变电站智能巡视技术研究

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- 1 - 根据《国家电网公司变电站管理规X》、《无人值守变电站管理规X(试行)》的意见和要求，各网省公司制定了运维站巡视管理规定，但是无人值班变电站的人工巡检及时性、可靠性差，花费人工较多，存在较大的交通风险和巡视过程风险，巡视效率低下。

在此背景下，结合变电站生产运维特性，部分网省公司开始研究建设“变电站智能巡检管理系统”，实现了变电站远程巡视报表自动生成、表计智能分析预警、刀闸状态识别预警、在线测温、安全运行和视频质量诊断分析等功能。该系统建成后能在提高变电站巡检频率的同时，极大减少运行人员现场巡视次数，有效降低运行人员巡视工作量，实现对变电站全程覆盖式远程巡视，能够对站内设备生命周期进行有效管理，从而有效提高生产、运维和检修的效率，降低变电站运行风险。

一、系统概述

XX电力公司作为最早开展“变电站智能巡检管理系统”研究建设的网省公司，在其330kV及以上电压等级变电站内已开始大X围推广。以清水河330kV变电站为例，在变电站内通过安装视频监控、红外测温、环境监测、智能控制、门禁管理、安全警卫、火灾报警等系统，建立变电站智能巡检管理平台，将设备运行的状态信息、视频图像信息进行整合和集成，实现变电站巡视工作的可视化、智能化，从而达到延长巡检周期或取代人工巡检的目的。

系统传输上传标准主要分为视频的传输上传和数据的传输上传，其中视频部分基于的标准主要有：Q/GDW517.1-2010《电网视频监控系统及接口第1部分：技术要求》、Q/GDW517.2-2010《电网视频监控系统及接口第2部分：测试方法》。

而数据部分的传输，主要是站内的数据通讯以及上传主站系统，采用的标准为：DL/T860《变电站通信网络和系统》、DL/T634.5104-2009《远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输规约集的IEC60870-5-101网络访问》。

