智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測關(guān)鍵技術(shù)

　　摘要：國家電網(wǎng)公司已提出全面建設堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標，狀態(tài)檢測技術(shù)為提高智能電網(wǎng)安全穩定水平和電網(wǎng)設備管理效益提供了有力的技術(shù)支撐。未來(lái)智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測技術(shù)將遠遠超出傳統狀態(tài)檢測的范疇，不僅局限于電網(wǎng)裝備的狀態(tài)檢修，而是延伸出更多的復合型高級應用。探討了智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修關(guān)鍵技術(shù)，包括輸電線(xiàn)路設備管理、狀態(tài)檢修和全壽命周期管理、智能變電站相關(guān)技術(shù)等方面，提出了需要研究的問(wèn)題和方向。
　　引言
　　電網(wǎng)是經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重要基礎產(chǎn)業(yè)，是國家能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節，為保障我國未來(lái)能源和經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展，國家電網(wǎng)公司提出了符合我國能源戰略和電網(wǎng)企業(yè)需求的智能電網(wǎng)發(fā)展模式。智能電網(wǎng)是指電網(wǎng)的智能化，是建立在集成的、高速的雙向通信網(wǎng)絡(luò )的基礎之上。通過(guò)先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法，以及先進(jìn)決策支持系統技術(shù)的應用，實(shí)現電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。根據IBM中國公司高級電力專(zhuān)家Martin Hauske的解釋?zhuān)�智能電網(wǎng)有3 個(gè)層面的含義[1]：首先是利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設備的運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控；然后把獲得的數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )系統進(jìn)行收集、整合；最后通過(guò)對數據的分析、挖掘，達到對整個(gè)電力系統運行的優(yōu)化管理。2009年5月21日 舉行的 “2009 特高壓輸電技術(shù)國際會(huì )議”上，國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞表示，積極發(fā)展智能電網(wǎng)已成為世界電力發(fā)展的新趨勢，到2020年，中國將全面建成統一的堅強智能電網(wǎng)。我國國家電網(wǎng)結合基本國情和特高壓實(shí)踐，確立了加快建設堅強智能電網(wǎng)的發(fā)展目標，即加快建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，具有信息化、數字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統一的堅強智能電網(wǎng)。
　　為了提高智能電網(wǎng)安全穩定水平和電網(wǎng)設備管理效益，需要加強和提升電網(wǎng)設施的監控能力，針對輸變電設備狀態(tài)檢測的有效方法和先進(jìn)技術(shù)、傳感技術(shù)、狀態(tài)評估技術(shù)、信息技術(shù)以及通信支撐技術(shù)開(kāi)展技術(shù)研究和工程應用。國家電網(wǎng)公司已于2009年7月決定自2010年起全面推廣實(shí)施狀態(tài)檢修，全面提升設備智能化水平，推廣應用智能設備和技術(shù)，實(shí)現電網(wǎng)安全在線(xiàn)預警和設備智能化監控。
　　1 智能電網(wǎng)與傳統電網(wǎng)在狀態(tài)檢測方面的差異
　　1.1 傳統電網(wǎng)狀態(tài)檢測技術(shù)現狀
