基于大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的變電站直流系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

王英會(huì)

摘要：近年來(lái)社會(huì)用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。在變電站中，直流系統(tǒng)通常由蓄電池、充電機(jī)、監(jiān)測(cè)單元、饋線及網(wǎng)絡(luò)四部分組成，為控制信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器跳合閘操作回路提供可靠的直流電源。即使在全站停電的情況下，仍能保證繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、控制及信號(hào)裝置和斷路器的可靠工作?？梢?jiàn)，直流系統(tǒng)可靠與否對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是保證電網(wǎng)本質(zhì)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文就基于大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的變電站直流系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng);風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：大數(shù)據(jù)

引言

流系統(tǒng)可靠與否對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。加之，無(wú)人值班變電站對(duì)直流系統(tǒng)遠(yuǎn)方監(jiān)視和日常維護(hù)管理要求更加嚴(yán)格。因此，加強(qiáng)無(wú)人值班變電站直流系統(tǒng)遠(yuǎn)方監(jiān)視和信號(hào)分析，針對(duì)直流系統(tǒng)遠(yuǎn)方監(jiān)視過(guò)程中主要問(wèn)題，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析并制定相應(yīng)防范措施，對(duì)加強(qiáng)變電站整體風(fēng)險(xiǎn)防控水平有著重要意義。

1變電站直流系統(tǒng)概述

變電站直流系統(tǒng)主要組成包括以下幾部分：其一是高頻開(kāi)關(guān)電源整流模塊;其二是微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備;其三是蓄電池組等。通常會(huì)通過(guò)模塊式的管理模式對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管控，主要方式是由監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各個(gè)模塊運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控和收集，并有效調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)的運(yùn)行方法，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)直流系統(tǒng)的有效管控。在變電站運(yùn)行方式發(fā)生變化的時(shí)候也不會(huì)受到影響，并且在外部交流電因發(fā)生故障不能正常供電的時(shí)候，直流系統(tǒng)可以通過(guò)內(nèi)部蓄電池為設(shè)備提供可以供其正常運(yùn)行的直流電源。

2變電站直流系統(tǒng)構(gòu)成與特點(diǎn)

變電站的直流系統(tǒng)主要由直流電源、直流母線、直流饋線及監(jiān)控單元、絕緣監(jiān)察裝置組成，其中直流電源包括蓄電池及其充電設(shè)備。其中，蓄電池、充電裝置、饋線網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)單元等模塊容易出現(xiàn)故障和異常。監(jiān)控主要是負(fù)責(zé)遠(yuǎn)方監(jiān)視直流系統(tǒng)4個(gè)主要模塊的運(yùn)行情況。（1）充電模塊。將站用變或外接站用電提供的交流電整流成直流電，主要實(shí)現(xiàn)正常負(fù)荷供電及蓄電池的均/浮充電，常采用高頻開(kāi)關(guān)電源，一般由多組充電單元并列運(yùn)行，采取N+1模式，1個(gè)模塊作為備用。（2）蓄電池組。作為直流系統(tǒng)的儲(chǔ)能元件，現(xiàn)常采用多組閥控式密封鉛酸蓄電池串聯(lián)組成，將電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化，平時(shí)處于浮充電備用狀態(tài)，在交流失電/事故狀態(tài)、大電流啟動(dòng)等情況下，蓄電池是負(fù)荷的唯一直流電源供給，一般要求事故情況下能獨(dú)立為變電站直流設(shè)備供電2h。（3）饋線及網(wǎng)絡(luò)。直流饋線指直流饋線屏至直流小母線和直流分電屏的直流電源電纜，由于變電站直流用電設(shè)備多、分布廣泛，直流饋線及網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，主要有環(huán)形供電方式和輻射供電方式。（4）監(jiān)控單元。對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，負(fù)責(zé)對(duì)直流電源充電裝置的交直流電壓、直流輸出電流和蓄電池電壓等電氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、顯示和控制的裝置，負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)各直流模塊運(yùn)行情況，及時(shí)將故障異常情況報(bào)警及上傳遠(yuǎn)方監(jiān)控中心。

3基于大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的變電站直流系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.1基于PMS數(shù)據(jù)的設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)

直流設(shè)備狀態(tài)評(píng)分是指通過(guò)采集電力設(shè)備狀態(tài)量的參數(shù)，根據(jù)預(yù)先制定的評(píng)分規(guī)則計(jì)算直流設(shè)備的狀態(tài)量評(píng)分。直流設(shè)備的狀態(tài)評(píng)分滿分為100分，然后根據(jù)計(jì)劃?rùn)z修例試的情況，給出該設(shè)備的歷史運(yùn)行情況評(píng)分，如不滿足設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行要求，則根據(jù)評(píng)分規(guī)則相應(yīng)扣分，需要指出的是，狀態(tài)評(píng)分指標(biāo)的取得是運(yùn)維檢修人員將歷史評(píng)價(jià)結(jié)果直接錄入電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PMS）系統(tǒng)的，反映的是直流設(shè)備截止最近一次檢修時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2開(kāi)發(fā)直流電源故障智能分析輔助決策系統(tǒng)

