智能电网二次设备运维新技术研讨高方亮

智能电网二次设备运维新技术研讨高方亮

高方亮

(国网山西检修公司)

摘要：通过分析智能电网二次设备运维技术的发展目标，阐述了智能电网二次设备的智能化运维原则。为了实现可视化运维、定制化检修、智能化运维的目标，提出了智能运维系统的整体系统架构和功能部署方案。在技术方案上，重点介绍了二次设备运维可视化技术、智能告警、故障诊断和状态评估等关键技术，有效解决了目前智能变电站二次设备在实际运维过程中出现的一系列问题。设计开发的智能电网二次设备运维系统已经成功应用于多个示范工程现场，并取得了良好的运维效果。

关键词：智能电网；二次设备；运维；可视化

1智能电网二次设备运维目标

1.1运维目标

针对变电站信息传递由“实”到“虚”，设备自检和通信能力“弱”到“强”的特点，当前提出的运维目标是：可视化运维、定制化检修、智能化运维。可视化运维，是针对智能电网二次回路的“实”到“虚”，通过网络通信技术、计算机技术以及变电站高级应用技术，将“虚”再恢复为“实”，实现二次回路的当地/远程在线可视化查看和管理。定制化检修，是针对二次设备的“弱”到“强”，发挥二次设备的自检功能、强大的通信功能、丰富的信息资源，充分利用设备的信息交互技术，结合监控系统的高级应用，对二次设备进行在线监视、智能诊断，根据设备的健康状况制定合理的检修计划和检修方案。

1.2运维原则

1)二次设备方面，需要提供全面的运行状态信息和强有力的自检能力，并实现信息全面共享。这需要稳定可靠的通信技术的支撑。2)二次回路方面，站控层回路和过程层回路要能够提供完善的自检信息，并为回路监视提供必要的辅助条件。这不仅需要对完整信息的采集，还需要对二次回路和SCD文件的完善管理。3)可视化展示技术，需要包括信息的分级分类展示和二次回路可视化展示两大方面。4)智能诊断决策技术，需要对设备健康状态评估、回路完整性评估、设备寿命评估等做出有效评估，为决策方案提供依据。5)网络方面，要具备坚强、可靠、稳定、实时的网络通信设备，为变电站数据共享提供网络基础。6)工具方面，为实现装置的信息共享、二次回路的在线可视化展示，还需要通过工具将设备和二次回路的信息进行建模，以实现信息的规范化共享。

2智能电网二次设备运维系统架构

2.1系统功能架构

针对可视化运维、定制化检修、智能化运维的目标，对于二次设备运维管控，厂站端和主站端分别有不同的功能定位需求：厂站端侧重于信息采集、过滤和简单处理，对就地设备的信息要有全面的掌握，主站端则侧重于基于多维度信息的分析、展示、诊断评估和辅助决策。信息展示首先在厂站端应能实现，但由于无人值班的推广，主站端对于展示信息的完整性和全面性要求也越来越高，因此，可视化展示的重点也在从厂站端向主站端转移。厂站端设备繁多，需分别确定过程层、间隔层和站控层分别监测哪些信息，并通过通信手段实现信息的采集，实现基础的监视、控制、告警、信息过滤和统计分析，简单的智能诊断和预警。有人值守变电站，还需具备可视化展示和SCD管控功能。调度端具备相应级别的全网数据，可以实现综合的统计分析、智能诊断和状态评估。

2.2系统网络架构

1)数据采集模块，采集过程层、间隔层、站控层设备送出的信息。2)数据管理模块，根据数据采集模块传送的信息，实现厂站端应用功能。3)数据远传模块，实现信息的集中上送，减轻调度端、巡维中心和运行中心的信息处理压力。以上相关模块可配置独立设备实现，也可集成在已有设备中实现相关功能。

3智能电网二次设备运维关键技术

3.1可视化技术

(1)设备状态可视化

二次设备状态可视化通常分层级进行展示，可分为网省级、地区级、站级、设备级等多个层次。例如，从网调层关注的信息，可以关注到全景信息，多为统计类信息，主界面信息可以根据关注度进行定制。同时，也可以进入到下一层级了解更详细的设备状态，如保护装置的告警状态，压板状态等在变电站层，可以通过视频监控、视频告警联动、机器人巡检等多种模式，对设备状态进行实时监控和展示，并进行设备信息联动分析和信息及时推送，包括远程信息上传、移动终端信息传输等等，以提升运行检修的准确性、及时性，提升整体效率。运行情况。

