变电站建设

坚持科技是第一生产力，南方电网云南500千伏白邑巡维中心在辖区变电站建设中，统筹推进新技术、新设备应用到生产一线，以高质量的科技创新支持昆明电网新型电力系统建设，推动国企改革三年行动落地见效。

变电站监控信息验收是变电站建设投运的重要环节，是监控人员日常工作之一。常规监控信息以人工验收为主，涉及专业较多，异常缺陷定位较难，效率低下，变电站监控信息验收周期较长，当迎峰度夏和年底大量新建和改扩建工程集中投运时，相关专业人员无法及时准确核对大量监控信息，严重影响了变电站的按时启动投运。人工智能技术的快速发展，为实现智能电网监控信息可视化和专家决策功能提供技术保障，对监控信息标准化、规范化管理提出了更高的要求。随着大量的新建和改扩建变电站工程陆续开工，电力调控中心专家团队构建了变电站监控信息自动验收体系，该体系用自动验收系统代替传统的人工核对信息方式，提高了监控信息验收效率,缩短了变电站的建设周期，同时规范了监控信息接入标准，解决了监控信息缺乏监管的问题，使得监控信息接入规范率达到100%，使全部监控信息都能被计算机程序识别、匹配，为监控专业实现人工智能夯实基础。该系统是基于智能电网调度控制系统的创新成果，代替了传统的调度主站与厂站间监控信息人工核对的方式，并辅以智能校验手段，有效减少了人为干预频度和工作强度，实现信号自动验收，具有重要的示范推广价值。

当前我国仍面临能源安全、环境污染、新能源发展等突出间题，特别是近年来东中部地区出现的严重雾天气，解决能源科学发展问题已刻不容缓。电网作为能源电力可持续发展的中心环节，在现代能源供应体系中发挥着不可替代的作用。随着我国电力的迅速发展，变电站建设规模及容量越来越大，主变压器容量随之增长，主变压器是一个变电站的核心设备，主变压器抽真空和注油及热油循环施工工序是主变压器安装中最核心的工序，该工序施工周期长，目前为人工加半自动化操作，需人工日夜不间断值守，造成人力、物力的浪费，并且若发生变压器本体变形或油泄露没有及时发现处理，则会造成严重损失，风险成本板高，现有施工模式已不能够满足施工要求。 本项目的研制与实施，能够有效的解决主变压器抽真空和注油及热油循环施工工序施工周期长，人工操作需人工日夜不间断值守，造成人力、物力的浪费，并且能够处理因变压器本体变形或油泄露没有及时发现处理而造成的严重损失，并可板大的提高施工效率，节省人力、物力、财力，缩短主变压器的安装时间，降低变压器抽真空、热油循环工序的风险，实现变压器自动抽真空，主变压器热油循环过程的智能十监控及实时处理和报警。

国网公司变电设备将逐步实现全面感知监测，但是随着变电站设备监测装置种类和数量的增多，接入网络复杂、网络全链路监测缺失等问题接踵而至，导致设备感知能力变弱、后期运维压力增大。为探索解决以上问题，德阳供电公司应用F5G技术体系建设国网首座变电站全光网络，简化网络架构，实现端到端网络通道全链路监测。本报告将简要叙述F5G全光网络的原理和优势，分析国网公司智慧物联体系（变电部分）建设的智能化需求，在此基础上，介绍国网公司首座F5G全光网络智慧变电站建设案例，及该技术在德阳供电公司变电站运维中的典型应用场景及成效，最后对F5G全光网络下一步的应用前景和发展趋势进行展望。

变电站是电能汇集和分配的核心节点，国网公司从2019年启动智能变电站建设，其实现了全站信息数字化和共享，由于智能变电站是基于IEC 61850标准并采用大量光缆替代电缆，使得其二次回路（虚端子、虚回路）变成了“黑匣子”，导致整个二次系统深度依赖于变电站系统配置描述文件（SCD），配置流程需从装置模型文件ICD通过虚回路连接配置成SCD，再将SCD导出实例化后装置下装文件CID。这一过程的转变同时带来了建设、运维新的问题如系统文件配置效率和可靠性较低、各环节重复迭代工作量大，传输回路连接质量有待提高、运行维护可视化程度不足，回路状态监测方法缺失等。 研究智能变电站二次系统数字化设计技术及应用，是提高变电站建设效率和质量、贯通各专业各流程、实现电网灵活控制与便利运维的关键。本项目主要从以下难题开展研究：①变电站内百余种功能装置上万个虚端子相互关联，难以通过机器代替人工以数字化手段进行自动关联和追加重构；②变电站内物理回路与逻辑回路并存，难以实现自动匹配、即插即用及可视化直观展示；③变电站内相关二次系统回路复杂，难以实现自动监测、校核动态评估。该项目聚合产学研用单位联合攻关，实现在智能变电站系统文件配置方面，开发了基于模板库的学习型虚回路自动连接软件，开发了基于SED文件的智能变电站改扩建二次系统配置文件自动重构工具，构建了图模库一体化变电站系统文件自动配置平台，实现虚回路自动配置，大幅提升虚回路设计的准确性和高效性；在智能变电站传输回路连接方面，提出了虚实回路的建模方法，发明了基于“面接触”连接技术的高密度集束预制光缆组件，开发了基于“智能标签”的光缆链路数字化解析工具，实现传输回路的即插即用，有效提升了回路连接的可靠性；在智能变电站回路状态监测方面，发明了基于广义变比辨识的电流测量回路极性在线检测技术，开发了工程SCD文件管控工具，构建了基于聚类分析算法的二次系统动态定量评估平台，实现二次回路态势感知及实时控制，全面提升了二次系统的安全运行水平。 依托项目成果研制的预制光缆组件，光配模块、智能标签生成及解析技术，国网基建部以基建技术【2016】49号、【2017】107号等文件纳入新技术推广应用实施目录，在系统内各网省公司新建智能变电站中推广应用。项目共获授权发明专利7项、实用新型专利1项、软件著作权3项，发表学术论文11篇（SCI/EI检索5篇），出版专著6部，编制国家标准1项。

