智能变电站技术的应用与发展分析

近年来，我国经济高速发展，作为经济发展的基础行业，电力系统也在不断发展创新，各种先进的技术不断得以应用，而作为电力系统中的重要一环，变电站的智能化也越来越受到重视，智能技术可以从根本上减少变电站的人员投入与人工操作引起的失误，通过运用自动化设备、电子计算机、新型智能设备等可以显著改善电力行业的经济价值，实现高效低耗的企业目标。电力部门坚持科学发展观可以为建设节约型社会做出贡献，智能变电站技术可以很大程度上保证电力系统的安全与稳定，为人民生活与经济发展提供稳定可靠持久的动力来源，为我国的经济发展与人民生活提供帮助。

1. 智能变电站技术基本概念与发展现状

国家电网颁布的《智能变电站技术导则》定义智能变电站是通过运用先进可靠、环保节能并且高集成度的智能化设备将整个变电站系统做成一个网络化、数字化、标准化的信息平台，从而实现变电站的信息处理的高效与可靠，并且完成信息收集、控制与保护等功能的自动化。通过智能技术的运用，使变电站单体与临近变电站、控制调度中心等部门实现自动控制、协同动作以及在线辅助分析等行为。通过智能变电站可以在很大程度上提高电网的稳定性与高效安全，对于我国的经济发展起到了非常重要的基础支撑作用。

据统计，目前我国的智能变电站系统通过采用先进的自动化数据采集与反馈系统，能够为变电站的自动化程度提高提供支撑。在新型变电站中，主要采用的是集中配屏、全部分散以及局部分散等几种模式，基于人工智能的图像分析识别技术在变电站二次设备智能巡检系统中的研究与应用主要研究针对二次屏柜进行智能监控，具体为以下3个方面：首先，所有的视频均通过以太网传输至智能算法在线分析服务器进行识别、分析及上传数据。其识别对象涵盖大部分二次屏柜内部对象。其次，开发数据管理及展示平台，将汇集的信息数据及监控画面显示至监控屏幕，供工作人员进行异常状态的监测、往期数据查询和报表查看等。最后，开发相应的APP，便于工作人员随时查验现场情况。未来变电站的全自动化是发展趋势，因此需要不断提高电气设备与计算机技术作为支撑。

2. 新一代智能变电站的功能

伴随着科技的不断发展，电力系统不断实现智能化，在现代电力系统中智能变电站在其所处区域里担任着电力集中控制的重任，智能变电站可以实现对调度中心、运维中心以及电力监控中心等的遥控指挥与调度，同时智能变电站的智能系统可以实时对变电站的工作信息进行监控，自动对全站的运行控制进行安全校对，保证电力系统安全可靠的传输。智能变电站的一个重要特点是可以实现整个变电站工作信息与运行数据的实时快速分析与处理，保证在线监测系统的质量，确保准确可靠的评估、治理电力能源。智能变电站系统的便捷高效可以更好的保证互联网的配置运行监督以及电力维护等工作，并且在智能变电站系统中由于预先设计了各种设备的运行参数与临界状态等数据，在运行过程中可以自动地进行设备检测，对存在隐患的设备及时进行监控与预警，降低生产事故的发生率，智能变电站技术的使用可以实现整个变电站的自控运行能力，降低人为误操作引起的生产事故，实现自动防止错误操作。

智能变电站可以通过智能摄像技术监控记录变电站内接入的变压器、开关与保护装置等的工作状态与故障信息等，实现设备工作的可视化，实现变电站运行状态的图像化，也可以更加直观地向上级调度部门展示本站的设备运行状态，并且可以随时实现对变电站各设备的负荷状态与设备寿命等信息进行监控，保证变电站的安全生产。智能变电站可以分析变电站出现的运行故障，分类与分析变电站出现的故障与报警信息，对于实现整个变电站的在线管理至关重要。同时通过认真全面地对变电站设备的故障信息进行分析，将相关数据反馈给相关人工数据分析部门，对造成变电站系统错误的数据源进行分析解读，通过可视化的图像简明扼要地展示给监控人员。

