(国网咸宁供电公司 湖北咸宁 437100)
摘要：变电站的安全可靠运行对于电网发展具有重要意义，但目前的变电站在巡检、安全等方面的管理方法或设备故障诊断分析的智能化程度与智能电网对智能变电站的要求还存在一定差距。文中针对变电站现有的一些问题提出了基于物联网技术四层架构体系的变电站在线监测系统，包括感知层、装置层、数据层、应用层。其中，数据层具有实现数据共享的特点；装置层具有解决通信接口异构性问题的功能。通过对物联网技术在变电站设备状态检测和巡检管理等方面的需求与具体的实现方案进行研究，并对物联网技术在智能变电站的优点进行分析。
关键词：智能变电站;一次设备;在线监测系统;研究和设计
引言
电力一次设备的智能化随着科学技术的发展，智能设备的数量、种类也在不断增加。与此同时，电力也成为人们生活的必需品。电力系统也逐渐成为电力行业的研究重点。而电力一次设备是电力系统的重要组成部分。实现电力一次设备的智能化也是大势所趋。这样才能促进我国电力行业的发展。所谓电力一次设备是指电力发、输、配系统上所使用的设备。比如发电机、母线、电缆等。这些设备相比于传统的电气设备，其设备的保护、计量等都有单独的配电产品。一次电力设备也可称为一次接线系统，独立完成法、输、配等工作。比如说一体化的电源。不需要依赖总控制单元即可顺利完成通信、收发指令、短路保护等功能。而电力设备在线监测技术是指直接安装在电力设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量和诊断系统及技术。在线监测系统一般由先进的传感器技术、计算机与信息处理技术、通讯系统、专家分析系统及较为完备的系统数据信息库组成。总之，电力一次设备在电力系统中的应用非常重要。但是一次电力设备的应用研究仍处在最初阶段，只有加强综合管理才能提高一次性设备的智能化、科学化。
1智能变电站状态监测现状及技术
1.1状态监测现状
目前我国智能变电站状态监测系统监测的对象主要包含主变压器、断路器和GOS等高压开关设备、金属氧化物避雷器等性设备，监测项目涵盖油中溶解气体监测、主变压器铁芯接地电流监测、容性设备介质损耗监测、局部放电监测、SF6微水密度监测、开关机械特性监测等。智能变电站状态监测系统是一个专业性强、覆盖面广、一二次电力设备技术结合紧密的监测系统。
1.2智能传感器技术
智能传感器作为物联网架构体系的底层，起着物体识别与状态感知的作用。鉴于智能变电站中的电磁环境比较复杂、测量对象和参数种类多、测量精度要求高等问题，传感器需要具有以下特点：（1）抗干扰能力强，抵抗电磁干扰；（2）集成化、小型化，集多功能于一体，减小体积；（3）低功耗，解决无线传感器的电池寿命问题。
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2智能变电站一次设备在线监测系统研究
2.1智能化变电体系的构建
过程层设备是一次设备和二次系统取得联系的桥梁，能够提供给间隔层设备获取一次设备的数据，然后通过间隔层和站控层来进行调节和控制功能。间隔层设备能够进行一次设备的测量工作，进行检测、计量、保护、控制等功能。智能组件的主要特征为：信息互动化、功能一体化、状态可视化、控制网络化、测量数字化等，将过程层和间隔层的部分功能集合在一起，使得计量、保护、控制、检测中的全部功能能够得以实现。这样一次设备与相关的智能组件能够有机的构成智能化一次设备，对于这种高上设备的内嵌部分还能够进行智能组建工作，这样还能够获取智能化的一次设备，例如，母线、互感器、断路器、变止器等，二次设备主要包括智能组件、辅助系统、变电站自动化系统。智能变电站的重要标志之一就是一次设备智能化。通过以标准的信息为借口，能够将信息通信、测控保护、状态监测等技术集于一体的智能化一次设备。可以将整个智能电网的业务流、信息流、电力流一体化的需求结合在一起，通过智能化的一次设备能够对先进的状态监测手段进行评价，科学地对一次设备的运行状态进行判断，根据识别出的早期故障来对诊断结果进行分析，合理地安排检修和调度部门对运行方式进行调整，以便于能够提供辅助决策依据。
2.2智能安措
该模块主要完成安措隔离分析，安措开票，安措校验，以及操作票保存、统计、查询等功能。智能安措最重要的功能是安措隔离分析，模块遵守约定的二次安措隔离原则或者安措操作的压板投退规则，通过分析得到可靠隔离所必须的操作步骤。其中安措开票主要有3种方式，自动开票、图形开票、手工填写，也可以导入工作票。自动开票源于隔离分析得到的通用的安措操作步骤，但是仍然需要人工增加一些不同地区的安措习惯或者约定，形成实例化的安措操作票。图形开票，则是利用可视化二次回路监视界面，直接拖拽二次回路中的压板到操作步骤列表中，然后再确定压板目标状态；可以根据实际需要进行操作步骤顺序调整。该模块另一个重要功能是操作票安全校验功能，对于通过图形开票、人工填写、导入等方式获得的工作票，利用隔离分析自动获得的安措操作步骤，验证操作票是否正确。
2.3过程层GOOSE、SV通信状态监视
在实际工程中，会出现过程层的通信配置和SCD文件不一致的现象，出现这种情况时需要及时准确的告警以提示运行人员。装置对GOOSE和SV配置均可进行在线校对，并在发现发送配置和接收配置不匹配的时候发出告警信号。只要可以验证发送的配置和SCD集成配置一致，就可以在逻辑上验证过程层装置的发送配置、接收配置与SCD集成配置的一致性。新型监测系统能实现监测网络信息合法性和报警、网络节点合法性和报警、网络流量和报警、网络健康度和报警、网络拓扑结构情况以及流量统计。通断统计、数据重发统计和节点统计等，并将报警信号和统计信息上传调度;在线收集站内继电保护、自动化设备、数字式电能表及其他智能设备的信息，监视各智能装置的工作状态。
2.4一次设备状态监测技术研究
随着电子通信技术的崛起与发展，计算机技术、微电子技术、网络技术也得以顺势发展，并广泛应用于电力系统，为智能变电站的发展及继电保护设备状态检修提供了依据。在智能变电站中，以微电子技术、网络技术依据计算机技术中继电保护设备所拥有的自检能力，为变电站二次设备进行状态监测提供了坚实的基础。在智能变电站智能保护装置中，二次电流电压的输入方式与常规变电站不同。智能变电站采用的是光纤以太网传输的GOOSE开关量的信息，所以，二次设备进行的状态监测也不同于一次设备的状态监测，在对一次设备进行状态监测中，一般只需要安装另一监测设备对主设备的状态监测，而在二次设备进行状态监测中，由于继电保护和安装自动装置等，一般都需要具备在线的自动监测功能，不做另加设备监测的工作，只是利用装置本身进行自检和装置之间进行互相监测来实现在线监测的目的。
结语
本文针对智能变电站技术特征，分析了SCD应用现状，阐述了智能变电站工程应用需要解决的主要问题，展示了基于全模型SCD的可视化运维效果，提出了智能变电站二次系统优化配置方案，介绍了基建依托工程的基本应用模式，对于未来智能变电站基于模型的智能化应用提供了可借鉴的技术路径。
参考文献:
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论文作者:程波,吴阳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
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