电力在人民生产生活中作用日益突出，供电可靠性至关重要。备自投装置作为--种故障后快速转电的安全自动装置可实现用户快速恢复供电，而城市电网中重要用户、敏感用户、居民和民生用户众多，一旦长时间停电.社会影响巨大，对经济发展和社会稳定可能造成困扰，因此备自投装置在供电可靠性要求较高的区域作用凸显。 随着电网发展以及220kV双母双分段主接线的变电站建设应用，当前220kV备自投装置均基于双母线、双母线带旁路、单母线分段等接线形式的变电站设计，装置逻辑局限性强，已完全不能适应双母双分段接线的220kV变电站运行要求。为降低新型变电站运行风险，避免事故时失压，有必要开展220kV双母双分段备自投装置技术标准研究，同时基于此标准生产装置并投入现场应用。 项目主要实现新型备自投装置逻辑功能、动作报告、定值单、压板、外部回路设计统一规范， 采用标准化提高通用性，灵活适应各种运行方式，运行维护简单等目标，满足220kV双母双分段型式变电站提高供电可靠性，降低电网运行风险要求，实现故障情况下快速恢复供电。

基于数字孪生、智能机器人、多物理场仿真技术，构建数字化变电站运维解决方案。围绕变电站日常运行检修，提供现场设备运行数据实时查看、设备状态评价、远程智能巡视、设备多物理场仿真、反事故演练培训等多场景解决方案。

智能变电站建设之初缺乏统一的设计规范，不同地区和时期建设的变电站方案差异明显，整体标准化程度低，严重影响了智能变电站整体投运水平和运维效率。本系列标准以规范智能变电站整体设计，提高其建设质量为目标，围绕整体设计、系统功能要求、模块化建设方案、系统测试手段等方面开展标准化工作，形成以 GB/T 51071《330kV-750kV 智能变电站设计规范》、GB/T 51072《110kV-220kV 智能变电站设计规范》为核心，DL/T 5510《智能变电站设计技术规定》Q/GDW 11152《智能变电站模块化建设技术导则》等其余 9 项标准为专项支撑的标准体系。 本标准体系实现了智能变电站系统架构统一化、高级应用互动化、安装建设模块化、验收测试一体化，对提高智能变电站设计建设水平，保证电网安全可靠运行起到至关重要作用。 该系列标准自实施以来已累计指导 3000 余座智能变电站的设计建设，节约建设投资 100 亿元。依此本系列标准建设的智能变电站，工程建设周期减少约 50～60%。同时，本系列标准对提升我国智能变电站设计建设和装备水平在全球范围的领导地位，推动智能电网建设高效、经济、绿色发展将发挥重要作用。

智能电网技术的发展使我国变电站建设型式发生了根本变化，二次设备因安装位置前移，将面对比常规变电站更加恶劣的电磁环境，这主要是由于现有电力智能设备相关标准和干扰防护方案都是基于传统变电站中电工电子所处的电磁环境制定的，而智能变电站结构配置和电磁环境与传统变电站不同，造成了电子式互感器等智能设备虽通过了标准中所规定的电磁兼容试验，但到现场仍存在高故障率的情况。因此，目前亟需开展变电站系统级强电磁环境模拟技术研究，并研制成套试验装备，形成相关标准，进而通过产品试验考核，降低电力智能设备的现场应用故障率，保障国网公司坚强智能电网建设的顺利开展。项目通过产、学、研、用多家单位联合攻关，从强电磁环境标准模拟试验方法、系统级强暂态电磁环境模拟试验平台、长期全工况电磁环境模拟技术三个方面开展研究，并实施工程应用，有效解决了上述难题，取得了集理论、技术、装备和应用于一体的系列成果。 本项目成果授权专利20项，发表文章23篇，制定相关标准2项，在电力工业电气设备质量检验测试中心、各地方电力公司及生产厂家得到应用，各项指标均符合现场应用和标准化的要求，并已全面应用于我国输变电工程中电子式互感器性能检测和故障诊断，显著提升了产品的抗强电磁干扰能力。经业内专家鉴定，一致认为：“项目研究成果达到国际领先水平”。

4月12日，在位于上海市杨浦区逸仙路东侧的220千伏仁德（逸仙）变电站内，施工人员正进行二次及通信自动化设备的最后调试，确保变电站信号畅通，各项控制系统功能完备。该变电站建设已进入最后阶段，预计在迎峰度夏前投入使用。