赵国太
国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司 内蒙古自治区 028000
简要：针对特高压直流换流站日常维护困难、检修工作量大以及周期长等问题，在原有的监测系统上进行创新设计，提出了基于全景数据系统的特高压直流换流站设备监控方案。本文我们重点讨论该监控方案的设计。
关键词：全景数据系统；特高压直流换流站设备监控；设计
一 全景数据系统在电力行业的应用的必要性
电力系统瞬态平衡的特点决定了其极佳的数据基础。首先我们要看电力系统是怎么运行的，电力系统通过发电环节将煤炭、水力、风能转化为电能，通过输电环节将大批量电能通过组网远距离输送到负荷中心，最后通过配电环节将大批量电能分散到每一个用户。电力系统瞬态平衡的特点意味着整个网络处于时时变化的动态平衡过程，这就决定了成熟的现代电力系统为满足用户负荷的变化就要持续监视和实时调控，这种高频次的监控要求导致了电力行业对数据采集和自动化控制有着极高的要求。
二 引入全景数据系统的意义
三维立体式的数据互联互通驱动新的模式变革。无论是电网还是发电企业，其自身运行管理经验丰富，但是缺乏对于设备本身的理解，因此可以通过全数据系统将设备的实时数据和运行图像传到设备生产厂家，由其算法或专家进行分析，再为电网和发电这样的运营企业提供支持。从管理模式方面来说，传统发电集团采用投资型管理模式，集团管战略布局，区域分公司管当地开拓，三级单位电厂进行生产。但是到三级单位后，其技术能力必然有限，如果将三级单位的一部分职能收拢到区域公司，实现人力资源和技术资源的集中应用，将大大降低企业的管理成本，也有助于提升管理效能。这部分的内容一方面要依靠区域公司可以掌握各厂的数据，另一方面由于涉及多个机组的集中管控，生产运营专家们也需要相应的决策支持来更好的工作。此外，数据互驱动的模式变革也发生在储能等领域，在未来可能会对整个电力或能源供应格局带来变化。电能是实时根据用多少发多少的原则来运作，但是现在风电、太阳能等清洁能源被大量使用，而风电和光伏的间歇性大大增加了电网的调度难度和储能的需求。电能存储的成本很高，抽水蓄能、压缩空气等也都有自己的局限性。随着电动汽车的大量普及，每一辆车就是一个行走的50kWh电池，是不是能与车主形成合同，租用其电池呢？当然这种租用首先涉及大量分散的可移动的结点，对充电桩除了传统的电池控制外还增加了网络协调的要求，同时还要考虑车主的用车需求，形成动态合同，这都需要大数据技术的支持。同理，数据中心的UPS电源等也可作为储能租用的对象。
数据训练人工智能进一步优化生产系统。电力行业经历百年发展，众多科学家和工程师终其一生研究的电力生产过程中的一些问题，如什么样的结构能降低变压器温升、什么新材料能延长开关寿命、汽轮机叶片设计提高效率、锅炉在低负荷稳定燃烧等，大多是通过试验或观察，总结出规律形成各种各样的机理仿真模型。而在电力行业的生产运行中，会应用这些机理模式，对运行控制过程进行实时优化以提升单位效率，或者应用这些机理模型对设备状态进行分析。
如今，机理模型的研究已经日趋成熟，要想运用这些知识进一步提升电力系统的生产效能，要么是要投巨资进行大规模硬件层面的技术改造，要么是有些问题分析方法可以解决，但是工程上根本无法得到准确数据来源，单纯机理模型的应用逐步陷入投资回报平衡点的瓶颈。人工智能技术的发展，为电力生产优化打开了一扇新的窗户。大数据为很多问题提供了新的解决方法，把大数据分析的数理模型和传统机理模型相结合也可以进一步提升各类优化的效能和诊断的准确性。
三 基于全景数据系统的特高压直流换流站监控方案设计
架构设计。利用全站视频监控，换流变压器、主变压器、GIS 以及 HGIS 等重点设备构建立体式监控系统，24小时全方位监控特高压直流站的运行。监控数据通过光纤网传输到数据处理中心总服务器中，服务器通过对这些数据进行处理，分析特高压直流换流站运行情况，将结果投放在指挥中心大屏幕上。如果出现问题，首先由电力企业的技术员进行处理，处理不了的直接利用全景数据系统，将故障分析报告和图像资料传递给相关领域的专家，请专家进行处理。
换流变压器检测。变压器是电力仪器中出问题概率比较大的设备，这是因为在平常的运行中，变压器承受较高的温度、变化的电场的情况比较多，变压器内部组成零件的敏感性较强，一旦外部环境出现较大或较持续的变化，变压器内部的某些零件很容易出现问题。针对变压器的检测手段有温度检测、开关检测、冷却效率检测、局部放电检测和套管检测。
GIS（HGIS）监测。之前针对GIS的监控是由电路维护小组成员负责的，监控效率较低。因为人不能24小时监控，只是定时的巡查，这就很难保证一些问题能够被及时的解决，当下针对GIS的检测手段主要有两种，特高频检测和超声检测。这两种监测技术均具有三个特点，一是内装有抗干扰系统，可以在运行时排除各种影响检测的信号；二是与大数据库相连，可以自动识别GIS出现的问题，并给出相应的解决方案，如果问题较小，可以自动解决。
套管检测。套管是换流站直流场和阀厅的连接设备，一旦套管出现问题，那么直流场合阀厅的连接将被终止，严重的可能会导致整个电力系统陷入瘫痪状态，故对套管的处理需要快，否则电力企业的损失会很大。对套管检测的重点有两个地方，一个是内部绝缘情况，另一个是外部闪络击穿。
四 结语
目前电力行业大数据应用或者说智能化整体还处于初级阶段，电力运营方对这方面的投资正慢慢由传统科研类项目向实际生产项目试点转型，各相关企业实际上数据归集的水平仍然不高，这都意味着电力行业大数据建设将是个长期的事情。总体而言，全景数据系统在电力行业的应用，具有广阔的前景，而且得到了充分的支撑与重视，但是目前其所处的阶段，仍然是需要各方的大量投入，且是一项长期的战略性工作。
参考文献
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