新一代智能变电站变电设备状态评估大数据分析展望

游金华

摘 要：与传统智能变电站相比，新一代智能变电站加入了大量新设备和新技术，多应用电子式互感器，主接线形式和设备配置经过了充分优化，全站无建筑物，所有建筑物均转化为预制舱方案，模块化建设集中程度较高，进一步缩小了占地面积，具有高度智能化、光纤化、电子化的特点，同步实现了继电保护远方操作功能，后期运行维护方便，在减少运营成本的同时，也大大提高了电网供电能力和安全运行水平。本文简析了新一代智能变电站变电设备概况，并指出了新一代智能变电站变电设备状态评估的大数据分析展望。

关键词：智能变电站；变电设备；状态评估；大数据分析

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0174-01

智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，无需人工进行数据的收集、检测、计算与核对等主要流程，与此同时，特殊情况下还能实现电网的同步调控、智能管控、在线研究决断、多部门调动等更高级别功效的变电站。高压设备智能化是智能变電站的重要特征，也是智能变电站区别于常规变电站的主要标志之一。新一代智能变电站设备的投运，进一步优化了电网网架结构，为地区提供一个有力的电源支撑，满足新增用电需求，增强迎峰度夏、迎峰度冬等用电高峰时期的电网负荷转移能力，有效提高电网供电安全性、可靠性、经济性，也为经济社会发展提供更加坚强可靠的电力保障。新一代智能变电站的主要特征是“集成化智能设备与一体化业务系统”是先进适用设备技术的集成应用。

1 新一代智能变电站变电设备概况

智能变电站有着常规变电站同样的基本属性，它是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。智能电网是中国当前的一项战略决策，也是未来电网的发展方向，智能变电站作为智能电网建设的重要组成部分，有着“技术更先进、供电更可靠、设备更集成、生产更低碳、运行更环保”的突出优势。智能化一次设备通过先进的状态监测手段可实现变电设备智能化、二次设备网络化、变电站系统信息化，支持电网实时自动控制，智能调节，在线分析协同互动，使发电、输电、配电到用户设施的整体效率提高。同时将极大地满足个别地区用电紧张的局面，并与多个变电站实现手拉手供电。最初国内的智能化变电站最多只能称作数字化变电站，只将二次保护系统换成光纤传递，一次设备处数字化采集。随着科技的发展，新一代智能化变电站已逐步实现自动满足负荷自动调度、自动投切排除故障、自动节能，真正人机对话、物联网，实现运行调度无人化。

智能变电站是科技发展的必然，主要分为智能化一次设备、层次化继电保护以及运维支持技术。简单地说，就是把变电站人性化，在负荷增加的情况下，变电站送出的电会随之增加，在负荷减少的情况下，送出的电会随之减少，确保做到能源节约。

智能设备必须具备先进性、环保性、高可靠性以及集成性等特征，并且采用标准的数字化、信息化接口，从而实现在线监测和测控保护技术相融合。图1显示了智能设备都包含了哪些电气设备，可以看出一次设备与其他智能组件的有机结合，组成一套完整的智能设备。其中，光电互感器为智能化一次设备提供了基础，智能组件是对一次设备进行测量、控制、保护、计量、检测等一个或多个二次设备的集合。被检测到的信号以及被控制的操作驱动装置均采用微机处理器和光电技术，换句话说就是将继电保护等二次设备数字化，并且集中到智能组件内，从而大大简化了常规的控制回路结构，同时取代了传统的导线连接方式。

智能组件的通信包括在10千伏2号电杆上安装智能监拍装置，监拍多条10千伏电缆集中布置的快速通道。该装置采用光伏组件发电，利用4G无线通信传输信号，装置可按指令锁定超高、大型等近电目标施工机械，上传并报警。大量采用了智能组件，将有效缓解地区电力供应紧张局面。同时，，相比常规变电站，智能变电站更为智能、节能和人性化，提高了电网供电能力和安全运行水平。SwLight开关柜 “热点”荧光光纤测温系统，做为智能组件一部分，和智能开关柜一体化，通过了型式试验，目前这类产品已经在变电站、水电站、智能开关柜等领域大量应用。

2 新一代智能变电站变电设备状态评估大数据分析展望

2.1 大数据应用将改变智能变电站变电设备未来

随着大数据时代的到来，我们需要挖掘的不是追溯如何发生的因果，而是事物之间的相关性。为尽快的适应这种变化，新一代智能变电站应创建大数据监控平台，积极探索“大数据管电”，建设智能变电站变电设备火灾监控大数据。变电设备监控大数据平台，精准对焦变电设备运行时容易出现的短路、过载等不安全行为和不合格变电设备，实现了短路、过载安全保护；变电设备故障实时监控；用电数据分析预警；用电安全系数评估，有效降低了电气火灾发生率。依托大数据平台，实时监控辖区内台变和线路运行情况，全面消除影响线路安全运行的隐患和设备缺陷，根据变压器容量、负荷情况分析、诊断重、过载台区，并组织工作人员对变电设备进行摸排，制定有针对性的整改措施，采取线路升级改造及台变增容改造、转移负荷、检修线路等举措，全力保障变电设备的可靠性。

2.2 大数据时代的到来，变电设备将变得更加智能化

新一代智能变电站变电设备的智能化，可实现在线监测，建立智能巡检系统；辅助系统智能化；建立一体化数据平台，实现变电站分布式状态估计、变电站智能告警和故障诊断分析、变电站设备状态诊断和预警等高级应用功能。随着变电设备智能化的发展进程，变电站将实现全天候无人值守，变电设备区的运行状态及人防安全措施等，都亟待“天眼”保持最大限度不留死角。为进一步满足无人值班变电站的视频监控要求，变电站将实施全高清网络视频监控系统的安装，使安全管理水平又迈上了一个新台阶。

2.3 新一代智能变电站在追求效益最大化时离不开大数据

随着大数据分析在新一代变电站变电设备状态评估中的应用，规模日益扩大的输变电设备需要管理的提升和规模效应，对状态评价工作提出了新的要求，于是以此作为评价依据，出现了在线监测、带电监测、离线试验和运行环境。通过状态信息的提取，出现了数据量大、透明度低，无效数据多的状况，所以有些利益相关方宁愿不分享这些数据。大数据平台可以实现设备状态实时评价、设备可靠性和风险评估、设备故障预警、支撑在线评价体系。大数据平台通过提供流计算、内存计算、批量计算等多种分布式计算技术，数据存储采用分布式文件系统、分布式数据库等存储架构，满足不同实效性的计算需求。流计算支持实时处理，如在线数据实时处理、预警。内存计算支持交互性分析，如在线统计、诊断等交互功能。批量计算支持大批量数据的离线分析，如历史数据报表分析。

总而言之，新一代智能变电站变电设备经过SG168工程、SG-ERP建设，已建成结构化、非结构化、海量历史/准实时、电网空间四类数据平台，有效支撑企业数据共享融合、分析决策系统建设、实时采集站内设备的状态数据、进行综合的诊断分析和全寿命评估，已成为智能变电站建设不可或缺的重要组成部分。

参考文献

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