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　　1 形势与需求

　　1.1 国网建设新形势

　　当前接入设备类型和数量越来越多,电网形态发生变化越来越复杂,要求供电可靠性更高,电网安全运行压力加大。国家电网设备数量多、规模大、资产重,随着设备规模快速增长,在防范设备运行风险、强化设备运维保障、提高设备利用效率等方面的压力越来越大。要严把设备入口头,选好选优设备,推动设备向中高端迈进,促进设备产生更大价值;要积极推进新技术应用,提高设备智能化水平和实际利用效率,保障电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质。

　　1.2 标准要求

　　1.2.1 过电压防护问题及安全生产需求

　　依据国家、行业标准,电力二次系统设备前端都配置有大量过电压防护设备,目前存在设备运行过程中状态不可知、维护检测困难、安装的防护设备是否起到作用不可知、防护设备损坏还挂网运行的情况存在,导致二次系统设备存在极大的安全隐患。

　　目前对于侵入变电站二次系统的过电压风险数据还有没有一套系统有效的监测手段,很多时候都是事发后再去处理故障,维护运维人员在很多时候扮演的是救火员角色,哪里出现故障就去应对哪里,二次设备故障被动抢修,故障不能主动运维;缺乏二次设备寿命风险预警措施,设备故障原因不明,没有过电压数据的记录作为分析支撑,同类事故重复发生。二次系统屏柜数量多,接地线故障隐蔽、断线、漏接、连接不可靠等隐患未及时发现,对人身及设备安全造成安全隐患。

　　1.2.2 二次系统过电压防护管理缺失问题

　　《电力系统通信站过电压防护规程》DLT548-2012第5.4.4要求:“每年雷雨季节前应对运行中的过电压防护(防雷)装置进行一次检测,雷雨季节应加强外观巡视,发现异常应及时处理。”由于变电站站点分散、站内屏柜众多且过电压保护装置安装分散,定期检测及日常巡检均需耗费大量的人力物力,很多站点基本未按要求进行定期巡检,导致规范针对管理的要求未能有效落实。

　　《电力系统通信站过电压防护规程》DLT548-2012第5.5.2要求:“各级运行维护单位应做好通信站过电压防护运行技术资料统计工作。记录所辖区域通信站雷电活动规律、强度、雷击概率、电网系统故障持续时间、短路电流等;记录通信设备防护水平及损坏情况、各种过电流(电压)入侵途径、浪涌保护器件(SPD)运行及损坏情况等;建立本地区的雷电活动档案,对损害进行统计。”实际工作中二次过电压统计工作基本未开展,因没有数据的统计积累,很多过电压故障分析无依据,同类型事故重复发生,无法做优化改进。

　　另外《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施2018(修订版)》、《电力系统二次设备SPD防雷技术规范》Q/GDW413-2010等规范对入侵电网二系统配置的过电压防护装置及接地线连接可靠性的定期检测也提出了相关的要求。

　　2 过电压智能感知技术在江苏的应用

　　2.1 建设目标

　　数据支撑。通过新技术的实施应用,拟推动电力系统各环节终端随需接入,实现电网二次过电压和防护设备状态“实时感知”。推动公司全业务数据统一管理,实现内外部数据“即时获取”。推动共性业务和开发能力服务化,实现业务需求“敏捷响应、随需迭代”;对外业务。对接“一站式服务”的智慧能源综合服务平台,与各类新兴业务协同发展,形成“一体化联动”的能源互联网生态圈;对内业务。实现数据一次采集或录入、共享共用,实现数据优化决策、过电压精准防护,全面提升电网二次系统稳定、安全性,全业务统一入口、远程监测,全过程远程即时反映。

　　2.2 新技术特点

　　过电压智能感知技术结合电力物联网实现任何时候物与人之间、人与物之间、人与人之间互联互通,实现过电压数据智能感知、识别,定位跟踪管理;过电压智能感知技术研究设计主要由四大部分组成(图1),分别是过电压防护层、数据智能感知层、网络层、运维管理层。过电压防护层通过电力专用浪涌保护器实现基础的过电压防护;数据智能感知层通过采用过电压数据智能感知技术、接地状态智能感知技术实现现场数据的采集,为现场过电压防护情况、接地状态的分析提供数据基础;运维管理层通过在线组态技术、数据库存处理技术、SNTP技术、IEC61850通信协议转换技术、边缘计算等技术实现过电压智能感知管理、故障定位、全生命周期管理。

