智能箱式变电站运维技术支持系统

智能箱式变电站运维技术支持系统

陈水华

陈水华

（广东电网有限责任公司东莞供电局523000）

摘要：随着人类社会的发展不断加快，电力行业进入了信息化时代，同时也面临着能源问题、环境污染等各种挑战，对智能电网的建设要求更高。在智能电网的发展过程中，智能箱式变电站始终扮演着重要角色。作为配电网络中深入负荷中心的重要传输节点，对智能箱式变电站进行智能化与信息化的运维管理显得尤为关键。目前针对智能箱式变电站实现监控管理的运维系统研宄不够完善，很多系统仅仅具有基础功能或相对简单的高级功能模块，无法充分利用智能箱式变电站采集的各类数据，也无法对智能箱式变电站集群进行统一运维管理。因此，研宄面向智能箱式变电站集群，具备基本功能及多种高级功能于一身的高度智能化、信息化的运维技术支持系统，具有非常重要的理论意义和工程利用价值。

关键词：智能；箱式变电站；运维技术

引言

进入２１世纪以来，随着我国社会和经济高速发展，同时也给电力行业带来了机遇与挑战。一方面，面对环境恶化与能源危机的问题，电网需要配合电力体制改革，实现大范围的资源优化配置，提升整体运行效率与可靠性，适应能源结构的调整；另一方面，随着以数字化和网络化为特征的信息时代到来，发输配电、通讯、物联网和互联网等技术的提高与革新，使以上问题的解决在技术层面上有了保障。因此，智能电网应运而生。智能电网是将量测技术、通信技术和控制技术等与物理电网紧密结合所形成的智能型电网。其可以充分满足用电需求与环保要求，促进资源的整合配置，符合电力市场体特点，保证电网运行的安全性、可靠性和经济性。信息化和智能化是智能电网重要的特点之一。为加强电网智能化、信息化，必须充分利用“互联网＋”、大数据等新技术，推动能源流和信息流的深度融合，保证电网信息实时接收与反馈，改进用户供电网络的运营战略，为用户提供智能控制、需求响应、交易预测、数据价值挖掘等服务。同时还必须对耗能设备和配电设施进行专门的智能管理和维护，以提供准确的故障诊断和状态检测服务，提高用户用电的可靠性，保障用电安全。

1智能箱式变电站的特点及优势

智能箱式变电站简称智能箱变，作为电网中的连接节点，用来变换电压、汇集和分配电能。智能箱变是受电、变电和配电一体化的成套设备，具有结构紧凑、体积小，可深入用电负荷中心，便于向高效率、低污染、美观化、无人化、智能化、信息化的方向发展。目前，智能箱变广泛用于居民生活、办公写字楼等１０／０．４ｋＶ配电系统，向用户供电。在全面建成智能电网的要求下，智能箱式变电站作为其中实现电能传输、转换和分配的关键成套设备，扮演着越来越重要的角色。智能箱式变电站在智能电网的应用中，相比传统变电站的优势主要体现在以下方面：（１）节约空间和建造成本。箱式变电站在结构上采用紧凑型设计，将变压器本体放入封闭的外壳箱体，整体占地面积很小，大大节省了空间。该特点从结构层面为智能箱变深入用电负荷中心打下基础。（２）安装方便。由于智能箱变整体在制造厂已经过调试并检验合格，只需将整套合格箱变安装在要求的地点，经过现场调试即可投入使用。该特点使安装时间和人力成本都大大减少，具有一定的经济性。（３）安全可靠性高。与传统变电站相比，智能箱式变电站在结构上多了一个封闭外壳。该壳体一般具有较高的防护等级，可达到ＩＰ２Ｘ和ＩＰ３Ｘ级甚至更高。将变压器等设备放入该壳体后，可减少外界环境的影响，防止设备电能传输和绝缘性能的下降，从而保障供电可靠性。从安全角度考虑，由于箱体外部没有裸露的带电部分，不会因为外物触电引发危险或短路故障，内部高压与低压部分均安装了保护装置，因此保证了供电的安全。

