500kV变电站智能化改造关键技术初探

[摘 要]随着我国现代科技的迅速发展，500kV变电站智能化改造关键技术水平得到了很大的提高。本文从实际出发，总结和分析了变电站智能化改造的关键技术，以及实现主设备智能化、信息一体化、智能开票及故障分析等方案，通过对500kV变电站智能化改造和运行实践表明，改造的关键技术具有一定的有效性。

[关键词]500kV变电站；智能化改造；智能组件；故障分析；关键技术

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0092-01

前言

智能化变电站是智能电网的基础设备和重要建设内容。国家电网相继了《智能变电站技术导则》、《变电站智能化改造技术规范》等相关政策，为变电站智能化改造的建设技术提供了理论基础和依据。500kV变电站可以同时实现设备信息、运行维护和电力调度等之间的互动，实现对变电站的优化综合管理，保证变电站运行时数据的采集、处理、信息共享等，实行实时控制和智能调节，确保变电站及各级电网的安全运行。

但是，由于各个地区的实际情况和管理技术等存在一定的差异，在对各个地区进行智能化改造时，要充分考查和分析当地的实际情况，实施方案的技术细节上注意差异性。目前，500kV变电站智能化改造技术尚不成熟，在进行改造的过程中仍需不断改进。

1.500kV变电站现状分析

在我国，500kV变电站是国家电网运行的枢纽变电站。到目前为止，已经有大部分的500kV变电站应用了计算机监控技术和微机化电气保护装置，但在应用过程中仍存在一些实际问题，如采集资源重复、系统多套及设备操作性差等多方面问题。这些问题直接影响着变电站的安全运行，大大降低了变电站的运行效率，不利于电网的安全运行。

随着计算机技术的快速发展，通信网络的日益普及，使得变电站智能化系统有了很大的改进，促进了许多新技术的应用，变电站的应用系统逐渐增多。新技术的出现和应用大部分是为了满足变电站的需求，致使许多应用系统之间缺乏一定的联系和协作，各成一个体系，缺乏信息共享。另外，变电站内仍然存在一些来自其他行业的现场总线通信协议和一些私有协议，这样就日益增加了用户对原厂家的依赖性，致使后期的电力维护得不到保障，使得电力企业面临艰巨的挑战。因此，必须加强对500kV变电站智能化的改造，充分发挥智能化变电站的信息化功能，灵活、快捷的发展新技术、应用新技术，实现信息资源的共享。

2.500kV变电站智能化技术改造方案

依据国家电网公司的《智能变电站技术导则》的相关规定和要求，对500kV变电站进行智能化改造，主要包括以下几个方面的内容。

1.主设备的智能化改造。研究和安装合适的变压器、断路器的监测系统，并积极开发和应用智能组件，包括合并单元、智能终端和在线监测单元。合并单元采集电流、电压等模拟量信号，经装置内部的智能原件将模拟量装换为数字量，经由光纤传输给其他智能保护测控装置；智能终端采集本间隔开关场地内所有设备的异常信号、状态信号、故障信号及模拟量温度信号，并将信息经由光纤传输给智能监控系统，同时接受监控系统发出的分合闸指令并执行。从而实现本间隔内的设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化、运维高效化，充分实现高压场地的智能化；研究和开发利用500kV的智能组合开关、避雷器等装置。为后期的状态检修和输变电状态监测提供便捷。

2.信息一体化平台改造。全站配置微机监控服务器、数据服务器、综合应用服务器、数据通信网关及网络交换机，保护装置、测控装置与一次智能一次设备间建立光纤通道，为各个应用系统提供统一、标准、规范的信息数据，实现信息的实时共享和调度。实现变电站信息的统一性、标准化和规范化，实现二次系统网络化。

3.研究和开发高级应用系统。在实现信息一体化的基础平台上对变电站进行高级应用系统的开发和利用，集智能开票、设备联合、一键控制、智能预警及故障分析和维护等多项功能于一体的高级应用系统，有助于实现变电站运行操作简便、智能调度和控制等功能。

4.辅助系统智能化改造。研究和开发智能巡视系统，有利于对开关刀闸位置进行监测，还可以对一次主设备的红外温度进行监测；一、对站内照明系统进行绿色化改造；二、对站内安防系统进行智能化改造；三、对站内端子箱进行智能化改造；通过智能辅助控制系统对摄像机、门禁、火警、空调、积水及温感等子系统智能化的控制，从而实现了变电站无人巡视、无人值班的智能化应用。500kV变电站智能化改造框架如图1所示。

3.智能高级应用

3.1 智能预警与故障综合分析

实现智能预报和故障综合分析需要完成三个方面的故障推理，包括单事件推理、关联多事件推理和故障智能推理。单事件推理指的是对每一个给出的警报都要进行推理分析，可以提供有关预警的信息、发生原因、处理方法及相应图解等；关联多事件推理指的是对多个事件进行综合性的推理和分析，并提供综合的信息和处理方法；故障智能推理指的是依据故障的类型及发生条件，综合其运行方式、开关位置及状态等多方面进行综合性的判断，并提供相应的故障信息、结论及处理方式。

目前，智能预警和故障综合分析功能还存在一些故障识别率低、实际状况复杂等问题。在实际应用中，由于故障录波通道的配置比较灵活，在一定程度上为故障综合分析系统增加了工作量。以后变电站会实现智能预警和故障综合分析的智能化发展。

3.2 AIS设备一键式顺序控制技术

顺序控制是500kV变电站智能化改造的重要部分。由于AIS设备存在开关设备状态确定的问题，限制了AIS设备的一键式顺序控制的应用和发展。应用智能巡视系统对AIS设备的开关状态进行识别和确定，开发和应用相关的接口程序，有助于实现AIS设备的一键式顺序控制。例如，开关刀闸的位置识别一般是通过对图像中刀闸区域内的直线进行计算和分析，从而确定开关状态。将源图像中刀闸区域的矩形位置与H矩阵中的刀闸位置进行匹配，再应用Hough变换进行直线计算，进而识别开关刀闸的状态。

开关刀闸的位置识别技术已经进行了试验和应用，但在天气状况比较恶劣的情况下，其识别率仍旧比较低，这成为实现AIS一键式顺序控制的应用与发展下一个需要解决的问题。可以对识别算法进行一定的改进和完善，来提高其识别率。之后还可以利用刀闸位置的判断进行对恶劣天气的判断，进一步提升识别率。

4.总结

目前我国的500kV变电站智能化改造技术水平有待提高，其中一次设备智能化、信息一体化及高级应用系统等技术是实现变电站智能化的关键技术。本文通过对500kV变电站主设备的智能组件技术、信息一体化平台建设、辅助系统智能化、一键式顺序控制、智能预警及故障综合分析等技术进行研究和探索，并将成熟技术应用到500kV变电站智能化改造中，从而实现我国电网运行的智能化控制。加强500kV变电站智能化改造技术的探索和研究，不断提高建设水平，优化设计方案，有助于国家电网运行的安全性、可靠性，有助于推动国家电网智能变电站的全面发展，为未来智能化变电站的建设提供更好的技术支持和依据。

参考文献

[1] 陈安伟，乐全明，张宗益.500kV变电站智能化改造的关键技术.《电力系统自动化》 .2011年18期.

[2] ，潘振波.500kV变电站智能化改造方案研究.《科技资讯》.2010年30期.

[3] 陆洪洋，汪蓉，管晓宁.500kV变电站智能化改造的关键技术.《科技与企业 》.2013年24期.