(2)SCD管理可视化

基于SCD的二次回路监测本质是实现变电站自动化系统二次回路的可被管理。IEC61850体系下传统的二次回路、端子排被“虚端子”、“虚回路”替代，如无有效的技术、管理措施，变电站的可靠性将大大下降。SCD的管理可视化就是要将这些“虚端子”、“虚回路”变成可见的，可被识别的，可被管理的。其中关键点在于静态文件一致性管理和动态CRC校验。SCD文件的一致性比较是SCD管理的重要内容，主要对不同SCD文件的二次回路虚端子连接做比较，并以图形化方式将比较结果展示出来，差异可以用不同的颜色和标识显示。例如：某两个装置之间有增加的虚连接，可以在连接处标一个小加号；某两个装置之间的虚端子连接有修改，可以在连接处标一个小星号等等。

(3)虚端子可视化

虚端子可视化包括虚端子变化可视化和虚端子实时状态可视化。运维检修人员可一目了然地了解虚端子的连接状态是正常还是中断。

(4)故障逻辑可视化

传统的微机保护装置，通过软件实现了各种保护功能和逻辑，对于运行人员来说，是一个”黑匣子”,只能通过保护动作报文和故障录波数据，动作接点来进行事故分析，为了更有效、快速地进行故障分析和定位，现在的微机保护设备大多都能实现故障逻辑的可视化，即保护设备输出大量中间计算信息，并通过后台分析软件实现故障逻辑可视化。

(5)故障回路可视化

为了能够清晰了解并分析故障过程，对故障过程中保护设备动作时二次回路虚端子链接状态，也可以采用可视化技术,按时序跟踪虚端子变化情况，以分析GOOSE信息流与预期情况是否吻合.

3.2智能诊断技术

(1)智能告警

同等规模的智能变电站告警和动作信息是常规站的3倍以上，告警信息太多太繁杂，往往重要的告警信息被淹没在海量告警中，影响了对重要信息和事故的及时处理。为了解决这个问题，需要对告警信息进行分析处理，针对应用需求，进行智能判断，将判断结果展示出来。智能告警主要分成以下几个方面：1)分级分类告警；2)过滤检修信息；3)重要告警自动推图；4)多源数据不一致告警；5)频繁告警。

(2)故障定位

1)根据开关量位置信息和正常倒闸操作情况，可检测开关量回路的正确性。2)基于模拟量异常告警信息和多源数据综合分析，可及时发现系统运行工况及二次回路中的异常状况。3)基于录波数据，可实时监控保护设备二次电流、电压等模拟量采样回路及开入输入回路的完好性。4)基于保护动作录波数据，结合一次系统故障的分析，可验证保护设备二次电流、电压等模拟量采样回路、开入输入回路、及开出跳闸回路的完好性。5)基于GOOSE返校信息，可对跳闸回路进行闭环监测，如果跳闸失败，可以跟踪信息确认故障点。

3.3状态评估技术

二次设备正常运行期间，获取并处理二次设备相关基础资料、设备实时、历史数据等反映设备健康状态的特征参数，可评价设备当前健康状况。对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态预警消息，并进行有效故障模式和原因的分析。对设备运行状态、隐患和共性缺陷的诊断分析，最终通过综合优化检修策略模型分析，提出检修决策建议，对处于不同健康状况的二次设备，提出不同的检修方案、检修策略，例如重点检修项目，检修周期，紧迫性程度等等，最终可实现定制化检修和智能化运维。对于具有模糊性质的自检信息，需要通过模糊综合评价法实现状态评估。

4结束语

本文通过对智能电网中变电站二次设备运维新技术的研究，对二次设备智能运维系统的系统架构、功能部署方案，以及所涉及到的关键技术等进行了介绍。根据本文设计开发的系统已经成功运行于示范工程现场，能够满足智能电网二次设备运维的技术发展需求，达到了预期的设计目标。未来随着互联网，云计算，大数据分析等技术的发展和应用，智能电网二次设备运维水平必将有更大的提升和突破。

参考文献:

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[3]秦红霞,武芳瑛,彭世宽,葛亮,游涛.智能电网二次设备运维新技术研讨.电力系统保护与控制,2015,43.22.35-40