回路状态监测、故障定位及故障类型识别困难等问题，提出基于广度优先搜索算法进行二次设备之间物理链接关系的梳理，实现二次虚回路可视化展示。同时基于广度优先搜索算法进行故障推理，划定故障区域，利用智能变电站海量数据源，进行多信息融合，应用D-S证据理论进行故障精确定位，最后采用举证表法确定故障类型，实现智能变电站二次设备运维的实际应用需求。

国网公司变电设备将逐步实现全面感知监测，但是随着变电站设备监测装置种类和数量的增多，接入网络复杂、网络全链路监测缺失等问题接踵而至，导致设备感知能力变弱、后期运维压力增大。为探索解决以上问题，德阳供电公司应用F5G技术体系建设国网首座变电站全光网络，简化网络架构，实现端到端网络通道全链路监测。本报告将简要叙述F5G全光网络的原理和优势，分析国网公司智慧物联体系（变电部分）建设的智能化需求，在此基础上，介绍国网公司首座F5G全光网络智慧变电站建设案例，及该技术在德阳供电公司变电站运维中的典型应用场景及成效，最后对F5G全光网络下一步的应用前景和发展趋势进行展望。

智能变电站的二次回路呈现出的新的特征，原有直接可观、相互解耦、具体的二次接线将由不直接可见、相互高度耦合、抽象的网络数据流代替，并通过IEC61850-6中定义的变电站配置描述(SCL) 语言将全站所有的配置信息描述在系统配置描述(SCD) 文件中。由于传统硬电缆的二次回路不复存在，导致传统基于设备和回路的一系列设计、施工、运行、维护、检修等方面的做法和工具都不再适用，由各ICD汇总形成的全站SCD文件代替设计图纸成为调试、运维及改扩建的直接依据。SCD文件俗称变电站配置描述文件，它包含了整个变电站所有设备模型及工程配置信息，描述了所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，以及信号联系信息，是变电站设备运行、日常运维、工程管理依赖的重要数据，是全站统一的数据源。 智能变电站技术决定了智能变电站的运维过程高度依赖于SCD文件。在变电站调试后期、运维检修、改扩建涉及SCD文件的修改和升级时，由于SCD文件存在不同应用类型信息耦合和设备间二次虚回路复杂关系配置等原因，很难界定SCD文件修改后的影响范围，客观上造成了“牵- -发而动全身”的现象。在调试阶段，SCD 文件哪怕只是修改局部信息往往造成重新全部调试，调试工作反复进行。改扩建阶段，由于新增或改建间隔，SCD文件必然要更改，由于改动风险不好确定，往往通过扩大停电范围或全站停电来调试和确认功能的正确性，才能投运。同时变电站日常运维管理中，由于SCD模型过于专业且不同业务配置信息混合在- .起，变电站运维管理或专业管理人员无法快速理解并找到所关注业务的信息，模型维护和管控只能依赖设备厂家或系统集成商进行，不利于变电站检修管理、专业管理和监督等工作。 为此，当对智能变电站进行改扩建以及运维检修时，需要进一步探讨高度集成的SCD文件的分解措施，提供隔离间隔配置信息改动影响范围的手段，降低SCD 文件应用的复杂度,针对SCD文件的变更影响的范围进行分析，能够更好的做好防护措施，同时减少不必要的大面积的停电和反复的调试工作。

基于数字孪生、智能机器人、多物理场仿真技术，构建数字化变电站运维解决方案。围绕变电站日常运行检修，提供现场设备运行数据实时查看、设备状态评价、远程智能巡视、设备多物理场仿真、反事故演练培训等多场景解决方案。

自国家电网公司确定了建设坚强智能电网的发展战略目标，在发、输、变、配、用各个电网运行环境逐步开始了智能化技术的研究和推广工作。智能变电站是整个环节中不可缺少的一部分。目前，为确保变电站安全、稳定的运行，除变电站综合自动化监控系统外，还辅助以PMS智能档案管理系统、仿真系统、视频监控系统、环境辅助系统等，这些系统目前都处于独立分散运行状态，相互之间缺少数据交互和整合，难以发挥协同效应。随着信息化，网络化、智能化技术的发展，通过变电站通过数据库方式进行建模，并将原各种分散系统进行有机整合和数据交互，并采用图形化或者三维可视化的形式进行数据展现，是变电站向智能化发展趋势的要求，也是国家电网和南方电网公司一直在主推的智能变电站发展高级模式。 基于面向对象的三维可视智能电网一体化管理平台项目采用以数据库为驱动的3D图形技术为基础，将PMS智能档案管理系统、仿真系统、视频监控系统、环境辅助系统等分散独立系统有机结合，解决了当前电力站点特别是变电站智能辅助系统、综合自动化实时系统、PMS系统及视频监控系统之间需要繁项配置的技术困局，提升了系统实用性，减少了变电站的日常维护工作量，为变电站运维，故障排除以及巡检等提供极大使利。 该平台是国内第一个以三维变电站管理平台模式通过开放动力环境接口，接入变电站辅助系统，根据程序设定的报警阀值自动进行大数据计算对比，实现超出的阀值对应的传感器定位，系统进行自动告警并上传技术的系统，该平台的上述技术填补了国内同类系统平台对于面向对象的可行性实现和兼容变电站环境辅助系统、地理信息系统等各类系统后不能够有效进行环境辅助信息判断告警的空白。