直流電源故障智能分析輔助決策系統(tǒng)需要在采集故障信息的基礎(chǔ)上對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行故障建模及分析，要能準(zhǔn)確及時(shí)地對(duì)直流電源系統(tǒng)的異常及故障情況做出分析，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出告警或警示，分析結(jié)果以圖形、文本等方式展示出來(lái)，通過(guò)監(jiān)測(cè)分析，可判斷出直流斬波器、硅鏈等穩(wěn)壓、調(diào)壓設(shè)備的特性是否滿足直流系統(tǒng)的運(yùn)行要求;可以監(jiān)測(cè)在蓄電池轉(zhuǎn)供期間，特別是在出現(xiàn)保護(hù)裝置動(dòng)作等大負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，各蓄電池所表現(xiàn)出的容量情況及母線電壓的波動(dòng)情況，以判斷蓄電池容量是否滿足運(yùn)行要求，在容量不滿足運(yùn)行要求時(shí)能及時(shí)發(fā)出告警信息;直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置在進(jìn)行接地檢測(cè)時(shí)，由于平衡回路的切換，將會(huì)造成直流系統(tǒng)對(duì)地電阻和對(duì)地電容的變化，通過(guò)在直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)動(dòng)作時(shí)同步檢測(cè)對(duì)直流系統(tǒng)的擾動(dòng)情況，可以鑒別出直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的原理及特性是否滿足直流系統(tǒng)的運(yùn)行要求。其中，數(shù)據(jù)采集層實(shí)現(xiàn)的功能是使用TCP/IP通信收集前端數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)，并將系統(tǒng)的控制指令發(fā)送給前端采集裝置，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件與前端裝置之間的數(shù)據(jù)交互。采集層監(jiān)控每臺(tái)采集裝置的工作狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)情況，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)管理層。數(shù)據(jù)管理層主要功能有數(shù)據(jù)的預(yù)處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)校驗(yàn)及糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。數(shù)據(jù)管理層將采集層的數(shù)據(jù)全部整理完成，錄入數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)為故障診斷層提供有效的數(shù)據(jù)。故障診斷層是軟件的核心部分，涉及直流系統(tǒng)的故障診斷方法。故障診斷層根據(jù)數(shù)據(jù)管理層提供的數(shù)據(jù)及設(shè)定的參數(shù)分析出各個(gè)直流系統(tǒng)目前的工作狀態(tài)是否良好，從而判斷系統(tǒng)是否進(jìn)入高速采集模式;同時(shí)，故障診斷層將根據(jù)采集數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)對(duì)直流系統(tǒng)故障狀態(tài)提前預(yù)警。展示層為操作展示層，系統(tǒng)利用Web進(jìn)行信息展示及操作。

3.3直流設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

從監(jiān)控告警信號(hào)的角度，評(píng)價(jià)直流系統(tǒng)運(yùn)行健康狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)諸多，比如直流設(shè)備狀態(tài)檢修評(píng)分、直流運(yùn)行缺陷程度，但目前仍沒(méi)有一套合理的評(píng)價(jià)體系與方法來(lái)評(píng)價(jià)直流系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。本文在OMS/PMS/EMS統(tǒng)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上，獲取直流設(shè)備監(jiān)控狀態(tài)評(píng)價(jià)的初始數(shù)據(jù)，通過(guò)將數(shù)據(jù)歸一化處理，運(yùn)用合理的評(píng)價(jià)方法，評(píng)估變電站直流設(shè)備的健康狀態(tài)，從監(jiān)控角度提出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。針對(duì)每個(gè)變電站的直流系統(tǒng)，在直流系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的底層數(shù)據(jù)收集后，根據(jù)直流系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算變電站直流系統(tǒng)健康狀態(tài)。（1）直流系統(tǒng)監(jiān)控信息。該欄數(shù)據(jù)來(lái)源為OMS，展示界面中右側(cè)部分為模塊的查詢條件區(qū)域，查詢條件分為開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間（默認(rèn)開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間相差一個(gè)月）、地區(qū)和電壓等級(jí)，選擇好相應(yīng)的條件后，點(diǎn)擊確定按鈕，將會(huì)在展示界面中展示相應(yīng)條件范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。（2）告警統(tǒng)計(jì)。該欄數(shù)據(jù)來(lái)源為EMS，展示界面中右側(cè)部分為模塊的查詢條件區(qū)域，查詢條件分為開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間（默認(rèn)開(kāi)始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間相差一個(gè)月）、地區(qū)、電壓等級(jí)和排名（排名主要是用來(lái)控制展示統(tǒng)計(jì)條件內(nèi)，前10、20、30名等變電站的數(shù)據(jù)顯示）。選擇好相應(yīng)的條件后，點(diǎn)擊確定按鈕，將會(huì)在展示界面中展示相應(yīng)條件范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。（3）PMS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。該欄數(shù)據(jù)來(lái)源于PMS，展示界面的右側(cè)部分為模塊的查詢條件區(qū)域，查詢條件分為時(shí)間（默認(rèn)時(shí)間為當(dāng)月，且時(shí)間不可更改）、地區(qū)和電壓等級(jí)。選擇好相應(yīng)的條件后，點(diǎn)擊確定按鈕，將會(huì)在展示界面中展示相應(yīng)條件范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

直流系統(tǒng)可靠與否對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是保證電網(wǎng)本質(zhì)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一方面，直流系統(tǒng)由于設(shè)備繁多，分布分散，與直流系統(tǒng)健康狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)頗多，很難通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)視保證其運(yùn)行可靠性。另一方面，直流系統(tǒng)的維護(hù)和檢修都是按照一定的電力檢修體制計(jì)劃?rùn)z修，很難“按需檢修”。為準(zhǔn)確評(píng)估直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，有必要建立一套合理的直流系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

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