　　图1 过电压智能感知技术架构图

　　图1 过电压智能感知技术架构图 下载原图

　　过电压防护技术。过电压保护措施对保障整个电力系统安全运行起着重要的作用,本次探索研究依据电力相关规范要求,结合电力系统二次设备的特殊防护特性,采用不断电检修、无泄漏电流的电力专用浪涌保护器对变电站二次系统进行过电压防护,提升了系统安全性的同时也提高了运维检修效率。

　　数据智能感知技术。作为一项可实现全息感知、泛在互联的技术其技术特点本身就具备了颠覆性。智能感知技术让数据信息的共享是实现行业融通发展的前提,可有效打通信息的壁垒。目前电站运维工作现状:由运维人员定时定期负责维护,主要工作形式是实地检查。二次系统设备型号多而杂,检查起来工作繁琐、易漏检,势必隐藏安全隐患。采用数据智能感知技术通过智能在线监测装置,实现二次系统电源、信号线路入侵瞬态过电压、瞬态过电流数据精准感知上传,可精准采集设备的运行状态、运行数据、设备情况、故障点等关键信息,实现主动运维、高效作业。

　　故障预判技术。主要采用智能传感器、过电压智能感知在线监测系统对入侵二次系统的瞬态过电压、过电流等异常数据进行采集、处理与分析,实现各环节点数据信息可视化共享,系统可监测实时瞬态过电压数据、实时变化情况,监测分析过电压在电源二次系统的入侵途径,判别其类型、采集线路过电压大小,收集当地最真实的过电压数据,分析过电压多设备的受损程度,方便制定合理的过电压防护方案,发生环境变化异常可采取措施避免过电压事故的发生。在线监测系统可实现各局站过电压智能感知在线监测、故障预判、风险预警、运行监测、事后分析、历史追溯的设备全生命周期管理。通过过电压数据的智能感知与在线监测的设计,保障二次系统的安全运行并提高二次系统的安全运行管理维护水平。

　　2.3 技术参考标准及江苏电网变电站应用情况

　　过电压智能感知技术参考的标准有:《发电厂、变电站电子信息系统220～380V电源电涌保护配置、安装及验收规程》DLT5408-2009,《电力系统二次设备SPD防雷技术规范》Q/GDW413-2010,《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065-2011,《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施-2018(修订版)》,《电力通信系统防雷技术规程》CECS341:2013,《电力系统通信站过电压防护规程》DL/T548-2012,《电力系统二次电路用控制及继电保护屏(柜、台)通用技术条件》JB/T5777.2-2002。

　　2019年4月,国网科信部下发2017年7月至2018年6月过电压智能感知新技术评估结果。2019年7至8月,国内首座泛在电力物联网试点站南京220kV东大变电站采用过电压感知新技术。2019年8月,国内首座500kV江苏越溪站采用了过电压智能感知技术,获得国网设计金奖。

　　经过长时间的研究与探索,2019年6～8月该技术应用在江苏连云港供电公司220kV东港变电站、110kV城北变电站过电压智能感知改造站试点项目上。项目于2019年8月15日设备安装完成,系统调试完成竣工,经现场检测合格后投入运行。自运行至今设备状态良好,系统运行正常,采集到的数据为过压防护提供了决策依据。系统借助其自动发现、预警的能力,使得维护人员由“问题驱动”转变到“主动监管”的工作模式,提高了调度自动化系统的安全性。通过实践证明过电压智能感知技术在变电站安全运行中应用可以有效的起到预期的作用及效果。项目设备安装分为过电压防护设备、智能过电压监测设备、过电压智能感知在线监测系统三部分。

　　3 结语

　　通过过电压智能感知技术的实施,在技术上将过电压的防护及过电压的智能感知有效结合,在变万电站二次系统过电压上实现了“全息感知、泛在连接”,通过智能化的过电压数据分析,便于精准投资决策,提高防护设备利用效率和智能化水平;通过过电压智能感知在线监测技术的应用,改变传统过电压防护装置和接地线定期检修人工摸排存在漏检、误检、效率低下的巡检方式,新技术弥补电网二次系统监测盲点,通过数据感知提前发现安全隐患,变被动运维为主动运维,使得维护人员由“问题驱动”转变到“主动监管”的工作模式,提高检修效率和准确率,节约运维成本的同时保障了系统的运行更安全、更靠性,管理更精益。

　　电网二次传统安装过电压保护装置都是参照标准或者经验,防护效果没有验证依据,故障分析缺少数据支撑,优化改进没有有效方法,新技术的应用通过过电压、过电流、接地电流的智能感知,为故障源头提供线索,为线路过电压和地电位反击的精准防护提供优化数据、屏柜的安全接地提供风险预警,在保障设备及人身安全的同时也为电网精准投资建设提供决策依据。

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