2智能箱式变电站运维技术支持系统方案及实现

2.1信息管理功能需求

信息管理功能主要包括用户注册、用户权限设置以及用户的信息维护等。在用户权限设置功能中，需将运维系统包含的用户分成三种等级，即超级用户（高级管理员）、高级用户（低级管理员）和普通用户。对应图２．３的系统组织结构图，供电公司的运维监控室属于超级用户，行使高级管理员的功能，对于下属地区所有的智能箱变均能进行监控管理。同时还负责对下一级用户进行权限分配管理。各个公司、小区、学校等所属运维部作为高级用户，行使低级管理员功能，对属于它们使用下的所有智能箱变进行统一监控管理，同样可对下一级用户进行授权等操作。对一些有特殊需要的用户，可将其设置为普通用户，仅具备查看所用智能箱变实时数据及历史数据等权限。用户的信息维护功能主要包括用户名更改、密码更改等.

2.2监控管理功能需求

该功能需求的基础部分为智能箱式变电站各类运行数据的实时监测。当出现电压异常警报、电流异常警报等状况时，运维系统可将情况通过运行界面及时提示给运维人员。运维人员再根据实际情况进行相应处理，严重故障下及时由系统自动处理或运维人员远程处理，瞬时故障下可以仅进行故障记录存档，非严重故障下则由运维人员派检修人员去现场查看并完成操作。若出现一些极端情况，需要对部分负荷进行必要切除，运维人员可根据用户负荷的重要程度，进行相应的切负荷操作。当需要恢复被切除负荷的运行时，运维人员在保障安全的情况下，可通过远程操作恢复负荷。为全面对运行中的智能箱式变电站进行评估，在监控管理功能的需求中加入了智能箱式变电站健康状态评估功能。该功能充分利用了运维系统中关于智能箱变的各类数据，可以及时得到箱变当前的健康运行状况，从而对可能出现的故障等问题进行提前预防与消除，保证智能箱变运行在更加安全稳定的状态中。

2.3数据特性要求

运维系统要求数据的实时性和准确性。智能箱式变电站上的智能采集终端模块保证了数据的高精确度，同时其与运维系统的配合也满足了数据的实时性要求。但随着智能箱变投入使用数目的增加，数据量也会随之增大，部分地区受限于服务器数量可能会增加操作的响应时间。由于底层采用ＤＴＵ设备传输数据，所以各类数据上传的响应时间等也会受到信号及网速的制约，可考虑采用光纤通信等方式进行信号传输，以保证数据的实时性。

结语

作为深入负荷中心的配电节点，智能箱式变电站在智能电网的建设中始终扮演着重要角色，实现对智能箱式变电站的信息化与智能化建设亦成为智能电网发展的目标之一。本文以加强智能箱式变电站的智能运维管理为目标，构建了智能箱式变电站运维技术支持系统，通过该系统的各种基本功能及髙级功能完成对智能箱变的运维管理工作。在该系统的管理运行下，智能箱变在电网中具备了更加坚强稳定可靠安全高效的性能。本文的具体成果如下：（１）从智能箱式变电站层面出发，给出了智能箱变与运维系统的组网方案。在此基础上，针对智能箱变在电网中的功能特点，分析了智能箱变的运维管理模式。（２）建立了基于长短期记忆网络（ＬＳＴＭ）的短期负荷预测模型，并与基于传统Ｅｌｍａｎ神经网络的短期负荷预测模型进行对比，本文的模型预测效果更优。然后将该模型加入运维系统中，实现系统对智能箱变负荷的预测分析。（３）在运维系统实现短期负荷预测功能的基础上，提出了基于短期负荷预测的智能箱变运行组合优化方法。该功能面向智能箱变集群，通过建立目标节能函数与实施组合优化策略，减少变压器的空载损耗、负载损耗，保证供电可靠性与安全性。

参考文献：

[1]林宇锋，钟金５吴复立.智能电网技术体系探讨［Ｊ］．电网技术，２００９，（１２）：８－１４．

[2]钟金，郑窖敏，杨卫红，吴复立？建设信息时代的智能电网［Ｊ］.电网技术，２００９，（１３）：１２－１８