二、系统组成

变电站远程智能巡视系统具备多个模块单元，对变电站设备和运行环境等多种子系统模块进行管理监测，还可与站内综自等系统进行通讯，并预留远端主站上传接口，实现站端本地及

智能变电站技术研究　赵镜如张慧陈黎明　国网河南省电力公司郑州供电公司　郑州４５０００６　【摘要ｌ本文的中心内容研究是基于智能化变电站相对于数字化变电　站的发展和创新，通过分析国内智能化变电站的研究和发展体系，对于智　能化变电站的技术特点、国际变电站自动化标准ＩＥＣ６１８５０，结构体系、设备　设施以及后期运行维护作完备的研究。通过对未来智能化变电站的发展研　究，提出可持缘可执行的变电站思路。　【关键词ｌ智能化；数字化；一次设备；二次设备ＩＥＣ６１８５０　１、自动化系统的发展和智能变电站概述　国内外变电站自动化系统的发展大致经历了集中式、分散式、分散　和集中结合式、数字变电站　智能变电站五个阶段。与传统的变电站相　比基于ＩＥＣ６１８５０标准的数字化变电站具有以下显著特征：１）数字化的　ＣＴ、ＶＴ、二次设备、开关设备。２）无缝的通信协议。３）提供高优先级的　实时数据传输功能（ＧＯＯＳＥ￣务）。智能变电站与数字化变电站相比增　加了智能功能，由数字信息来完成自动控制功能。智能变电站是数字化　变电站的推进发展，如果说数字变电站实现了一、二次设备的数字化，　那么智能变电站则实现了一、二次设备的智能化。　２、智能变电站的技术特点　一、一次、二次设备智能化集成技术　设备智能化集成包括变压器、开关设备、输配电线路及各种相关的　配件设备，另有新型柔性电气设备（装置）等电力系统的各种一次设备与　保护、数字控制以及电平状态判断等相关二次设备的智能化集成技术。　二，ＧＰＳ对时技术　智能变电站对采样值同步精确度有着非常高的要求，远高于传统　变电站的硬对时和软对时结合的精度要求。　（１）时钟同步系统要求。１）能够提供１－５０ＭＳ的时间精确度。２）两　台时钟通过光纤互相对时，互为主备。３）时钟具有内部守时钟功能　（２）不同的合并器间的同步采样。精度要求：±１　Ｓ，士４　Ｓ，　±２５　ｓ。实现方式：光纤ｌｐｐｓ同步脉冲。要求脉冲：上升沿＜２０ｎｓ￣脉　宽：无ＧＰＳ时０．９一一１．１“ｓ，有ＧＰＳ时５　ｓ－－５００ｍｓ。合并器通过属性　ＳｍｐＳｙｎｃｈ通知间隔设备。（３）过程层同步系统。　三　ＩＥＣ６１８５０通信规约技术　其特点是：１）定义了变电站的信息分层结构。２）采用了面向对象的　数据建模技术。３）数据自描述。４）网络独立性。５）定义了＿一致性测试规　范。ＩＥＣ６１８５０标准建立了三类信息服务模型：ＭＭＳ（制造报文规范）、　ＧＯＯＳＥ（通用面向变电站事件对象）、ＳＶ（采样值）。ＭＭＳ通信机制规　范了间隔层ｌＥＤ与站控层监控主机之间进行运行、维护报文的传输，有　站控层　阐　层　过　戾　工作站１工作站２　远动站　效解决了各类ＩＥＤ运行维护信息标准化上传给主站的问题；ＧＯＯＳＥ通　信机制规范了间隔层ＩＥＤ之间以及间隔层ＩＥＤ与过程层智能终端之间的　开关量报文的快速传输，可实现设备状态信息共享、设备联闭锁功能、　开关类设备的跳合闸控制等功能；ＳＶ通信机制规范了间隔层ｌＥＤ与合　并单元之间采样值报文的传输，使ＩＥＤ直接接受来自合并单元的量测量　数字信息，实现量测信息的共享。　３　智能化变电站的结构体系及智能设备　智能化变电站在逻辑结构上分为３个层次，其层次结构如下图所示　一、过程层　智能变电站与传统变电站相比多了一个过程层。过程层由各种新　型电子传感器和一次设备组成，它的主要功能是：运行设备的状态参数　检测：开关量的输入，输出；模拟量的采集和操作控制命令的执行与驱　动。智能变电站出现很多与常规变电站都有所不同的设备，如电子式传　感器、智能操作箱、合并单元等等，并且在通讯协议、数字保护及测控系　统与常规变电站有了很大的变化。　（１）电子式互感器。电子式互感器是由连接到传输系统和二次转　换器的一个或多个电流或电压传感器组成，采用光电子元器件。根据电　子式互感器的应用形式分三种：１）ＧＩＳ型的电子式电流电压互感器。２）　敞开式独立安装的电子式电流电压互感器。３）低功率互感器（ＬＰＣＴ）　（２）合并单元。合并单元是对传感模块传来的三相电气量进行合　并和同步处理后提供给间隔层设备使用的装置。它具有模拟数据输出　功能，便于现场与保护的联调。　（３）智能控制柜。智能控制柜是一种智能组件，它由智能操作箱和　其他一些设备组合而成。【２　智能控制柜与传统的汇控柜比已经有了很大　的区别。　二　间隔层　间隔层包括各种智能保护测控装置，其主要功能是：把本间隔过程　层的实时信息进行汇总；实施对一次设备的保护控制功能；对数据采　集，统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。　三，站控层　站控层主要有监控主机和操作员站。监控主机是变电站的核心控　制系统，平时采用循环要数的方式，轮流向各个工控机发送地址帧。工　控机收到监控主机发的地址帧，首先判断是否本机，若是本机，接着接　收上位机发的命令，并判断是何命令，然后进行相应的处理，若测控单　元一旦有报警信息，工控机立即响应，并以中断的方式告知监控主机。　操作员站完成对变电站的实时监视和操作功能，为操作员提供了所有功　能的入口。　４　智能化变电站的运行管理　（１）智能合并单元终端运行管理。智能终端设备采用柜式户外布　置，集端子箱、断路器、隔离开关、接地开关操作箱为一体，负责接收室　内保护、测控装置的ＧＯＯＳＥ开出，同时将断路器、隔离开关、接地开关　的位置和状态通过ＧＯＯＳＥ将信息传送至测控和保护装置。　（２）智能保护测控装置管理。集中式保护测控装置实现了不同电压　等级保护装置的硬件共享，设计均以无人值班远程操控考虑，保护投切　设计为软压板投切，对运行操作的安全正确性提出更高要求。　（３）过程层交换机运行管理　Ｊ。交换机目前采用单网方式组网，在　交换机具备双网交换技术时，过程层交换机应双重化配置。在单网运　行情况下，专业维护部门对交换机的基本配置、高级配置数据应进行备　份，并备相同型号版本的交换机备品，保证交换机故障时能及时替换。　（４）同步时钟运行管理。全站采用全球ＧＰＳ和北斗导航卫星两套　对时装置互为备用，装置具备时间自守功能，保证在时间源信号消失后　能自动快速切换对外受时，确保网络受时的同步。　（５）后台状态监测数据管理。１）主变冷却器启停、有载分接开关调　（＞　下转第１３７页）

