摘要：目前，南方电网公司在智能变电站建设方面，已具备成熟的自动化技术标准，并且在工程化和实用化上也远远走在世界前列。然而，智能变电站的建设道路上，还存在着很多不足：一是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。还有就是状态检修尚未全面推广，状态评估技术还很落后。本文基于变电站二次海量数据，提出智能变电站运行状况评估方案研究。
关键词：海量数据分析；二次设备评估；智能变电站
一、背景
发展坚强智能电网，已成为我国电网发展的大势所趋。智能变电站作为坚强智能电网建设的重要环节之一，其主要作用是为全网提供标准、可靠的节点支撑。这个“节点”，既包含一次设备及系统，也包含二次设备及系统。
从功能上讲，智能变电站应实现全网运行数据的统一实时断面采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用。
从实现手段上讲，智能变电站要求一次设备智能化，二次设备网络化。
从技术要求上讲，智能变电站需要高可靠性的一二次设备、并通过基于状态研究的全寿命周期综合优化手段对一二次设备进行管理，以使智能电网变得更加坚强。
二、现有技术
随着坚强智能电网的全面建设，智能变电站的技术发展也将日趋完善。南方电网公司也必将在智能变电站方面加强智能设备对电网优化调度和运行管理的信息支撑功能，为电网设备的运行管理提供优化和决策依据。
目前智能变电站已经广泛安装故障录波装置、网络记录分析装置等设备。同时新一代智能变电站的二次设备包括智能组件也已具备设备自检信息。针对新一代智能变电站的上述信息，如果将其从原有站内的“孤岛”信息，提取并储存，形成海量的变电站运行数据信息库，并基于该海量数据对各变电站网络通信及二次设备实时状态进行在线监测和预警，实现对变电站二次设备的评估功能，并为变电站故障后的事故反演及分析提供基础，这将对提高变电站二次设备可靠稳定性，以及有效防止和减少由二次设备系统引起的电网事故起到巨大推动作用。
而基于海量数据分析及状态评估系统的应用，能提高二次系统运行可靠性，减少事故发生。系统可以广泛应用在智能变电站，结合相关风险评估系统，构建电网、一二次设备全方位预警评估系统，具有突破性研究成果，能有效防止和减少电网事故，有显著的社会和经济效益和广泛的推广前景。
三、基于海量数据的智能变电站运行状况评估方案研究
基于提取的智能变电站故障录波装置、网络记录分析装置以及变电站设备自检信息等海量状态量和通信过程信息，依据自动化系统的状态模型，透视二次设备的工作状态，实现二次设备的状态评估。根据实际运行经验以及特征事件的权重和出现频率，对变电站运行状况评估。最终研究设备健康模型以及预警评估算法，针对不同的用户需求、以及不同的评估对象形成不同的状态评估报告。
3.1 网络实时信息的显示
研究对故障录波装置、网络记录分析装置以及变电站设备自检等网络实时信息归类，对变电站网络中发生的通信故障、电网事件、告警信息以及评估结果等网络实时信息进行监测，并将同类信息进行关联。
3.2信息监测的可视化研究
本文提出SVG的形式对当前的网络拓扑图和GOOSE信息二次回路图进行发布，同时支持继电保护信息、网络通信状态、网络实时信息等实时信息的一体化监测。
3.3 综合管理功能
提出本地管理功能和对通信子站的远程管理功能，其中包括对子站设备（故障录波装置、网络记录分析装置以及变电站设备自检子站）进行综合管理，包括：语法模型文件、语义模型文件、应用模型文件的修改与保存，通信规约的统一编号；各个通信子站的相关参数和配置，包括变电站统一编号，通信子站统一编号（以变电站为范围），通信子站记录端口统一编号（以通信子站为范围），每个记录端口所包含的规约以及规约关联的模型文件；变电站内的自动化装置信息（包括主设备信息和从设备信息）和站内通信网络信息，并对自动化装置和站内通信网络信息进行站内统一编号；系统用户等级划分和密码保护等。
3.4 预警功能研究
实时预警功能根据实时在线分析的通信错误信息、应用事件信息、网络状态信息和网络统计信息进行通信和应用功能的实时预警，包括：设备自检信息突变或某一趋势渐变、网络流量突变或向某一趋势渐变，网络协议分布比例突变或向某一趋势渐变，通信终端在线跟踪（某设备长期不通信、出现新设备等），网络拓扑结构在线跟踪（监视交换机的工作状态），网络攻击行为预判等。
主要研究在实时在线分析的基础上，依据相关故障特征和经验总结，预判设备状态、网络或设备的通信状态将发生何种变化，并给出相应的告警，做到故障还未发生即被发现，减少通信故障对变电站自动化系统运行的影响。
3.5 评估功能研究
阶段评估功能根据重要的错误、应用事件、网络状态以及预警信息，并根据设定的时间段对通信进行评估，产生评估报告。评估的对象可以是整个变电站或通信网络，也可以是具体的IED装置、监控后台、远动主机或交换机等（如图所示，变电站分层分级评估模型）；评估的时间段也可以灵活设置，可以分为日报、周报、月报等。根据二次设备健康模型，对不同的受阅对象提供不同格式的评估报告，以满足不同的层次需求，并提供相应的检修策略，辅助检修。
3.6 主站海量实时数据的高效处理与存储
由于二次系统信息量大、信息计算需求高，实现海量实时数据的高效处理与存储平台，是本文研究的基本，从而实现对全网变电站网络通信状态以及二次设备信息快速存储和访问。实时掌握运行过程中的各个环节，为新一代智能变电站运行状态评估及事故反演方案研究稳定运行提供强大的数据支持。
四、总结
基于海量数据的智能变电站运行状况评估方案研究的目标旨在采集故障录波装置、网络记录分析装置以及变电站设备自检信息，对变电站运行状态进行实时评估；同时形成基于海量实时运行数据信息库，进行智能变电站事故反故障反演与分析方案，真实复现故障时网络与设备的实际情况，为故障后事故分析奠定基础。
参考文献：
[1] 金乃正，张亮，章坚民；数字化变电站智能设备及网络在线监测与状态评估系统 . [J]机电工程，2015
论文作者:樊国盛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：变电站论文; 设备论文; 智能论文; 信息论文; 实时论文; 电网论文; 状态论文; 《电力设备》2018年第26期论文;