　　狀態(tài)檢修是以設備當前的實(shí)際工作狀況為依據，通過(guò)先進(jìn)的狀態(tài)監測手段、可靠性評價(jià)手段以及壽命預測手段，判斷設備狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度、故障發(fā)展趨勢作出判斷，并根據分析診斷結果在設備性能下降到一定程度或故障將發(fā)生之前進(jìn)行維修[2]。狀態(tài)檢修的高效開(kāi)展，需要大量的設備狀態(tài)信息，為設備狀態(tài)評價(jià)以及狀態(tài)檢修策略的制定提供基礎數據。設備狀態(tài)信息包括巡檢、運行工況、帶電檢測、停電例行試驗、停電診斷試驗數據等。
　　隨著(zhù)狀態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展，人們越來(lái)越清晰地認識到“帶電檢測、在線(xiàn)監測、停電檢修試驗”三位一體的檢測模式代表著(zhù)未來(lái)輸變電設備狀態(tài)檢測技術(shù)的發(fā)展方向。
　　帶電檢測一般采用便攜式檢測設備，在運行狀態(tài)下對設備狀態(tài)量進(jìn)行現場(chǎng)檢測，其檢測方式為帶電短時(shí)間內檢測，有別于長(cháng)期連續的在線(xiàn)監測[3]。在帶電檢測技術(shù)方面，國內外目前采用的主要帶電檢測技術(shù)包括：油色譜分析、紅外測溫、局放檢測、鐵心電流帶電檢測、紫外成像檢測、容性設備絕緣帶電檢測、氣體泄漏帶電檢測，其中最常用、最有效的是局放帶電檢測、油色譜分析及紅外測溫技術(shù)。尤其是局放帶電檢測技術(shù)，它是目前發(fā)展最為迅速、對電氣設備絕緣缺陷檢測最為有效的一種帶電檢測技術(shù)。
　　在在線(xiàn)監測技術(shù)方面，目前應用較多的主要集中在變電設備，而輸電線(xiàn)路和電纜也逐步出現一些應用。對于變電設備，變壓器和電抗器采用的在線(xiàn)監測技術(shù)主要包括：油色譜、局放、鐵心接地電流、套管絕緣、頂層油溫和繞組熱點(diǎn)溫度；CT、CVT、耦合電容等容性設備主要是對其電容量和介損進(jìn)行監測；避雷器主要監測其泄漏電流；而斷路器、GIS等開(kāi)關(guān)設備主要在線(xiàn)監測技術(shù)包括開(kāi)關(guān)機械特性、GIS局放、SF6氣體泄漏及SF6微水、密度。其中應用比較成熟有效的：變壓器油色譜在線(xiàn)監測、容性設備和避雷器在線(xiàn)監測。對于輸電線(xiàn)路，目前主要應用的在線(xiàn)監測方法主要有雷電監測、絕緣子污穢度、桿塔傾斜、導線(xiàn)弧垂等監測技術(shù)，但是比較成熟的主要是雷電監測和絕緣子污穢監測。對于電力電纜，主要在線(xiàn)檢測方法是溫度和局放，相對成熟的是分布式光纖測溫。
　　在停電檢修試驗方面，國內外都形成了一套成熟的預防性試驗方法和規程。
　　我國狀態(tài)檢測和評估工作還處于起步階段，狀態(tài)檢測技術(shù)應用及推廣上存在的問(wèn)題主要有：(1)狀態(tài)檢測技術(shù)應用范圍不廣，與電網(wǎng)設備總量相比，狀態(tài)監測技術(shù)應用的設備覆蓋面還處于較低水平；(2)狀態(tài)檢測裝置可靠性不高，存在誤報現象，并且裝置的故障率高，運維的工作量較大；(3)缺乏統一的標準和規范指導，各廠(chǎng)家裝置的工作原理、性能指標和運行可靠性等差異較大，同時(shí)各類(lèi)裝置的校驗方法、輸出數據規范以及監測平臺都各不相同；(4)缺乏深入有效的綜合狀態(tài)評估方法；(5)在線(xiàn)監測技術(shù)需要深化研究，現行的在線(xiàn)監測技術(shù)在設備缺陷檢測方面還存在盲區，狀態(tài)參量還不夠豐富，對突發(fā)性故障預警作用不夠明顯；(6)缺少統一的考核、評估和指導方面的行業(yè)管理機構。
　　1.2 智能電網(wǎng)與傳統電網(wǎng)在狀態(tài)檢測方面的差異
　　智能電網(wǎng)對狀態(tài)信息的獲取范圍將與傳統電網(wǎng)發(fā)生很大的變化。未來(lái)智能電網(wǎng)的狀態(tài)信息不僅包括電網(wǎng)裝備的狀態(tài)信息，如：發(fā)電及輸變電設備的健康狀態(tài)、經(jīng)濟運行曲線(xiàn)等；還應有電網(wǎng)運行的實(shí)時(shí)信息，如：機組運行工況、電網(wǎng)運行工況、潮流信息等；還應有自然物理信息，如：地理信息、氣息信息等[4]。
　　傳統電網(wǎng)的信息獲取及利用水平較低，且難以構成系統級的綜合業(yè)務(wù)應用。智能電網(wǎng)將通信技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感測量技術(shù)、控制技術(shù)等諸多先進(jìn)技術(shù)和原有的電網(wǎng)設施進(jìn)行高度融合與集成，與傳統電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)進(jìn)一步拓展了對電網(wǎng)的全景實(shí)時(shí)信息的獲取能力，通過(guò)安全、可靠、通常的通信通道，可以實(shí)現生產(chǎn)全過(guò)程中系統各種實(shí)時(shí)信息的獲取、整合、分析、重組和共享。