3.现代智能变电站的核心技术

3.1互联网信息化

伴随着现代计算机技术与通信技术的飞速发展，现在智能变电站的开放式分层设计越来越普遍，可以在整个系统形成“三层两网”结构，实现整个变电站数据接收与发送的信息化、智能化与数字化。数据互联是现代自动化系统的基础要求，在智能变电站的运行中保证各设备层次间数据的交换与互联，保证变电站网络系统与上级调度站间的数据交换的稳定性与实时性，是保证智能变电站安全运行的重要基础。

3.2系统集成化

现代科技发展使智能变电站系统迎来了飞速发展的机遇，现在智能变电站系统越来越集成化，集成化的电网系统是现代化电网的一个重要特点。集成化系统包含了传统五防系统的全部功能，并且伴随着系统集成度的提高，系统配置更加灵活，既可以单独配置，也可以与其他装置集成使用。作为智能变电站监控系统的升级功能，集成五防系统相较于传统的五防系统更加稳定可靠。

3.3智能技术在变电站中的应用

智能技术在变电站中的应用能够促使变电站高压配电设备具备智能化，实现小范围内的智能电网建设，通过运用智能传感器的实时监控功能，可以很好地监控设备运行状态，并根据实际的监控结果进行控制与调整。对于高压设备的断路器实现一体化设计，从而实现一体化管理的目的。智能技术在变电站中大量应用，能够极大程度地控制无效数据的采集量，并提升变电站的整体监控效率。

4.智能变电站屏柜分析

为了满足现阶段电力部门的需求，现代化变电站的屏柜信息数据采集分析系统不断发展与完善，通过充分借鉴国内外现有的研究成果，运用先进的计算机技术、信息技术、图像处理技术等相关的技术与理论，为变电站的智能化发展提供重要帮助。

4.1屏柜信息集控数据采集系统研究

变电站自身需要适应环境要求，系统应当具备对于异常情况的快速精确的反应能力，降低成本的同时做到易于部署，因此，本项目就需要采用高性价比、宽视场角摄像头构建智能图像采集终端进行图像信息的采集与传输，同时进行部分图像预处理与编码，减少冗余信息造成的数据传输浪费，加快网络传输速度。

本项目主要研究内容包括：根据图像采集的需求选择智能图像采集终端，通过对多种性能稳定的图像采集终端进行测试，获得不同光照条件下的广视场角清晰图像，并设计标准化的以太网传输接口以满足数据传输需求。通过对变电站整体设计的研究，力求做到每个屏柜都配有相对应采集单元正向摄制，保证视频图像的画质质量与布局完善。由于分布式布控的需求，在一个中央控制室内会存在多个图像采集终端，通过多摄像头管理软件设计可以满足变电站的复杂场景需求，保证紧急信号可以优先通过。

4.2柜面图像智能分析

现代智能变电站的二次屏柜中，做好图像智能分析非常重要，使现场图像简单明了地展现在工作人员面前是变电站技术人员的一项重要工作。通过图像自动检测的方法来进行画面区域的标定与类型设定，提升人为标定效率；研究通用的指示灯状态识别算法，使其能读取不同厂商的不同规格的非标准指示灯状态显示结果；研究可扩展的报警状态识别算法，便于后期添加和删除一些报警规则。

4.3视频浓缩快照与异常报警分析

做好异常情况的快速反应与应对变电站至关重要，在变电站系统中运用标准化的视频录制对分布式设备监控的应用场景成本过高，因此就需要采用视频浓缩有效降低数据的存储量，详细做好图像与数据的存储方式研究，整合冗余数据、精简数据库。在智能变电站出现设备异常情况时，通过二次屏柜的实时数据监控对异常状态进行实时预警与报备。在系统中设定好设备的数据范围，在个别数据超出正常范围时就会触发报警条件，系统做出相应的反应，保证变电站的安全运行。

5.结语

综上所述，现代电力系统中，智能变电站技术应用越来越广泛，其重要性也不断增加，现阶段智能变电站技术已经可以完全实现变电站二次设备智能巡检图像分析，但是对于社会对电力系统的要求而言还远远不够，这就要求广大电力工作者不断学习先进技术，将更多的智能技术运用到电力系统中，保证我国电力系统满足社会经济的高速发展，满足广大人民群众对于电力系统的要求，不断完善智能变电站技术，为我国的社会主义发展提供安全可靠的动力来源。

撰稿：马文奎 李 军 徐 贵 包头供电局

本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第17期