智能变电站关键技术应用研究毕业设计论文(编辑修改稿)

智能变电站关键技术应用研究毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

实时监控、进而实现电网设备可观测、可控制和自动化是智能设备的核心任务和目标。 《高压开关设备智能化技术条件》、《油浸式电力变压器智能化技术条件》对～次设备智能化做了相关规定。 在满足相关标准要求的情况下，可进行功能一体化设计，包括以下三个方面：① 将传感器或／ ,u执行器与高压设备或其部件进行一体化设计，以达到特定的监测或／ ,u控制目的；② 将互感器与变压器、断路器等高压设备 进行一体化设计，以减少变电站占地面积；③ 在智能组件中，将相关测量、控制、计量、监测、保护进行一体化融合设计，实现一、二次设备的融合。 智能设备与顺序控制 实现智能化的高压设备操作宜采用顺序控制，满足无人值班及区域监控中心站管理模式的要求；可接收执行监控中心、调度中心和当地后台系统发出的控制指令，经安全校核正确后自动完成符合相关运行方式变化要求的设备控制，即应能自动生成不同的主接线和不同的运行方式下的典型操作票； 自动投退保护软压板；当设备出现紧急缺陷时，具备急停功能。 2． 智能变电 站应实现的高级功能 智能变电站戍实现的高级应用功能包括：设备状态监测、基于多信息融合技术的综合故障诊断、防误功能扩展应用、智能告警及事故信息综合分析决策、智能操作票系统等。 2． 设备状态监测 智能变电站关键技术应用研究 9 智能变电站设备实现广泛的在线监测，使设备状态检修更加科学可行。 在智能变电站中，可以有效地获取电网运行状态数据、各种智能电子装置的故障和动作信息及信号同路状态；减少了智能变电站中二次设备状态特征量采集上的盲区。 但就目前的在线监测发展水平来看，尚不具备实现囊括所有设备在内的全面在线监测的可能性，对变电站内主要一次设 备采取有针对性的在线监测技术可取得较好的投资效益。 对主变、 HGIS／ GIS、避雷器等设备实现在线监测，监测的参量主要为主变油色谱、 HGIS／ GISSF6 气体微水和局部放电、避雷器泄漏电流、次数等。 信息融合又称数据融合，是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。 多信息融合技术从多信息的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在联系和规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有用的成分，最终实现信息的优化。 数据融合也为智能信息处理技术的研究提供了新的观念。 状态监测与诊断系统是一套变电 站设备综合故障诊断系统 (见图 2)，依据获得的被监测设备状态信息，采用基于多信息融合技术的综合故障诊断模型，结合被监测设备的结构特性和参数、运行历史状态记录以及环境因素，对被监测设备工作状态和剩余寿命做出评估。 2． 防误功能扩展应用 智能变电站主要采用了以下防误闭锁的关键技术： (1)相对于常规变电站的防误闭锁，智能变电站增加了监控中心层面的防误闭锁逻辑。 (2)顺序控制操作方式，所谓顺序控制是指通过监控中心的计算机监控系统下达操作任务，由计算机系统独立地按顺序分步骤地实现操作任务。 全站所有隔 离开关、接地开关防误操作方式为：远控、近控均采用逻辑防误加本间隔电气节点防误。 其中逻辑防误通过 GOOSE 传输机制实现，取消常规 HGIS 和 GIS跨间隔电气节点闭锁回路，通过 GOOSE 信息实现跨间隔操作的闭锁。 2． 智能告警及事故信息综合分析决策 智能变电站监控系统上安装有智能告警及事故信息综合分析决策系统 51，对信号进行分类显示处理，提取故障报警信息，辅助故障判断及处理 (见图 3)。 根据变电站逻辑和推理模型，实现对告警信息的分类和信号过滤，对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理，自动报告变电站异常并提出 故障处理指导意见，为主站提供智能告警，也为主站分析决策提供事件信息。 智能变电站关键技术应用研究 10 系统根据告警信号重要性，将每个告警信号进行定义，标注出重要等级，以实现告警信息可按分类分页显告警实时显示窗口可由多个页面组成：时序信息、提示信息、告警信息、事故及变位信息、检修信息、未复归告警信息。 另外，告警信息可按厂站或间隔进行过滤，即只显示某个厂站或间隔的信息。 2． 智能操作票系统 智能操作票系统应当包含顺序控制软件和五防联闭锁软件的功能。 智能操作票系统可以充分利用平台提供的各项功能以及服务，共享实时 SCADA 模型及图 形，保护模型，并实现实时态和模拟态数据可靠隔离，保证了整个过程的安全、实时、可靠。 系统基于网络拓扑的接线模型识别，开票规则的用户自定制，操作票的智能推理，业务表单的自由定制，多种开票方式的灵活切换，操作票生命周期的全过程管理；采用彻底的图票一体化技术，即图中开票、票中执行，提高了操作票整个运转生命周期的可视性以及直观性；严格地基于系统拓扑五防的校验机制以及完善的权限管理机制。 保证整个过程的实时、安全、可靠。 电压无功自动分析控制 电压无功控制系统将区域子系统电压控制作为第二级控制，以子系 统的电压合格、经济和最少操作次数为目标，实现子系统内上下级变电站之间的智能协调控制，实现子系统内各变电站之间的智能协调控制。 无功电压自动控制系统首先从调度自动化系统采集数据，送入电压分析模块和无功分析模块进行综合分析，形成变电所主变分接头调节指令、变电所电容器投切指令、多主变经济运行指令，交由调度中心或集控中心控制系统执行。 