通過(guò)加強對電網(wǎng)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)狀態(tài)信息的分析、診斷和優(yōu)化，可以為電網(wǎng)運行和管理人員提供更為全面、精細的電網(wǎng)運行狀態(tài)展現，并給出相應的控制方案、備用預案及輔助決策策略，最大程度的實(shí)現電網(wǎng)運行的安全可靠、經(jīng)濟、環(huán)保。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修將不僅僅局限于電網(wǎng)裝備的狀態(tài)檢修，勢必延伸出更多的復合型高級應用。
　　2 智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測關(guān)鍵技術(shù)
　　智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測的應用范圍將不再局限于狀態(tài)檢修、全壽命周期管理等狹隘的范疇，而是擴大至對安全運行、優(yōu)化調度、經(jīng)濟運營(yíng)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、環(huán)保經(jīng)營(yíng)等領(lǐng)域。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測技術(shù)應涵蓋以下方面：電網(wǎng)系統級的全景實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測；真正意義的電網(wǎng)裝備全壽命周期管理；電網(wǎng)最優(yōu)運行方式；及時(shí)可靠的電網(wǎng)運行預警；實(shí)時(shí)在線(xiàn)快速仿真及輔助決策支持；促進(jìn)發(fā)電側經(jīng)濟、環(huán)保、高效運行等[4]。本文主要探討了輸電線(xiàn)路設備管理、狀態(tài)檢修及全壽命周期管理、智能變電站相關(guān)技術(shù)等研究方向需要研究和解決的問(wèn)題及預期達到的目標。
　　2.1 輸電線(xiàn)路設備管理
　　輸電線(xiàn)路智能化關(guān)鍵技術(shù)是基于信息化、數字化、自動(dòng)化與互動(dòng)化對輸電線(xiàn)路設備進(jìn)行監測、評估、診斷和預警的智能化技術(shù)，以保證輸電線(xiàn)路運行的安全性。而輸電線(xiàn)路設備管理是實(shí)現輸電線(xiàn)路狀態(tài)檢測從而實(shí)現輸電線(xiàn)路智能化的重要方面，具體而言，針對輸電線(xiàn)路設備管理的研究需涵蓋的內容如下。
　　(1)輸電線(xiàn)路設備“自檢測”功能研究：研究輸電設備的特征參量及檢測、監測技術(shù)；構建設備狀態(tài)監測和診斷路線(xiàn)圖；滾動(dòng)優(yōu)化檢修策略；構建輸電線(xiàn)路狀態(tài)檢修體系。
　　(2)輸電線(xiàn)路設備“自評估”功能研究：構建設備運行狀態(tài)的數字化評價(jià)體系，實(shí)現設備的自評價(jià)功能；構建設備故障風(fēng)險評估模型，實(shí)現設備風(fēng)險成本的可控管理；建立設備的經(jīng)濟壽命模型。
　　(3)輸電線(xiàn)路設備“自診斷”功能研究：研究主要設備的典型故障模式，提取有效的特征參量，給出故障的評判標準；研究多特征參量反映同一故障模式時(shí)設備狀態(tài)的表征方法；逐步建立具有自診斷功能的智能設備技術(shù)體系。
　　(4)輸電線(xiàn)路設備“事故預警、輔助決策”功能研究：構建設備運行可靠性預計模型，實(shí)現設備故障的數值預報功能；實(shí)現設備壽命周期成本的優(yōu)化管理；結合設備的特征參量開(kāi)發(fā)輔助決策系統，使其能夠為電網(wǎng)調度提供設備的可靠性數值預報信息，提供先進(jìn)的供電安全快速預警功能。
　　2.2 狀態(tài)檢修和資產(chǎn)全壽命管理
　　狀態(tài)檢修過(guò)程中設備基礎數據的收集與管理、設備狀態(tài)的評價(jià)、故障診斷與發(fā)展趨勢預測、剩余壽命評估等4 個(gè)方面的內容是資產(chǎn)全壽命周期管理過(guò)程中資產(chǎn)的利用、維護、改造、更新所需要開(kāi)展的基礎性工作，同時(shí)資產(chǎn)的規劃、設計、采購的管理也離不開(kāi)設備在使用和維護期間歷史數據、狀態(tài)和健康記錄等的反饋。針對面向智能電網(wǎng)的輸變電設備的狀態(tài)檢修和資產(chǎn)全壽命管理需研究以下內容。
