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【摘 要】结合智能变电站技术的发展要求，研究了适合智能变电站的状态监测技术。首先，分析了传统状态监测技术的缺陷。其次，研究了智能变电站状态监测系统的技术需求。随后，提出了基于IEC61850的智能变电站状态监测系统框架。最后，给出了本文的结论和未来的工作。
[关键词]智能变电站 状态监测 应用
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
前言
变电站作为智能电网的核心组成部分．其建设获得了越来越多的关注。根据现行的标准．变电站一次设备智能状态监测是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的传感系统。以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。电力设备智能状态监测系统是保证电力设备正常工作。有效开展状态检修。并预估设备的损耗以建立全寿命周期管理体系。电力设备智能状态监测系统是实现智能变电站的基础，因此以设备的状态监测为基础的状态检修成为实现智能变电站并最终建立智能电网的核心技术之一。
二．智能变电站的体系结构
智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深，结构更复杂的信息采集和信息处理．变电站内、站与调度，站与站之间，站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。与常规变电站相比．智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化，状态可视化等主要技术特征．符合易扩展、易升级 易改造、易维护的工业化应用要求。
DL／T860《变电站通信网络和系统》是针对变电站系统和网络的电力行业标准．等同采用国际电工委员会(IEC)发IEC61850CommunicationNetworks and Systems in Substation。根据DL／T 860，智能變电站系统结构从逻辑上可以划分成3层．分别是站控层、问隔层和过程层。
1．站控层
站控层包含自动化站级监视控制系统，站域控制，通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能．完成数据采集和监视控制(SCADA)，操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集，保护信息管理等相关功能。站控层功能高度集成，可在计算机或嵌入式装置中实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中实现。
2．过程层
过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流／电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
3．传统变电站和智能变电站在状态监测技术方面的差异在传统的变电站中，状态监测装置大都各自为营．独立进行信息采集、分析和评估。由于信息的获取是局部的、孤立的，信息的应用是割裂的、离散的，因而，整个系统缺乏一致性和统一性，难以形成全站统一的状态监测系统和实现系统级的综合业务应用与传统变电站不同，智能变电站拓展了获取全站实时状态信息的能力，要求状态监测系统监测功能构件化。设备状态可视化，监测目标全景化，信息展现一体化，从而实现变电站生产运营全过程信息的获取，整合、分析，重组和共享。因而，智能变电站中的状态监测不仅仅局限于单一设备的状态监测．也涉及更多的高级分析和应用。
4.基于IEC61850的智能变电站状态监测技术EC61850是全面规范变电站自动化通信体系的IEC标准，代表了变电站综合自动化技术未来的发展趋势。它以完整的分层通信体系．采用面向对象的方法，使构建真正意义上的智能化和数字化变电站系统成为可能。故按照IEC61850标准构造智能变电站状态监测系统，无疑具有巨大的技术优势。具体实现而言，基于IEC61850的智能变电站状态监测系统大体划分为3层即：设备层、问隔层和系统层。设备层由站内的一次电气设备构成，如变压器、断路器、避雷器等；间隔层包括一组分散的监测设备。这些监测设备负责完成信息的采集，并将获取的设备状态信息发送至系统层设备。系统层设备由单独的状态监测主机构成。它根据搜集到的设备状态信息，实现设备状态的综合评估和应用。整个系统采用开放统一的IEC6185嗵信规约，实现全站不同层次设备问的通信和信息交换。
三．电力设备智能状态监测专家系统
专家系统(Expert Systems)是人工智能中的一个重要分支。是关于问题求解的一种智能软件。它是一种在相关领域中具有专家水平能力的智能程序系统 它能利用领域内专家多年积累的经验与知识。模拟人类专家的思维过程。求解需要专家才能解决的困难问题。专家系统通过知识进行推理．在问题所在的领域内推导出满意的答案。即“专家系统=知识+推理”。这区别于常规计算机程序“程序=数据结构+算法”的一般模式，以达到“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”的目的。变电站故障诊断专家系统主要是根据电气设备如断路器、变压器、避雷器和容性互感器等一次设备进行开发和研究 专家系统主要包括：数学模型和专家评估模型两大块数学模型是指利用改进的数学模型。把历史数据库中的监测数据进行推理分析。诊断出运行电力设备的健康状况，专家评估模型是指利用知识库和推理机诊断运行电力设备的故障情况。也可以采用人机交互诊断混合推理策略。对运行电力设备提出维护方案变电设备专家诊断系统作为状态监测的核心技术和最终目标，需要依托监测技术和计算机技术，目前仍处于研究发展阶段。
