基于智能电网的二次设备运维技术

古俭荣，凌结静，韦翊豪

（广东电网有限责任公司珠海供电局，广东 珠海 519075）

0 引言

智能电网即电网的智能化，有关学者称之为“电网2.0”，是以实现电网的安全性、可靠性、经济性和高效性为目的，在集成、高速双向通信网络的基础上建立的一种先进的传感、测量、设备技术和控制方法支持系统技术的应用。而电力的二次设备是对一次设备的辅助设备，主要用于一次设备的控制、保护、检测等。随着智能电网的不断发展，国内外学者对智能电网的二次设备进行了不同层次的研究，丁家琪等[1]提出了智能电网调度运行面临的关键技术，杜健[2]分析了无线通信技术在智能电网中的应用，章坚民等[3]首先提出了一次系统状态激励的电力二次智能装置报文模型，牛博[4]等针对一次设备容易受到一次设备动作干扰而发生故障的问题提出了配网柱上开关容性关合过程中电磁辐射的干扰测试与仿真，王利平等[5]在互联网化和移动互联的基础上对二次设备的运维技术进行研究，提出了基于物联网和移动互联技术的二次设备智能运维技术的整体系统架构和功能部署方案，强文渊等[6]就电容式电压互感器设备故障的问题提出了一种基于滑动时窗K-Means 聚类早期辨识CVT是否发生内部电容单元击穿故障的检测方法。

1 运维现状和目标

近年来，电力在国民经济的发展过程中，贡献着十分巨大的力量，在工业、农业、交通运输等领域发挥着不可替代的作用，而智能电网的出现极大地改善了电力行业的环境，为电力行业的发展提供了源源不断的动力，随着智能电网的建设不断增加，二次设备数量也随之不断增加，造成了运维管理工作的难度不断增加[7]，智能识别与设备的互动将无法实现。

1.1 运维现状

目前，智能电网二次设备的运维模式一般分为定检、全检和特检，然而随着智能电网的不断发展和新兴技术的交叉融合，二次设备的种类和数量上都有所增加，传统运维模式已无法在短时间内满足庞大运维检修工作的需求，为二次设备的检修带来了巨大的挑战。首先，由于二次设备自身的状态信息模型多以私有化为主，缺乏系统完善的监控机制，无法实现二次设备状态信息的标准化采集；其次，运行人员基本的技术素养和技术支撑不到位，使部分单位在二次运维工作中出现软压处理不当等现象，造成相关设备的长期突出运行；最后检测策略有待完善、智能诊断技术有待普及。

1.2 运维目标

智能电网的二次运维技术的目标有可视化、智能化和定制化。所谓可视化是指在二次设备的设计过程中要充分考虑到后期的运维工作，将二次设备的状态通过计算机技术、网络通信技术的应用由“虚”到“实”的转换，从而方便工作人员在实际运维中的管理工作。智能化是指在信息技术运用下，保证二次设备的自检功能的有效运行，降低运维人员的工作难度。定制化是指运维人员在实际操作中根据二次设备的健康状况进行的检测计划和方案。

2 智能电网的基本结构

智能电网是将现代信息技术等理念融入传统的电网以满足人们对电力能源的需求，使传统的电网具有可控性和可观性，同时能够解决传统电网的能源利用率低、安全性能难以控制、互动性差等问题的一种新型的智能化电网系统，其结构如图1所示。

由图1可知：智能电网的基本结构由站控层、间隔层、过程层三部分组成，各个部分相互独立又相互协调。智能电网的主要特征是：可观性强，能够借助网络信息技术、电子技术等进行对各层次、各节点之间的监控；发电用电动态交互，可以根据各层次的相互关系，利用计算机、网络、电子等现代化技术进行对用户信息和发电信息的调度；可控性高，利用现代信息相关技术对电网进行控制，可提高电网利用率；安全性高，利用电子技术对系统失稳现象进行预警和调整，提升电网的安全性能。

图1 智能电网的基本结构

3 智能运维系统的整体架构

3.1 系统功能结构

与传统的电网系统相比，智能电网系统的运维工作难度相对较大，问题相对较多，对于二次设备的运维工作，主站端和厂站端被赋予了不同的功能：（1）主站端的新功能开始向智能分析、智能控制、智能监视、智能诊断和评估方向发展；（2）厂站端的新功能开始向数据采集、简单处理和过滤方向发展。在智能电网中无人值守的变电站的应用对主站端的全面性的要求越来越高，因此，二次设备运维工作的重点开始向主站端转移，如图2所示。

图2 系统功能结构

3.2 系统体系结构

如图3所示，智能电网体系结构是由信息系统应用体系、信息系统支撑平台和信息系统基础设施三部分组成，在信息系统应用体系中包括：电网侧、电源侧和用电侧。信息系统支撑平台包含：数据与储存、分析与决策、传感和量测、控制与执行。信息系统基础设施包括：通信与网络、量测设备、电力系统和控制设备。

图3 智能电网系统体系结构

4 二次设备运维的关键技术

在1.1中提到传统的二次设备的运维模式随着运维设备的类不断增加，设备规模不断扩大，特别是信息技术、电子电力等技术的融合为二次设备的检修工作带来了严峻的考验。对二次设备的运行状态进行实时监控，达到对二次设备进行实时操控的目的，需要对二次设备运维的关键技术进行研究。下面将从智能诊断技术、可视化技术介绍二次设备运维的关键技术。

4.1 智能诊断技术

智能诊断技术包含：智能告警和故障定位。智能告警是对信息进行收集、过滤通过分析处理进行智能判断，并将判断结果通过分级分类告警、重要告警、频繁告警和源数据不一致告警等方式展现出来。故障定位是采用大数据技术和数字挖掘技术，通过故障特征和设备关联信息实现对回路故障的定位，从而减少运维和巡视工作量。

4.2 可视化技术

可视化技术是指利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，再进行交互处理的理论、方法和技术。与智能电网的二次设备运维相关的可视化技术包括与设备相关的设备状态可视化，SCD管理可视化，虚端子变化和实时状态可视化，故障逻辑、回路可视化等。

5 结语

智能电网的二次设备运维技术是建立在智能运维系统的整体架构基础之上。二次设备运维技术不仅能够满足目前智能电网的发展需求，还能在未来互联网技术、电子应用技术发展的基础上不断提升。