　　(1)基于自我診斷功能的故障模式、故障風(fēng)險的數值預報技術(shù)：以油浸式電力變壓器、斷路器和GIS為對象，在初級智能化設備的基礎上，進(jìn)一步開(kāi)展增加自我檢測參量、改進(jìn)自我檢測功能的研究；在自我診斷方面，開(kāi)展提高智能化水平的研究，實(shí)現設備故障幾率和故障風(fēng)險的數值預報，服務(wù)于智能化設備乃至電網(wǎng)的安全運行管理。
　　(2)狀態(tài)檢修輔助決策：在已有輸變電設備狀態(tài)檢修輔助決策基本功能基礎上，研究基于狀態(tài)檢修的檢修計劃編排及優(yōu)化技術(shù)、設備狀態(tài)分析及故障診斷技術(shù)、輸變配設備典型缺陷標準化技術(shù)、設備廠(chǎng)家唯一性標識建立和跟蹤技術(shù)、在線(xiàn)監測數據接入技術(shù)等，并完善擴充輸變電設備的評價(jià)導則。
　　(3)資產(chǎn)全壽命周期管理：在已有成熟套裝軟件、生產(chǎn)管理、調度管理、營(yíng)銷(xiāo)管理、可靠性管理、招投標管理、計劃統計等應用基礎上，研究電網(wǎng)資產(chǎn)從規劃、設計、采購、建設、運行、檢修、技改直至報廢的全壽命周期管理中的各種信息化關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研究設備資產(chǎn)全息信息模型、設備資產(chǎn)全壽命周期管控技術(shù)、基于資產(chǎn)表現與服務(wù)支持的電力設備供應商綜合評價(jià)技術(shù)、設備資產(chǎn)全壽命周期優(yōu)化評估決策體系及其相關(guān)算法、基于資產(chǎn)全壽命周期的技改大修輔助決策技術(shù)等，最終實(shí)現以資產(chǎn)全壽命周期評估決策系統為關(guān)鍵支撐系統的資產(chǎn)全壽命周期管理體系。
　　(4)面向智能電網(wǎng)的設備運行和檢修策略：研究面向智能電網(wǎng)的變電站巡檢技術(shù)、巡檢項目和巡檢技術(shù)規范；研究面向智能電網(wǎng)的停電試驗和維護策略；研究完成符合智能電網(wǎng)運行特點(diǎn)的設備停電試驗和檢修建模；研究智能化附件的現場(chǎng)維護、檢驗和檢定技術(shù)和策略。建立起一套面向智能電網(wǎng)的設備運行和檢修技術(shù)體系和標準體系，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的運行管理要求。
　　(5)面向智能電網(wǎng)的設備壽命周期成本管理策略：研究各類(lèi)一次設備的故障模式及故障發(fā)生幾率，研究各種故障模式下的檢修模型(所需時(shí)間和資源分布規律)，研究各種故障模式下的風(fēng)險損失(檢修成本、供電損失成本、社會(huì )影響折算成本等)。面向智能電網(wǎng)，研究設備的技術(shù)經(jīng)濟壽命模型，按新、舊設備分類(lèi)建立壽命周期成本模型和與之相適應的設備檢修和更換策略。面向智能電網(wǎng)，完成設備壽命周期成本管理技術(shù)體系和標準體系，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)的運行管理要求。
　　2.3 智能變電站相關(guān)技術(shù)研究
　　智能變電站是智能電網(wǎng)的物理基礎，其核心技術(shù)是智能化一次設備和網(wǎng)絡(luò )化二次設備。針對智能變電站相關(guān)技術(shù)的研究?jì)热菪璋�括以下方面�?/font>
　　(1)智能變電站技術(shù)體系及相關(guān)標準規范：研究智能變電站的架構和技術(shù)體系，明確智能變電站的定義和定位，制定相應的標準和規范，指導未來(lái)智能變電站的建設和運行，提高智能變電站的標準化程度、開(kāi)放性和互操作性。
　　(2)智能變電站動(dòng)態(tài)數據處理：通過(guò)開(kāi)發(fā)開(kāi)放式的智能化變電站系統，并改進(jìn)通信設備以便取得更快的數據采集率，或者把在線(xiàn)測量數據儲存在當地的一個(gè)智能化變電站中，然后，在各個(gè)智能化變電站之間交換相關(guān)的數據，把每一個(gè)智能化變電站當作一個(gè)Agent，從而實(shí)現基于Multi-Agent的全數字實(shí)時(shí)決策應用。在高級調度中心側則需要開(kāi)發(fā)廣域全景分布式一體化的EMS/WAMS技術(shù)支持系統。
　　(3)智能變電站系統和設備的自動(dòng)重構技術(shù)：建立智能裝置的模型自描述規范，實(shí)現智能變電站中系統、設備的自動(dòng)建模和模型重構，在系統擴建、升級、改造時(shí)實(shí)現智能化、快速化的系統部署、測試、校驗和糾錯，提升智能變電站自動(dòng)化系統的安全性，減少系統建設和調試周期。
　　(4)智能變電站分布協(xié)調/自適應控制技術(shù)：研發(fā)分布協(xié)調/自適應控制的技術(shù)和方法，解決靈活分區導致的繼電保護、穩定補救和無(wú)功補償裝置定值的自適應修改，實(shí)現解列后包括發(fā)電在內的微網(wǎng)和變電站的分布式智能控制。