四．智能变电站运行管理中的几点思考
当前电力系统中相当一部分的变电站还是实行有人值班、设备定期检修的模式。智能变电站的建设与发展无疑给广大从事电力设计、安装、调试、检修、运行人员带来挑战。变电站安全运行将直接影响电网的稳定性，为确保其安全运行，应从以下几个方面考虑：
1、智能变电站设备检修，应能依托顺序控制及工作票自动管理系统， 自动生成设备和网络的安全措施卡，指导检修设备进行可靠、有效的安全隔离。
2、工作票自动管理系统应能根据系统方式的安排和调度员的指令，自动生成相关内容和步骤，并能与顺序控制步骤进行自校核和自监控。
3、通过在线监测和实时分析诊断等技术，能对站内主要设备健康状况进行监测。建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各高级应用子系统进行统一、标准化、规范化的数据存取访问及向调度系统进行上送。其中，信息一体化平台作为未来变电站的信息出口，可用于变电站的监视与控制，安装于安全一区；为了确保变电站的安全性要求，信息一体化平台独立于目前的监控系统，其实施不影响站内设备正常的运行和控制。
五、总结
随着智能电网和智能变电站技术的快速发展，传统的状态监测技术存在许多局限性，因此对研究者提出了新的挑战。状态监测作为一种重要的技术手段，是智能变电站系统的重要组成部分．对智能变电站的安全可靠运行具有极其重要的价值。本文研究了传统状态监测技术的局限，分析了智能变电站状态监测系统的技术需求，提出了基于IEC6l85啪智能变电站结构，适应了智能变电站状态检修技术的发展要求，尽管基于IEC618501~智能变电站状态监测技术发展迅速．但在解决变电站辅助系统的集成方面仍存在一定的问题。因此，对这方面的问题进行广泛而深人研究，无疑对于智能变电站状态监测技术的发展将产生重要的影响。
参考文献
[1]刘骥．黄国方，徐石明．智能电网状态监测的发展[J]．电力建设，2009，30(7)：1-3．
[2]吉亚民，谢林枫．江苏电网电气设备在线监测平台建设的研究[J]．江苏电机工程，2009，28(5)l36-38．
[3]李琪林．智能电网关键技术研究[J]．计算机科学，2010，37(8)l 109—104．
[4]张文亮，刘壮志，王明俊，等．智能电网的研究进展及发展趋势[J]．电网技术，2009．33(1 3)；1-I1
[关键词]智能变电站 状态监测 应用
中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：
前言
变电站作为智能电网的核心组成部分．其建设获得了越来越多的关注。根据现行的标准．变电站一次设备智能状态监测是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的传感系统。以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。电力设备智能状态监测系统是保证电力设备正常工作。有效开展状态检修。并预估设备的损耗以建立全寿命周期管理体系。电力设备智能状态监测系统是实现智能变电站的基础，因此以设备的状态监测为基础的状态检修成为实现智能变电站并最终建立智能电网的核心技术之一。
二．智能变电站的体系结构
智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深，结构更复杂的信息采集和信息处理．变电站内、站与调度，站与站之间，站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。与常规变电站相比．智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化，状态可视化等主要技术特征．符合易扩展、易升级 易改造、易维护的工业化应用要求。
DL／T860《变电站通信网络和系统》是针对变电站系统和网络的电力行业标准．等同采用国际电工委员会(IEC)发IEC61850CommunicationNetworks and Systems in Substation。根据DL／T 860，智能變电站系统结构从逻辑上可以划分成3层．分别是站控层、问隔层和过程层。
1．站控层
站控层包含自动化站级监视控制系统，站域控制，通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能．完成数据采集和监视控制(SCADA)，操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集，保护信息管理等相关功能。站控层功能高度集成，可在计算机或嵌入式装置中实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中实现。
2．过程层