大气环境的污染，以及户外一次设备外绝缘水平的限制，不同程度影响了变电站设备的安全运行，根据实际运行经验可知，带电水冲洗是防止变电站设备发生污闪事故的一种行之有效的手段，是在常规清扫设备基础上的补充，可延长电气设备停电清扫周期，目前带电水冲洗技术已在国内电力系统得到了普遍应用，其中深圳电网所辖户外变电站每年的冬春两季需开展不少于一次带电水冲洗。然而，如何精细化评估带电水冲洗的效果一直以来都是未能解决的难题。 由于带电水冲洗工作的瞬时性，水流收集的不可控性，目前尚没有装置或仪器能够提取变电设备带电水冲洗后的残液，从而难以真实分析冲洗工作对于绝缘子表面污秽物的影响。因此，变电站运维人员一般通过冲洗前后的绝缘子盐密和灰密测量数据的比较，评估水冲洗的效果，然而，该种方法需要设备停电，不利于供电可靠性的保障，实施难度较大，且难以及时评估绝缘子表面污秽变化情况。因此，本项目提出了通过对变电站支柱绝缘子带电水冲洗残液的采样和电阻率测量，定量评估带电水冲洗的方法，拟研制一种收集变电站支柱绝缘子带电水冲洗残液的取样器，帮助技术人员对带电水冲洗的效果进行评估，为后续冲洗方法、冲洗次数以及污秽度检测等防污策略的制定提供参考。

本项目的主要研究内容主要有：（1）提高整体可靠性的智能变电站保护控制系统技术体系：（2）保护控制系统通用软硬件平台：（3）保护控制系统动态模拟测试技术；（4）保护控制系统采集环节异常数据的辩识方法：（5）保护控制系统网络攻击检测与防护方法；（6）保护控制系统网络信息自动配置技术：（7）电力系统振荡中距离保护原理优化：（8）自适应重合闸新原理：（9）不依赖通信通道的超高速线路保护新原理。 截止2016年，该项目成果已应用于全部智能变电站，高可靠性保护控制、保护新原理、数据容错辨识及信息安全技术的应用提高了变电站保护控制的整体可靠性，有效减少了保护误动、减少了因保护检修引起的一次设备停运。与常规变电站相比，单个智能变电站每年可以减少停电约5.6小时，典型220kV变电站可减少停电损失60.4万元，2014年到2016年共减少停电损失6.5亿元。项目实现了高可靠保护控制集成、状态检修技术、网络系统优化等的推广应用，在变电站土建、设备采购、工程调试及变电站运维管理过程中节约成本，以单座智能变电站统计，保护控制装置及设备屏柜减少34%，现场安装及调试时间缩短1个月，平均每年减少运维工作量50人*天，每座变电站建设及运维合计节支80万元，在已经完成建设的3074座智能变电站中，共计实现节支20.43亿元。从2009年第一批智能变电站试点工程投运以来国网公司系统内变电站经受了各种运行方式的考验，性能参数完全符合设计、运行要求，系统运行平稳、设备状态正常、性能优异，满足智能电网建设需求。

变电站具有宽地域、维护点分布广等特点，以现场作业为主的传统变电站运维模式已经越来越难以适应智能电网发展的需要，主要表现于运维效率低、缺陷定位困难、人员承载力不足等问题，亟需研究新的运维技术改变当前运维模式。本项目以解决当前变电站自动化设备运维存在的问题及技术难点为切入点，在体系架构、安全管控、智能运维及试验验证等方面实现了重大技术创新与突破，研制了变电站自动化设备广域运维系统及成套装备，并完成规模化工程应用。 项目研制的广域运维系统已在江苏电网苏州与南京地区全面应用，并推广至其他网省公司，其中在江苏电网已建设投运3个服务管理中心和5个运维中心，接入200多座变电站，涉及南瑞科技、许继电气、南瑞继保等8个主流监控厂商共计18个型号的变电站自动化系统，广域运维系统极大地提升了变电运维效率，特别在此次新冠肺炎疫情防控期间远程运维功能发挥了巨大的作用。项目授权发明专利25项，软著7项，发表论文21篇，撰写专著1本，研制了广域运维成套装备与系统。项目成果受到行业广泛认可，形成国标、电力行标、国网企标等6项标准。经中国电机工程学会组织的专家鉴定，项目创新了变电站运维机制，实现了广域范围变电站安全、高效远程集中运维，项目成果整体达到了国际领先水平。

8月28日，陕西西安供电公司330千伏上苑变电站运维人员应用设备资产精益管理系统输变电在线监测模块，查看该站1号、3号主变压器套管介质损耗、电容等状态数据，保障设备正常运行。相关数据由国网陕西省电力有限公司电力科学研究院自主研发的变压器套管多参量状态在线监测装置采集。

12月19日，重庆万州供电公司员工幸小林、耿亚兵在万州变电集控站利用远程巡检系统完成了对110千伏南滨变电站的例行巡检。“无人值班+集中监控”的变电站运维管理新模式进入实用化运行阶段，这对提升设备监控强度、管理细度具有重要意义。