　　3 結論
　　狀態(tài)檢測技術(shù)是為基于狀態(tài)的檢修或預知性維修服務(wù)的一種技術(shù)，其發(fā)展是源于狀態(tài)檢修對于電網(wǎng)裝備狀態(tài)信息獲取、分析、評判的技術(shù)性需求。在未來(lái)智能電網(wǎng)的狀態(tài)檢測中，勢必要提高信息采集的準確性，加強采集信息的可靠性和準確性驗證手段，通過(guò)遠程、現場(chǎng)校驗和校準技術(shù)，提高監測信息的可用度。同時(shí)，智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測的信息處理，必須針對不同應用需求，分層分布處理。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢測的應用范圍，將不再局限于狀態(tài)檢修，全壽命周期管理等，將會(huì )擴大到對安全運行、優(yōu)化調度、經(jīng)濟運營(yíng)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)等領(lǐng)域�？傊�，未來(lái)智能電網(wǎng)的狀態(tài)檢測技術(shù)將遠遠超出傳統電網(wǎng)狀態(tài)檢測的范疇，檢測范圍將大幅擴展、全方位覆蓋，且將為電網(wǎng)運行、綜合管理等提供外延的應用支撐，而不僅局限于電網(wǎng)裝備的監測。
　　參考文獻：
　　[1] IBM 論壇2009，點(diǎn)亮智慧的地球[EB/OL].
　　[2] 陳安偉. 輸變電設備狀態(tài)檢修的應用[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2009 ，33(20)：215-218.
　　[3] 鄧萬(wàn)婷. 帶點(diǎn)檢測技術(shù)在湖北智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修模式中的應用[J]. 湖北電力，2010，34(增1)：29-31.
　　[4] 劉驥，黃國方，徐石明. 智能電網(wǎng)狀態(tài)監測的發(fā)展[J]. 電力建設，2009，30(7)：1-3.

智能化變電站防誤閉鎖技術(shù)探討

　　1.引言
　　智能化變電站是數字化變電站的升級和發(fā)展，是在數字化變電站的基礎上，結合智能電網(wǎng)的需求，對變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現變電站智能化功能。智能化變電站是智能電網(wǎng)運行與控制的關(guān)鍵，是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流” 三流匯集的焦點(diǎn)，是統一堅強智能電網(wǎng)的重要基礎和支撐，它基于IEC61850標準，在邏輯上分為站控層、間隔層和過(guò)程層，以一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡(luò )化、信息共享標準化為特點(diǎn)，綜合高級應用功能，逐漸在電力系統得到推廣和應用。
　　近幾年隨著(zhù)智能變電站新技術(shù)的不斷應用和推廣，防誤閉鎖問(wèn)題日益突出，如何解決智能化變電站有效防止誤操作事故的發(fā)生，目前國內還未形成統一、規范的意見(jiàn)及解決方案。本文就智能化變電站防誤閉鎖的全面性、強制性、信息共享等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題及實(shí)現方案進(jìn)行分析和探討。
　　2. 智能化變電站的功能特征
　　智能化變電站的設計和建設，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿(mǎn)足智能電網(wǎng)建設和發(fā)展的要求，體現智能電網(wǎng)信息化、數字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。智能化變電站應當具有以下功能特征：
　　(1)緊密聯(lián)結全網(wǎng)。
　　從智能化變電站在智能電網(wǎng)體系結構中的位置和作用看，智能化變電站的建設，要有利于加強全網(wǎng)范圍各個(gè)環(huán)節間聯(lián)系的緊密性，有利于體現智能電網(wǎng)的統一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對運行事故進(jìn)行預防和緊急控制，實(shí)現在不同層次上的統一協(xié)調控制，成為形成統一堅強智能電網(wǎng)的關(guān)節和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)”意識更強，作為電網(wǎng)的一個(gè)重要環(huán)節和部分，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。