智能变电站运行管理中的几点思考 当前电力系统中相当一部分的变电站还是实行有人值班、设备定期检修的模式。 智能变电站的建设与发展无疑给广大从事电力设计、安装、调试、检修、运行人 员带来挑战。 变电站安全运行将直接影响电网的稳定性，为确保其安全运行，应从以下几个方面考虑： (1)智能变电站设备检修，应能依托顺序控制及工作票自动管理系统， 自动生成设备和网络的安全措施卡，指导检修设备进行可靠、有效的安全隔离。 (2)工作票自动管理系统应能根据系统方式的安排和调度员的指令，自动生成相关内容和步骤，并能与顺序控制步骤进行自校核和自监控。 (3)通过在线监测和实时分析诊断等技术，能对站内主要设备健康状况进行监测。 建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各高级应用子系统进行统一、智能变电站关键技术应用研究 11 标准化、规范化的数据存 取访问及向调度系统进行上送。 其中，信息一体化平台作为未来变电站的信息出口，可用于变电站的监视与控制，安装于安全一区；为了确保变电站的安全性要求，信息一体化平台独立于目前的监控系统，其实施不影响站内设备正常的运行和控制。 (4)明确智能辅助控制系统的功能，研究相关实现技术。 智能变电站在当今电网生存的优势 智能变电站是智能电网的重要内容，变电领域的发展重点是智能变电站，智能变电站对智能电网的建设将起到先驱作用。 智能变电站的主要优势： 光纤代替电缆，设计安装调试都变得简单模拟量输入回路和开关量输入输出回路都被通信网络所取代，二次设备硬件系统大为简化统一的信息模型，避免了规约转换，信息可以充分共享可观测性和可控性增强，产生新型应用：如状态监测、站域保护控制主要体现在以下几个方面：引进了电子式互感器、合并单元智能终端、交换机等新装置；采用了 IEC 61850 标准、 IEEE 1588 新标；其中继电保护系统、通信网络结新体系结；同时研发了一些新功能。 而智能变电站本质优点主要体现在：过程设备数字化，主要为电子式互感器 /合并单、智能终；信息传输的网 络 化，主要为 IEC 61850 标及网络通信技术。 3 智能变电站技术现状 智能变电站的特征 到目前为止，对于智能变电站并尚没有统一的明确定义，但“以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用”这些智能变电站基本认识在学术界和工程界已达成共识。 剖析我国智能电网发展目标和基本技术特征，从中可以进一步理解智能变电站的技术内涵。 信息化是坚强智能电网的基本途径，体现为对实时和非实时 信息的高度集成和挖掘利用能力；数字化是坚强智能电网的实现基础，以数字化形式清晰表述电网对象、结构、特性及状态，才能实现各类信息的精确高效采集与传输；自动化是坚强智能电网发展水平的直观体现，依靠高效的信息采集传输和集成应用，实现电网自动运行控制与管理水平提升；互动化是坚强智能电网的内在要求，通过信息的实时沟通及分析，实现电力系统各个环节的良性互动与高效协调，提升用户体验，促进电能的安全、高效、环保应用。 智能变电站关键技术应用研究 12 按照坚强智能电网要求，目前变电站自动化系统信息共享程度较低，综合利用效能还未充分发挥；设备检修模式较为落后 ，需要加快由定期检修向状态检修过渡；一次装备的智能化技术水平有待提高。 因此，建设智能变电站应着重于三个方面：智能一次设备；信息共享；在线监测。 智能变电站的智能主要体现在两个方面 [5]，即智能设备和智能高级应用。 所谓智能设备，是指一次设备和智能组件的有机结合，其中，智能组件是二次设备的统称，包括测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端等，也可以是几个装置的集合，如 GIS 汇控柜、屏柜等。 这些智能组件就像一次设备的“管家”，帮助一次设备做好传输和分配电能的工作，还具有测量、控制、保护、计量等功能。 智能变电站的第二个特点是智能高级应用。 目前，传统的变电站已经实现了自动化，但是相对于调度机构来说很 “听话”，也是被动的，智能变电站可以与调度机构友好互动。 因为智能组件的广泛应用，智能变电站采集的数据是全景式的，因而信息量非常大，但是这些数据不是不加分析就传输给电网调度机构，而是通过站内的信息一体化平台以及变电站自动化系统高级应用模块，对数据进行初步的挖掘、分析，实现智能告警、顺序控制、设备状态可视化、事故综合分析决策等。 比如，通过对变压器在线检测的运行数据进行分析可发现设备存在的隐患，系统会进行统计评 估，对越限值发出告警信息。 智能变电站强调全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化。 此外，还具有功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等显著技术特征，易扩展、易升级、易改造、易维护，被认为是变电站发展历史上的一次革命。 智能变电站的结构 智能变电站以智能一次设备和统一信息平台为基础，通过采用先进的传感器、电子信息、通信控制、人工智能等技术。 实现变电站设备的远程监控、程序化运行控制、设备状态检修、运行状态自适应、智能分析决策、网络故障后的自动重构以及与调度中心信息的灵活交互。 高压设备是电网的 基本单元，高压设备智能化 (简称智能设备 )是智能电网的重要组成部分，也是区别传统电网的主要标志之一，智能设备是附加了智能组件的高压设备，智能组件通过状态感知和指令执行元件，实现状态的可视化、控制的网络化和自动化，为智能电网提供最基础的功能支撑，智能设备不仅仅是测量与控制方面的技术革新，对变电站设计、电网运行、乃至高压设备本身的技术发智能变电站关键技术应用研究 1。