基于大数据分析平台的变电站直流系统风险评价

王英会

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。在变电站中，直流系统通常由蓄电池、充电机、监测单元、馈线及网络四部分组成，为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路提供可靠的直流电源。即使在全站停电的情况下，仍能保证继电保护装置、自动装置、控制及信号装置和断路器的可靠工作。可见，直流系统可靠与否对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是保证电网本质安全的关键环节。本文就基于大数据分析平台的变电站直流系统风险评价展开探讨。

关键词：直流系统;风险评价：大数据

引言

流系统可靠与否对变电站的安全运行起着至关重要的作用。加之，无人值班变电站对直流系统远方监视和日常维护管理要求更加严格。因此，加强无人值班变电站直流系统远方监视和信号分析，针对直流系统远方监视过程中主要问题，进行风险分析并制定相应防范措施，对加强变电站整体风险防控水平有着重要意义。

1变电站直流系统概述

变电站直流系统主要组成包括以下几部分：其一是高频开关电源整流模块;其二是微机绝缘监测设备;其三是蓄电池组等。通常会通过模块式的管理模式对直流系统进行运行管控，主要方式是由监控系统对各个模块运行数据进行及时的监控和收集，并有效调节直流系统的运行方法，最终实现对直流系统的有效管控。在变电站运行方式发生变化的时候也不会受到影响，并且在外部交流电因发生故障不能正常供电的时候，直流系统可以通过内部蓄电池为设备提供可以供其正常运行的直流电源。

2变电站直流系统构成与特点

变电站的直流系统主要由直流电源、直流母线、直流馈线及监控单元、绝缘监察装置组成，其中直流电源包括蓄电池及其充电设备。其中，蓄电池、充电装置、馈线网络和监测单元等模块容易出现故障和异常。监控主要是负责远方监视直流系统4个主要模块的运行情况。（1）充电模块。将站用变或外接站用电提供的交流电整流成直流电，主要实现正常负荷供电及蓄电池的均/浮充电，常采用高频开关电源，一般由多组充电单元并列运行，采取N+1模式，1个模块作为备用。（2）蓄电池组。作为直流系统的储能元件，现常采用多组阀控式密封铅酸蓄电池串联组成，将电能与化学能相互转化，平时处于浮充电备用状态，在交流失电/事故状态、大电流启动等情况下，蓄电池是负荷的唯一直流电源供给，一般要求事故情况下能独立为变电站直流设备供电2h。（3）馈线及网络。直流馈线指直流馈线屏至直流小母线和直流分电屏的直流电源电缆，由于变电站直流用电设备多、分布广泛，直流馈线及网络复杂，主要有环形供电方式和辐射供电方式。（4）监控单元。对直流系统进行监控管理，负责对直流电源充电装置的交直流电压、直流输出电流和蓄电池电压等电气参数进行测量、显示和控制的装置，负责采集监测各直流模块运行情况，及时将故障异常情况报警及上传远方监控中心。

3基于大数据分析平台的变电站直流系统风险评价

3.1基于PMS数据的设备状态评价

直流设备状态评分是指通过采集电力设备状态量的参数，根据预先制定的评分规则计算直流设备的状态量评分。直流设备的状态评分满分为100分，然后根据计划检修例试的情况，给出该设备的历史运行情况评分，如不满足设备状态运行要求，则根据评分规则相应扣分，需要指出的是，状态评分指标的取得是运维检修人员将历史评价结果直接录入电力生产管理系统（PMS）系统的，反映的是直流设备截止最近一次检修时的运行状态。

3.2开发直流电源故障智能分析辅助决策系统

直流电源故障智能分析辅助决策系统需要在采集故障信息的基础上对直流系统进行故障建模及分析，要能准确及时地对直流电源系统的异常及故障情况做出分析，并根据分析结果发出告警或警示，分析结果以图形、文本等方式展示出来，通过监测分析，可判断出直流斩波器、硅链等稳压、调压设备的特性是否满足直流系统的运行要求;可以监测在蓄电池转供期间，特别是在出现保护装置动作等大负荷状态时，各蓄电池所表现出的容量情况及母线电压的波动情况，以判断蓄电池容量是否满足运行要求，在容量不满足运行要求时能及时发出告警信息;直流系统绝缘监测装置在进行接地检测时，由于平衡回路的切换，将会造成直流系统对地电阻和对地电容的变化，通过在直流系统绝缘监测装置检测动作时同步检测对直流系统的扰动情况，可以鉴别出直流系统绝缘监测装置的原理及特性是否满足直流系统的运行要求。其中，数据采集层实现的功能是使用TCP/IP通信收集前端数据采集装置上传的数据，并将系统的控制指令发送給前端采集装置，从而实现系统软件与前端装置之间的数据交互。采集层监控每台采集装置的工作状态、网络情况，并将数据传输给数据管理层。数据管理层主要功能有数据的预处理、数据计算、数据校验及纠错、数据库管理等。数据管理层将采集层的数据全部整理完成，录入数据库的同时为故障诊断层提供有效的数据。故障诊断层是软件的核心部分，涉及直流系统的故障诊断方法。故障诊断层根据数据管理层提供的数据及设定的参数分析出各个直流系统目前的工作状态是否良好，从而判断系统是否进入高速采集模式;同时，故障诊断层将根据采集数据的变化趋势对直流系统故障状态提前预警。展示层为操作展示层，系统利用Web进行信息展示及操作。

3.3直流设备运行风险评价系统

从监控告警信号的角度，评价直流系统运行健康状态的评价指标诸多，比如直流设备状态检修评分、直流运行缺陷程度，但目前仍没有一套合理的评价体系与方法来评价直流系统的运行风险。本文在OMS/PMS/EMS统计结果的基础上，获取直流设备监控状态评价的初始数据，通过将数据归一化处理，运用合理的评价方法，评估变电站直流设备的健康状态，从监控角度提出风险预警。针对每个变电站的直流系统，在直流系统评价指标的底层数据收集后，根据直流系统评价指标体系，计算变电站直流系统健康状态。（1）直流系统监控信息。该栏数据来源为OMS，展示界面中右侧部分为模块的查询条件区域，查询条件分为开始时间、结束时间（默认开始时间与结束时间相差一个月）、地区和电压等级，选择好相应的条件后，点击确定按钮，将会在展示界面中展示相应条件范围内的统计数据。（2）告警统计。该栏数据来源为EMS，展示界面中右侧部分为模块的查询条件区域，查询条件分为开始时间、结束时间（默认开始时间与结束时间相差一个月）、地区、电压等级和排名（排名主要是用来控制展示统计条件内，前10、20、30名等变电站的数据显示）。选择好相应的条件后，点击确定按钮，将会在展示界面中展示相应条件范围内的统计数据。（3）PMS数据统计。该栏数据来源于PMS，展示界面的右侧部分为模块的查询条件区域，查询条件分为时间（默认时间为当月，且时间不可更改）、地区和电压等级。选择好相应的条件后，点击确定按钮，将会在展示界面中展示相应条件范围内的统计数据。

结语

直流系统可靠与否对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是保证电网本质安全的关键环节。一方面，直流系统由于设备繁多，分布分散，与直流系统健康状态相关联的数据颇多，很难通过远程监视保证其运行可靠性。另一方面，直流系统的维护和检修都是按照一定的电力检修体制计划检修，很难“按需检修”。为准确评估直流系统运行状态，有必要建立一套合理的直流系统风险评价体系。

参考文献

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