　　(2)支撐智能電網(wǎng)。
　　從智能化變電站的自動(dòng)化、智能化技術(shù)上看，智能化變電站的設計和運行水平，應與智能電網(wǎng)保持一致，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、高效、清潔、環(huán)保、透明、開(kāi)放等運行性能的要求。在硬件裝置上實(shí)現更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實(shí)現更合理的區別和配合。應用FACTS技術(shù)，對系統電壓和無(wú)功功率，電流和潮流分布進(jìn)行有效控制。
　　(3)高電壓等級的智能化變電站滿(mǎn)足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。
　　隨著(zhù)我國電網(wǎng)建設的迅速發(fā)展，特高壓輸電線(xiàn)路將是構成我國智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對大容量、高電壓帶來(lái)的一系列技術(shù)問(wèn)題。特高壓變電站應能可靠地應對和解決在設備絕緣、斷路開(kāi)關(guān)等方面的問(wèn)題，支持特高壓輸電網(wǎng)架的形成和有效發(fā)揮作用。
　　(4)中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。
　　在未來(lái)的智能電網(wǎng)中，一個(gè)重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網(wǎng)的入口，從技術(shù)到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿(mǎn)足分布式電源并網(wǎng)的需求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點(diǎn)單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設備的多源多向模塊化模式轉變。與常規變電站相比，智能化變電站從繼電保護到運行管理都應做出調整和改變，以滿(mǎn)足更高水平的安全穩定運行需要。
　　(5)遠程可視化。
　　智能化變電站的狀態(tài)監測與操作運行均可利用多媒體技術(shù)實(shí)現遠程可視化與自動(dòng)化，以實(shí)現變電站真正的無(wú)人值班，并提高變電站的安全運行水平。
　　(6)裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。
　　智能化變電站的一二次設備進(jìn)行高度的整合與集成，所有的裝備具有統一的接口。建造新的智能化變電站時(shí)，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠(chǎng)前完成模塊化調試，運抵安裝現場(chǎng)后只需進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、接線(xiàn)，無(wú)需大規�，F場(chǎng)調試。一二次設備集成后標準化設計，模塊化安裝，對變電站的建造和設備的安裝環(huán)節而言是根本性的變革�？梢员ＷC設備的質(zhì)量和可靠性，大量節省現場(chǎng)施工、調試工作量，使得任何一個(gè)同樣電壓等級的變電站的建造變成簡(jiǎn)單的模塊化的設備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實(shí)現變電站的“可復制性”，大大簡(jiǎn)化變電站建造的過(guò)程，而提高了變電站的標準化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能化變電站必須從硬件到軟件，從結構到功能上完成一個(gè)飛越。
　　3.智能化變電站防誤閉鎖應考慮的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題
　　3.1防誤閉鎖的全面性
　　智能化變電站防誤閉鎖的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要實(shí)現防誤閉鎖的全面性。如果閉鎖不全面，將不可避免地留下誤操作隱患。全面性主要體現在以下幾個(gè)方面：
　　首先，防誤閉鎖需要覆蓋變電站運行、操作、檢修等各個(gè)環(huán)節，不會(huì )因為某個(gè)環(huán)節防誤功能的缺失而對整個(gè)防誤操作產(chǎn)生影響；
