山西超特高压电网自动化信息智能模式分析

侯超军

(山西超(特)高压输变电分公司，山西 太原 030032)

0 引言

山西电网通过1 000kV特高压电网与华中电网连接，同时有多条500kV线路与河北与华北电网连接，山西超高压变电的安全稳定运行直接关系山西乃至华北电网的安全稳定运行，同时由于山西地理条件决定它南北跨距很大，而且山西境内多山。在这样的地理条件下，如何快速准确的监测设备的安全运行状态、如何更好的提供相关数据信息，对电网的安全运行将是至关重要的问题。本文从几个方面详细阐述了如何获取信息的途径和信息化的构架，对山西电网的信息化、稳定运行起到良好的作用。

1 调控中心数据信息综述

调控中心全景监测系统的建立，致力于构造一个主要服务于生产管理人员和调控中心运维人员，同时辅助服务检修和试验人员的变电安装生产管理信息监控中心和调控平台。通过该平台实现变电站和线路在线监测系统、调控中心SCADA系统、生产管理系统等系统数据共享，进而实现对电力生产相关数据的综合利用，为服务主体提供多维度、多方位的数据视图和综合数据展现与分析。

建设具有调度、监控、应急指挥各项功能的技术支持系统，调控中心推广应用了输电线路安全在线预警监测、设备智能化监控技术、故障信息系统、应急抢修GPS系统、电网GIS空间信息系统、无人气象站等先进的技术信息保障。通过图像视频等可视化技术，实现“三远”(输电线路无人工远程巡视，继电保护、故障录波装置、输电线路精确故障定位系统的信息远传，设备图纸的远程调用)，达到信息快捷交换、共享以及运行环境参数的移动监测功能[1－2]。

2 输电设备监控系统

输电线路监控系统包括多个系统分析信息集成，包括输电线路在线监测系统、电网空间GIS系统、覆冰在线监测系统、无人气象站等数据分析系统。

2.1 智能电网状态监测中心日常监测功能

在线监测系统:配置两台机、两面屏，包括输电线路在线监测(晋东南长治1 000kV特高压在线监测、500kV锦忻石输电线路在线监测)、变电设备状态监测中心。

晋东南长治1 000kV特高压在线监测:

设置一台机、一面屏。本系统能够全方位、多途径、实时地浏览和监测线路的运行状态。主要呈现输变电线路状态监测中心需要呈现的内容，用于显示长南一线线路的在线监测数据(包括:输电线路图像/视频监控、二维输电线路GIS图形展示)。目前1 000kV长南一线线路上安装有包括有视频、覆冰、气象、风偏、杆塔倾斜、微风振动、舞动和绝缘子盐密等多种类型的在线监测设备[3－4]。

通过该系统，可以方便、快捷地通过杆塔定位、分类查找等多种形式获取到相应的在线监测信息。同时，针对杆塔倾斜度、覆冰厚度、风速、绝缘子风偏角度这些线路监测的敏感、关键值，系统还提供了图像、短信、分级等多种形式和方式进行预警，使相关人员能提前做好一系列的应急准备，为线路的安全运行提供了保障。

系统部署方式结构如图1。

本系统在三维空间地理数据的支持下，集成包括远程图像、绝缘子污秽、导线覆冰、微气象区等多种实时监控数据，同时结合专家知识库和各种修正理论模型，能快速实现灾害预报，同时将电网规划设计、施工过程中的各种数据资源，如:遥感影像、地理信息、设计档案、施工过程控制档案、各种照片、运行维护记录等，整合到一个平台系统之中，形成一个具有开放性标准化数据接口、统一数据管理、统一监测设备数据标准的平台。500kV锦忻石输电线路在线监测:目前主机及屏与特高压在线监测共用。本系统能够全方位、多途径、实时地浏览和监测线路的运行状态。用于显示忻石Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ线、锦忻Ⅰ、Ⅱ线、府忻Ⅱ线国网线路的在线监测数据(包括:输电线路图像/视频监控、二维输电线路GIS图形展示)。

图1 特高压在线监测系统结构

2)电网GIS空间信息服务平台

应用电网GIS平台提供的电网模型构建和电网资源管理功能，实现对电网中输变电设备、通信设备和计量装置等电网资源的台帐信息、空间位置信息和电网拓扑信息的统一维护和管理，构建统一的数字化电网;基于该数字化电网模型开展相关的业务应用，提升电网的精益化管理水平[5]。

2.2 输电线路覆冰在线监测预警系统

输电线路覆冰在线监测预警系统数据监测设备将自动监测导线覆冰后的重量变化、环境温度、湿度、雨量、风速、风向、气压及现场图像等信息，，由监控中心专家软件根据建立的各种覆冰厚度计算、导线风舞仿真以及覆冰厚度增长率计算等模型来实时分析导线覆冰及风舞情况，及时给出除冰预警信息，预防铁塔、输电线路的覆冰到不可承受的重量，及时安排维护人员现场进行除冰，避免重大事故的发生，真正做到事故防患于未然[6－7]。

系统组成:

整个系统主要三大部分组成:数据采集部分、无线传输部分、监控数据中心部分。数据采集部分采用覆冰信息采集设备。数据传输部分借助中移动无线GPRS/CDMA网络平台做为传输媒介，只要有手机信号的地方就可以进行无线传输。监控数据中心采用Internet专线接入，有固定IP地址，前置机、数据库及图形操作软件等组成。

输电线路覆冰GPRS/CDMA在线监测系统组网如图2所示。

3 变电设备智能监控系统分析

山西长治1 000kV特高压站、500kV变电站(开关站)目前处于有人值守的运行方式，全部采用微机自动化后台系统，站内的自动化设备全部与保护设备相联系，通过小室内的接口装置与计算机室的公用接口装置相联系，把所有信号传到后台系统，保证后台系统的信息实时性、准确性，同时通过调度数据网将数据信息上传到超高压调度，实行远传监控。

图2 输电线路覆冰GPRS/CDMA在线监测系统

变电设备智能监控系统包括:设备智能化监控技术、故障信息系统、继电保护的信息远传，设备图纸的远程调用、变压器油色谱绝缘在线分析系统，一次设备红外成像色谱分析系统等。

3.1 变电站故障信息分析系统

故障分析系统目前采用上海许继公司故障信息分站系统，系统由数据服务器、通信服务器、工程师站以及相关配套设备组成。数据服务器采用单机、单网方式运行，值班工作站和保护工作站作为数据服务器的客户端，供值班员和继电保护人员使用[8－9]。

分站系统可以与不同厂家、不同型号的子站系统进行通信，通讯网络采用电力调度数据网或者专用2M通道方式。可以通过主服务器查询各子站保护动作/告警信息、保护开关量/软压板信息、保护定值、实时模拟量、保护及录波器录波文件、子站与微机装置通讯信息、子站与主站通讯等信息。在远方能够实现所有异常分析，保证电网设备下运行良好。

图3 故障信息分站系统拓扑图

故障信息分站系统拓扑如图3所示。

3.2 无人值守变电站模式

目前公司系统采用南瑞科技OPEN－3000系统，系统设计遵循 IEC 61970规约，所提供的系统管理、商用数据库、实时数据库、人机界面、权限、告警、多上下文支持、CASE管理等全面的服务为应用功能的实现提供了强大的技术支持，并且可以单独或同时支持 EMS、DMS、WAM S与公共信息平台等应用系统，主要包含SCADA、FES、PAS等诸多应用子系统。可以实现对无人值班变电站的综合管理及远程操作和控制[10]。

3.2.1 FES 系统

FES系统作为OPEN－3000系统中实时数据输入、输出的中心，主要承担了调度中心与各所属厂站之间、与各个上下级调度中心之间、与其它系统之间以及与调度中心内的后台系统之间的实时数据通信处理任务，也是这些不同系统之间实时信息沟通的桥梁。完成系统信息交换、命令传递、规约的组织和解释、通道的编码与解码、卫星对时、采集资源的合理分配等任务。

3.2.2 SCADA 系统

SCADA是EMS系统的基础应用，由前端数据采集装置和I/O节点、SCADA节点、网络通讯节点、历史节点组成。主要实现以下功能:数据处理、数据计算与统计考核、控制和调节、人工操作、事件和报警处理、拓扑着色、趋势记录、事故追忆及事故反演等。实现完整的、高性能的实时数据采集和监控，为系统提供全方位、高可靠性的数据服。

3.2.3 web 发布系统

用SCADA/WEB监控一体化设计，既是一个实时运行系统又是一个WEB信息发布系统，它将500kV变电站运行实时信息以WEB方式实时发布，供企业管理者及相关部门通过局域网用浏览器进行监视和浏览。

整个系统主要采用Internet/Intranet技术，由实时数据接收服务、实时数据服务、Web服务，以及防火墙等功能模块组成，以电力数据交换网络为基础，信息由Web服务器向各有关部门发布，各有关部门的用户只要通过Web浏览器就可以获取所需的实时运行信息，并能方便地查询历史纪录信息。

3.2.4 系统网络结构

OPEN3000系统网络拓扑如图4所示。

图4 0PEN3000系统网络拓扑

3.2.5 变压器油色谱分析监测系统

这套系统基于全面的信息分析，实现设备隐患排查的及时预警，提高集控中心设备故障预防能力，为设备检修人员进行预防性维护和计划检修工作提供完整的信息支撑。

4 结束语

建立多数据集成模式下的电网分析、应用系统，能够合理快速分析电力系统中实时运行状况，同时对系统异常下的多实时数据进行分析，提供正常或异常下的多个数据分析，保证系统稳定运行。

调控中心运用多信息系统与软件分析，及时对各种系统运行状态实时监测，同时利用全景状态监测系统作为设备状态监测和各类相关数据集中展现的平台，一方面能在发现设备隐患时及时告警，及时指导检修处理工作的开展、避免事故的发生;另一方面为设备运行状态和健康状态的实时监测、为设备的故障分析、技术措施的研究、制定检修处理方案等提供有力的信息化数据，从而有效地提高设备的故障预防能力，为设备检修人员进行预防性维护和计划检修工作提供完整的信息支撑平台。

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