根据《国家电网公司变电站管理规范》、《无人值守变电站管理规范(试行)》的意见和要求，各网省公司制定了运维站巡视管理规定，但是无人值班变电站的人工巡检及时性、可靠性差，花费人工较多，存在较大的交通风险和巡视过程风险，巡视效率低下。

在此背景下，结合变电站生产运维特性，部分网省公司开始研究建设“变电站智能巡检管理系统”，实现了变电站远程巡视报表自动生成、表计智能分析预警、刀闸状态识别预警、在线测温、安全运行和视频质量诊断分析等功能。该系统建成后能在提高变电站巡检频率的同时，极大减少运行人员现场巡视次数，有效降低运行人员巡视工作量，实现对变电站全程覆盖式远程巡视，能够对站内设备生命周期进行有效管理，从而有效提高生产、运维和检修的效率，降低变电站运行风险。

一、系统概述

宁夏电力公司作为最早开展“变电站智能巡检管理系统”研究建设的网省公司，在其330kV及以上电压等级变电站内已开始大范围推广。以清水河330kV变电站为例，在变电站内通过安装视频监控、红外测温、环境监测、智能控制、门禁管理、安全警卫、火灾报警等系统，建立变电站智能巡检管理平台，将设备运行的状态信息、视频图像信息进行整合和集成，实现变电站巡视工作的可视化、智能化，从而达到延长巡检周期或取代人工巡检的目的。

系统传输上传标准主要分为视频的传输上传和数据的传输上传，其中视频部分基于的标准主要有：Q/GDW517.1-2010《电网视频监控系统及接口第1部分：技术要求》、Q/GDW517.2-2010《电网视频监控系统及接口第2部分：测试方法》。

而数据部分的传输，主要是站内的数据通讯以及上传主站系统，采用的标准为：DL/T860《变电站通信网络和系统》、DL/T634.5104-2009《远动设备及系统第5-104部分：传输规约采用标准传输规约集的IEC60870-5-101网络访问》。

二、系统组成

变电站远程智能巡视系统具备多个模块单元，对变电站设备和运行环境等多种子系统模块进行管理监测，还可与站内综自等系统进行通讯，并预留远端主站上传接口，实现站端本地及主站远程的全方位监控巡检。

智能变电站技术导则

Q/GDW

 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准

 Q/GDW XXX-20XX

 智能变电站技术导则

 Technical guide for smart substation

 前 言

 智能变电站是统一坚强智能电网的重要基础和支撑。为按照统一规划、统一

标准、统一建设的原则指导智能变电站建设，国家电网公司组织编写了《智能

变电站技术导则》。在本导则的编写过程中，广泛征求了调度、生产、基建、

设计、科研等多方意见，着力推广新技术，积极创新变电站建设理念，探索新

型运维管理模式，力求充分展现智能变电站技术前瞻、经济合理、环境友好、

资源节约、支撑智能电网等先进理念，从而引领变电站新技术的发展方向。 本导则是智能变电站建设的技术指导性文件，对于实际工程实施，应在参考

本导则的基础上，另行制定新建智能变电站相关设计规范，及在运变电站的智

能化改造指导原则。 智能变电站技术条件及功能要求应参照已颁发的与变电站相关的技术标准和

规程;本导则描述的内容如与已颁发的变电站相关技术标准和规程相抵触，应尽

可能考虑采用本导则的可能性。 本导则的附录A为规范性附录。

 本导则由国家电网公司智能电网部提出并解释。

 本导则由国家电网公司科技部归口。

 本导则主要起草单位：