　　其次，防誤閉鎖需要覆蓋所有手動(dòng)和電動(dòng)設備，不能因為某種設備類(lèi)型少或閉鎖困難就忽略對某些設備的閉鎖措施，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設備和可能產(chǎn)生誤操作的臨時(shí)接地線(xiàn)、網(wǎng)(柜)門(mén)等；另外，電氣設備操作不管是在遠方、站控層、間隔層還是在設備級層上進(jìn)行操作控制，不管是對單獨設備進(jìn)行操作還是程序化操作，都應具有防誤閉鎖措施。
　　3.2防誤閉鎖的強制性
　　什么是強制閉鎖，國家電網(wǎng)公司《防止電氣誤操作安全管理規定》中給出的明確定義是：在設備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點(diǎn)和鎖具，在設備的手動(dòng)操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具。其要點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是高壓設備的電控回路串接閉鎖接點(diǎn)，手動(dòng)部件裝設鎖具，二是閉鎖接點(diǎn)或鎖具由閉鎖回路控制。因此，不論閉鎖需要的回路如何實(shí)現，其技術(shù)基礎是閉鎖接點(diǎn)與閉鎖鎖具。
　　在數字化變電站中，保護、測控裝置等二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O 現場(chǎng)接口和二次回路，它直接通過(guò)光纖通道和智能操作單元以及合并器相連，也就是說(shuō)電動(dòng)和手動(dòng)操作的控制回路已經(jīng)下放到了過(guò)程層的智能操作單元或者直接放到了智能一次設備內部。針對這種變化，如何在控制回路中串接閉鎖節點(diǎn)和在操控部件上加裝閉鎖鎖具以實(shí)現強制性閉鎖功能，將成為一個(gè)新問(wèn)題。
　　雖然在智能化變電站中，強制閉鎖的實(shí)現遇到了新的問(wèn)題，但這一要求是必須且不可回避的，完全依靠監控系統的邏輯閉鎖軟件來(lái)實(shí)現全站的遠方、就地操作防誤閉鎖功能，存在操作隱患，不能完全解決因監控主機、測控單元的軟、硬件發(fā)生故障或運行人員操作不當時(shí)造成的電氣設備誤動(dòng)問(wèn)題，雖然解決了閉鎖的邏輯問(wèn)題，但是滿(mǎn)足不了強制性的要求。
　　3.3防誤閉鎖系統的獨立性和與其它系統的信息共享問(wèn)題
　　要保證數字化變電站中防誤閉鎖的全面性和強制性，就要使防誤閉鎖系統本身具有一定的獨立性，在自動(dòng)化系統癱瘓，系統不能進(jìn)行遙控操作時(shí)，不能影響就地手動(dòng)操作防誤閉鎖功能的應用。防誤閉鎖系統本身的獨立性和數字化變電站中強調的設備信息共享原則是不矛盾的，由于數字化變電站各設備及系統之間數據交互采用統一的IEC61850標準，強調互聯(lián)與互操作性，所以防誤閉鎖裝置和自動(dòng)化裝置之間數據交互不像傳統變電站那樣，缺乏統一通訊標準，互聯(lián)困難的問(wèn)題已經(jīng)不復存在，在數字化變電站中是完全可以做到保持防誤閉鎖裝置獨立性基礎上的信息統一和共享的。
　　4.智能化變電站防誤閉鎖
　　智能化變電站防誤閉鎖系統完成變電站內各種操作的防誤閉鎖，實(shí)現智能變電站防誤閉鎖的強制性和全面性要求，并實(shí)現與監控系統站內模型信息共享，監控系統與防誤閉鎖系統信息交互免配置。系統架構如下圖：
　　系統根據IEC61850標準三層架構體系構建，由站控層防誤主機，間隔層智能防誤裝置，過(guò)程層智能閉鎖單元、機械和電氣鎖具及閉鎖附件，以及電腦鑰匙等組成。防誤主機、智能防誤裝置、層智能閉鎖單元之間采用的均為IEC61850規范，主要功能特點(diǎn)如下：

　　4.1系統信息共享
　　由于智能化變電站各設備及系統之間數據交互采用統一的IEC61850標準，為防誤閉鎖裝置和自動(dòng)化裝置互聯(lián)與互操作性提供了技術(shù)依據，兩者之間的數據交互困難的問(wèn)題已經(jīng)不復存在，可以在誤閉鎖裝置獨立的基礎上實(shí)現信息統一和共享。實(shí)現方式：間隔層61850智能防誤裝置從監控系統獲得全站SCD文件，通過(guò)MMS服務(wù)直接從測控裝置或監控主機獲取五防邏輯需要的實(shí)遙性、遙測數據；間隔層智能防誤閉鎖裝置通過(guò)MMS服務(wù)為監控系統提供網(wǎng)門(mén)、地線(xiàn)等手動(dòng)設備的虛遙性。
　　4.2防誤閉鎖全面性
　　系統根據IEC61850標準三層架構體系構建，將基于IEC61850標準的智能變電站防誤閉鎖系統劃分為三層，即站控層防誤主機，實(shí)現站控層防誤；間隔層智能防誤裝置以IEC61850標準設計，能夠對五防主機和監控系統提供設備操作的所有五防功能，包括順控功能，實(shí)現間隔層防誤。過(guò)程層基于GOOSE通信的智能閉鎖單元、過(guò)程層傳統鎖具實(shí)現過(guò)程層防誤。并預留集控防誤和防誤延伸產(chǎn)品接口。
