基于实时态势感知的变电站智能运行技术研究与应用

广东省，作为中国改革开放的先行地，在高新技术产业、制造业以及民生需求的发展上呈现出飞速的进步。全省全社会用电量持续攀升，全国范围内率先实现负荷“过亿”。为确保全社会的可靠供电，近年来广东电网规模不断扩大，变电站数量实现翻倍增长。作为能源供应侧和需求侧接入电网的枢纽节点，变电站的运维工作量剧增，然而近十年间变电站运维人员数量并未增长，运维压力巨大。

“智能运行技术”成为了解决“站多面广人少”矛盾和保障电网持续安全稳定运行的必然选择。变电站的运行控制系统分为保护、自动化、通信等子系统，数据采集、处理、分析系统相互独立，形成多个信息孤岛，信息共享度低、运行状态评估不全面、控制决策依赖人员经验等问题严重制约了变电站的高效运行和维护。

针对上述问题，项目通过分析变电站自动化、继电保护等子系统数据流间的冗余及约束关系，创立了涵盖运行态势数据建模、数据预处理、运行态势实时感知、设备故障智能诊断的智能运行技术体系，并研制了成套智能装备，为可靠、优质供电提供创新动力，推动了变电站运行控制技术的变革。

项目的主要创新点如下：

1. 建立了运行态势感知全景模型，实现变电站多专业运行数据逻辑关联量化建模，提出了二次系统状态估计方法，平均减小运行数据误差2.2%，实现变电站运行数据质量的源端预处理。

2. 研发了变电站二次系统运行态势智能分析引擎，创立了基于基准信号类数据分析的层级智能告警机制，压缩运行辅助告警信号99%，提升缺陷排查工作效率20%以上，实现了变电站智能运行的多专业协同辅助决策。

3. 提出了继电保护隐藏故障在线分析方法，构建了保护扰动激励动态指标集、电流测量回路广义变比指标集，精简继电保护状态评价数据99%，建立隐藏故障状态判据，实现保护系统隐藏故障的在线分析及定位。

4. 创立了面向变电站级-主站级图-模-库一体化源端维护技术，维护效率提升70%，提出了基于二次系统运行态势与一次系统防误策略协同的主站程序化控制方法，控制效率提升90%，实现了变电站安全、高效、智能的无人化运行。

项目获得了21项授权发明专利，5项授权实用新型专利，6项软件著作权，并发表了22篇学术论文。自2015年起，项目成果在广东、贵州、云南、广西、江苏、河南、陕西等十余省逾百座变电站得到应用，有效改善了变电站运行数据的准确性，显著提升了变电站智能运行能力。特别是在台风、冰冻、雷暴等恶劣气候情况下，能快速定位关键故障信息，及时下发远控指令，大幅度提高变电站运维和故障响应效率。2015年至2017年间，项目成果产生了直接经济效益15398.9万元，对电源侧、轨道交通、新能源等领域智能化运行具有重要指导意义，应用前景广阔。

南方电网公司组织的鉴定认为，项目成果整体处于国际先进水平，其中“变电站二次系统状态估计及故障综合诊断技术”、“主、子站信息协同与分层分对象智能告警技术”填补了国内外相关领域研究空白，处于国际领先水平。

广东省作为中国改革开放中得风气之先的地方，高新产业、制造业、民生需求发展飞速，全省全社会用电量持续增长，在全国率先实现负荷“过亿”。为保障全社会可靠供电，近年来广东电网规模逐年扩大，变电站数量实现翻倍增长。变电站作为能源供应侧和需求侧接入电网的枢纽节点，其运维工作量剧增，但近十年间变电站运维人员数量并未增长，运维压力巨大。“智能运行技术”成为解决“站多面广人少”矛盾和保障电网持续安全稳定运行的必然选择。变电站的运行控制系统划分为保护、自动化、通信等子系统，数据采集、处理、分析系统相互独立，形成多个信息孤岛，信息共享度低、运行状态评估不全面、控制决策依赖人员经验等问题严重制约了变电站的高效运行和维护。针对上述问题，项目通过分析变电站自动化、继电保护等子系统数据流间冗余及约束关系，创立了涵盖运行态势数据建模、数据预处理、运行态势实时感知、设备故障智能诊断的智能运行技术体系，并研制了成套智能装备，为可靠、优质供电提供创新动力，推动了变电站运行控制技术变革。 项目主要创新点为： 1、建立了运行态势感知全景模型，实现变电站多专业运行数据逻辑关联量化建模，提出了二次系统状态估计方法，平均减小运行数据误差2.2％，实现变电站运行数据质量的源端预处理； 2、研发了变电站二次系统运行态势智能分析引擎，创立了基于基准信号类数据分析的层级智能告警机制，压缩运行辅助告警信号99％，提升缺陷排查工作效率20％以上，实现了变电站智能运行的多专业协同辅助决策； 3、提出了继电保护隐藏故障在线分析方法，构建了保护扰动激励动态指标集、电流测量回路广义变比指标集，精简继电保护状态评价数据99％，建立隐藏故障状态判据，实现保护系统隐藏故障的在线分析及定位； 4、创立了面向变电站级-主站级图-模-库一体化源端维护技术，维护效率提升70％，提出了基于二次系统运行态势与一次系统防误策略协同的主站程序化控制方法，控制效率提升90％，实现了变电站安全、高效、智能的无人化运行。 项目获授权发明专利21项，授权实用新型专利5项，软件著作权6项，发表学术论文22篇。项目成果从2015年起在广东、贵州、云南、广西、江苏、河南、陕西等十余省逾百座变电站进行应用，有效改善变电站运行数据准确性，显著提升变电站智能运行能力，特别是在台风、冰冻、雷暴等恶劣气候情况下，可实现关键故障信息快速定位，及时下发远控指令，大幅度提高变电站运维和故障响应效率。2015年-2017年间，项目成果产生直接经济效益15398.9万元，同步对电源侧、轨道交通、新能源等领域智能化运行具有重要指导意义，应用前景广阔。 南方电网公司组织的鉴定认为项目成果整体处于国际先进水平，其中“变电站二次系统状态估计及故障综合诊断技术”、“主、子站信息协同与分层分对象智能告警技术”填补了国内外相关领域研究空白，处于国际领先水平。