过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流／电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置。
3．传统变电站和智能变电站在状态监测技术方面的差异在传统的变电站中，状态监测装置大都各自为营．独立进行信息采集、分析和评估。由于信息的获取是局部的、孤立的，信息的应用是割裂的、离散的，因而，整个系统缺乏一致性和统一性，难以形成全站统一的状态监测系统和实现系统级的综合业务应用与传统变电站不同，智能变电站拓展了获取全站实时状态信息的能力，要求状态监测系统监测功能构件化。设备状态可视化，监测目标全景化，信息展现一体化，从而实现变电站生产运营全过程信息的获取，整合、分析，重组和共享。因而，智能变电站中的状态监测不仅仅局限于单一设备的状态监测．也涉及更多的高级分析和应用。
4.基于IEC61850的智能变电站状态监测技术EC61850是全面规范变电站自动化通信体系的IEC标准，代表了变电站综合自动化技术未来的发展趋势。它以完整的分层通信体系．采用面向对象的方法，使构建真正意义上的智能化和数字化变电站系统成为可能。故按照IEC61850标准构造智能变电站状态监测系统，无疑具有巨大的技术优势。具体实现而言，基于IEC61850的智能变电站状态监测系统大体划分为3层即：设备层、问隔层和系统层。设备层由站内的一次电气设备构成，如变压器、断路器、避雷器等；间隔层包括一组分散的监测设备。这些监测设备负责完成信息的采集，并将获取的设备状态信息发送至系统层设备。系统层设备由单独的状态监测主机构成。它根据搜集到的设备状态信息，实现设备状态的综合评估和应用。整个系统采用开放统一的IEC6185嗵信规约，实现全站不同层次设备问的通信和信息交换。
三．电力设备智能状态监测专家系统
专家系统(Expert Systems)是人工智能中的一个重要分支。是关于问题求解的一种智能软件。它是一种在相关领域中具有专家水平能力的智能程序系统 它能利用领域内专家多年积累的经验与知识。模拟人类专家的思维过程。求解需要专家才能解决的困难问题。专家系统通过知识进行推理．在问题所在的领域内推导出满意的答案。即“专家系统=知识+推理”。这区别于常规计算机程序“程序=数据结构+算法”的一般模式，以达到“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”的目的。变电站故障诊断专家系统主要是根据电气设备如断路器、变压器、避雷器和容性互感器等一次设备进行开发和研究 专家系统主要包括：数学模型和专家评估模型两大块数学模型是指利用改进的数学模型。把历史数据库中的监测数据进行推理分析。诊断出运行电力设备的健康状况，专家评估模型是指利用知识库和推理机诊断运行电力设备的故障情况。也可以采用人机交互诊断混合推理策略。对运行电力设备提出维护方案变电设备专家诊断系统作为状态监测的核心技术和最终目标，需要依托监测技术和计算机技术，目前仍处于研究发展阶段。
四．智能变电站运行管理中的几点思考
当前电力系统中相当一部分的变电站还是实行有人值班、设备定期检修的模式。智能变电站的建设与发展无疑给广大从事电力设计、安装、调试、检修、运行人员带来挑战。变电站安全运行将直接影响电网的稳定性，为确保其安全运行，应从以下几个方面考虑：
1、智能变电站设备检修，应能依托顺序控制及工作票自动管理系统， 自动生成设备和网络的安全措施卡，指导检修设备进行可靠、有效的安全隔离。
2、工作票自动管理系统应能根据系统方式的安排和调度员的指令，自动生成相关内容和步骤，并能与顺序控制步骤进行自校核和自监控。
3、通过在线监测和实时分析诊断等技术，能对站内主要设备健康状况进行监测。建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各高级应用子系统进行统一、标准化、规范化的数据存取访问及向调度系统进行上送。其中，信息一体化平台作为未来变电站的信息出口，可用于变电站的监视与控制，安装于安全一区；为了确保变电站的安全性要求，信息一体化平台独立于目前的监控系统，其实施不影响站内设备正常的运行和控制。
五、总结
随着智能电网和智能变电站技术的快速发展，传统的状态监测技术存在许多局限性，因此对研究者提出了新的挑战。状态监测作为一种重要的技术手段，是智能变电站系统的重要组成部分．对智能变电站的安全可靠运行具有极其重要的价值。本文研究了传统状态监测技术的局限，分析了智能变电站状态监测系统的技术需求，提出了基于IEC6l85啪智能变电站结构，适应了智能变电站状态检修技术的发展要求，尽管基于IEC618501~智能变电站状态监测技术发展迅速．但在解决变电站辅助系统的集成方面仍存在一定的问题。因此，对这方面的问题进行广泛而深人研究，无疑对于智能变电站状态监测技术的发展将产生重要的影响。
参考文献
[1]刘骥．黄国方，徐石明．智能电网状态监测的发展[J]．电力建设，2009，30(7)：1-3．
[2]吉亚民，谢林枫．江苏电网电气设备在线监测平台建设的研究[J]．江苏电机工程，2009，28(5)l36-38．
[3]李琪林．智能电网关键技术研究[J]．计算机科学，2010，37(8)l 109—104．
[4]张文亮，刘壮志，王明俊，等．智能电网的研究进展及发展趋势[J]．电网技术，2009．33(1 3)；1-I1