　　4.3防誤閉鎖強制性
　　為防止過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )GOOSE報文錯誤或監控系統未經(jīng)防誤系統解鎖直接操作智能電動(dòng)開(kāi)關(guān)設備而可能導致的誤操作，在過(guò)程層上設置支持GOOSE服務(wù)的智能閉鎖單元，實(shí)現防誤閉鎖的強制性要求，智能閉鎖單元通過(guò)將常開(kāi)接點(diǎn)串接于一次設備遙控跳合閘回路實(shí)現強制閉鎖，智能閉鎖單元只有在接收到智能防誤裝置的允許解鎖GOOSE消息，才驅動(dòng)常開(kāi)接點(diǎn)閉合，解鎖相關(guān)設備。智能閉鎖單元也支持就地操作時(shí)使用電能鑰匙對其進(jìn)行解閉鎖操作。
　　另外對電動(dòng)設備的操作機構、匯控柜以及臨時(shí)接地線(xiàn)、網(wǎng)(柜)門(mén)等不能進(jìn)行電動(dòng)操作的設備，加裝機械和電氣鎖具，通過(guò)電腦鑰匙對其進(jìn)行解閉鎖操作。
　　4.4順控操作
　　順控操作由間隔層61850智能防誤閉鎖裝置和監控系統配合完成，智能防誤閉鎖裝置具有良好的互操作性和開(kāi)放性，本身融合了從權限管理、唯一操作權限管理、模擬預演、實(shí)時(shí)邏輯判定、閉鎖元件五個(gè)方面完整地實(shí)現了對設備操作的防誤功能。
　　5.受控站的功能
　　接受到操作任務(wù)后，首先在受控站的監控主機上調用指令票，指令票經(jīng)系統分析后，發(fā)送給受控站的智能防誤裝置進(jìn)行邏輯驗證。驗證結果返回到監控主機進(jìn)行人工確認，確認通過(guò)后，由監控主機自動(dòng)實(shí)現控制操作。過(guò)程：監控主機把要操作的設備向智能防誤閉鎖裝置發(fā)送解鎖請求，智能防誤閉鎖裝置接收到解鎖請求后，進(jìn)行實(shí)時(shí)防誤邏輯驗證，通過(guò)后，對智能閉鎖單元下達解鎖操作命令，智能閉鎖單元解鎖成功后，智能防誤裝置向監控主機發(fā)送允許操作指令，監控主機接收到指令后向間隔層的測控裝置下達遙控執行命令。遙控操作完成后，智能防誤閉鎖裝置主動(dòng)對智能閉鎖單元下達閉鎖操作命令，恢復閉鎖。如此自動(dòng)順序進(jìn)行，直到操作結束。如果操作過(guò)程出現事故或異常，系統自動(dòng)停止，由運行人員干預處理。

　　6.監控中心的功能
　　接受到操作任務(wù)后，首先在調度中心的監控主機上調用指令票，此指令票發(fā)送到受控站的遠動(dòng)裝置，由受控站的遠動(dòng)裝置進(jìn)行操作步驟分解。然后發(fā)送給受控站的智能防誤閉鎖裝置進(jìn)行邏輯驗證，驗證通過(guò)后受控站的遠動(dòng)裝置把操作步驟上送到調度中心監控主機進(jìn)行人工確認。確認通過(guò)后，由受控站的遠動(dòng)裝置自動(dòng)實(shí)現控制操作。過(guò)程同受控站，兩者不同在于監控系統的執行對象發(fā)生了變化，由受控站的監控主機變成了遠動(dòng)裝置。
　　7.方案的優(yōu)越性
　　防誤系統獨立運行，對其他設備的運行無(wú)影響，在其它電氣設備或系統故障時(shí)，仍可完成防誤閉鎖功能。
　　間隔層智能防誤裝置不但可以實(shí)現間隔層的防誤，把測控裝置之間的相互通信實(shí)現的閉鎖，轉化為由智能防誤裝置來(lái)實(shí)現，減輕了系統的復雜程度和不同廠(chǎng)家測控互連的難度，以及邏輯變化后或增加間隔層后維護的難度，還可以實(shí)現順控的防誤閉鎖功能。
　　不僅可以實(shí)現其他防誤周邊產(chǎn)品(高壓帶電顯示閉鎖裝置、接地管理裝置、智能鑰匙管理機等)無(wú)縫融入到全站的防誤系統中，而且還可以方便的接入集控防誤系統，有效地降低了系統造價(jià)，避免重復投資，提高投入產(chǎn)出比。
　　8.總結
　　上述方案從防誤操作的強制性與全面性原則出發(fā)，防誤系統在各層保持獨立性的基礎上，實(shí)現了不同層次的全面閉鎖，包含站控層、監控中心/集控中心的順控操作防誤。智能閉鎖單元和常規鎖具的使用實(shí)現了過(guò)程層操作防誤的強制閉鎖功能。此方案在部分智能變電站得到實(shí)施驗證，得到用戶(hù)的高度好評，是目前全面而完善的智能化變電站防誤閉鎖系統解決方案。
　　【參考文獻】
　　[1]國家電網(wǎng)公司《防止電氣誤操作安全管理規定》。
　　[2] 國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準《智能變電站技術(shù)導則》。
　　[3]《國家電網(wǎng)公司2011年新建變電站設計補充規定》。
　　來(lái)源：電力自動(dòng)化產(chǎn)品信息