输变电设备动态负荷智能管理系统的研究与设计

输变电设备动态负荷智能管理系统的研究与设计

1杨光2张宋彬2杨帆2石云松2周鹏举

1.身份证号：41010319861012XXXX；2.国网郑州供电公司

摘要：针对供电峰谷差变大、负荷率下降及高峰时段电力供应紧张等问题给电网安全运行带来的压力，本文将现有基于“设备”层面的状态监测技术与电网结构信息有机融合，建立输变电设备动态负荷智能管理系统，借助于电网潮流计算分析仿真系统，从“网络”层面准确辨识设备运行状态，实现设备过负荷能力实时分析与风险预警，为设备寿命评估管理与电网安全风险控制提供准确数据支持，并为区域电网运行方式优化及继电保护、安全自动装置定值验证提供实时建议，最终服务于建设坚强的智能电网。

关键词：输变电设备；状态监测；负荷管理；电网结构

输变电设备包括电流互感器、电压互感器、杆塔、电缆、输电线路、变压器、避雷器、高压开关及继电保护、综合自动化、通信设备等，它们的特点是价值高、数量多、分布范围广、占比大、建造及修复周期长，对其实施动态负荷管理难度大。以变压器为例，长时间过负荷运行，不仅使变压器出力降低，而且会增大变损并出现设备损坏的情况，故通过动态负荷智能管理系统的构建来确保输变电设备的安全运行就具有十分重要的现实意义。

1、输变电设备动态负荷智能管理系统的开发背景

过负荷是指电气设备或导线的功率和电流超过了铭牌规定值，它是设备或线路的一种运行状态。导体、电磁铁心、绝缘介质在电流及其磁场的作用下都会产生热量，发热程度可以用温度物理量来表征。正常情况下电气设备或线路的保护装置，在选型得当、整定值正确时，能够过负荷设备或线路从电源切除，设备和线路不会过热，温度升高，就不会引发火灾危险。但是，出现电气设备容量或导线截面选择的小，使用中负荷会增加，保护装置拒懂，设备线路长期处于过负荷故障状态的情况下，温度会升高到约160度以上，绝缘软化、老化加速，寿命缩短，由过负荷形成的过热温度就可能将绝缘或周围可燃材料点燃着火。

输变电设备动态负荷智能管理系统通过输电线路设备监控把握线路工作状态，并通过电流强度、设备运行温度、室内环境来进行设备负荷状态分析，从而做到及时预警，分派运维工作人员赶赴现场对设备进行维护。

2、输变电设备动态负荷智能管理系统的总体需求

2.1输变电设备动态负荷智能管理系统的功能性需求

输变电设备动态负荷智能管理系统旨在通过对输变电设备负荷的检测和监视，提高输变电设备运行的可靠性与经济性，其功能大致包含如下方面：

首先，输变电设备负荷实时评价。用户可以查看评价设备的详细信息、评价分析过程及输变电设备的负荷评价状态，其中评价设备详细信息包括评价报告（输出单个设备的负荷评价报告）、基础台账信息、负荷评价结果（根据设备的权重和过负荷运行程度最终确定的状态结果），而设备负荷评价状态分为正常状态、注意状态、异常状态和严重状态等四种类型。

其次，输变电设备负荷风险评估与报警。该模块通过识别输变电设备过负荷运行潜在的风险，分析输变电设备遭到失效威胁后的资产损失程度和威胁发生概率，然后根据评估结果发出警报，提醒工作人员采取必要的处理措施。

再次，输变电设备负荷状态查询。该模块是用户对评价后的输变电设备负荷进行查询的模块，例如其中的“输变电设备负荷状态总体情况”，可以根据所属单位、电压等级、设备类型等条件进行综合查询，并将查询结果进行显示（可以显示评价为负荷状态的设备和非正常负荷状态的设备数量和所占百分比）。

2.2输变电设备动态负荷智能管理系统的非功能性需求

第一，标准性。输变电设备动态负荷智能管理系统旨在可以在大范围内推广和应用，因此需要对各供电公司的需求进行综合全面的分析，力求在业务管理模式、业务管理规则上做到标准化。

第二，先进性。输变电设备动态负荷智能管理系统要使用国际领先的软件、硬件平台来进行开发，确保系统的先进性。采用先进的软件体系结构、组件化的系统构建方法、面向对象的系统设计思想，以便从根本上确保系统的实用、灵活、易用、可扩展以及与其他系统的集成。

第三，集成性。输变电设备动态负荷智能管理系统在设计时要同时满足当前与未来的需求，避免重复出现并解决目前已存在的“信息孤岛”问题，对已有系统的数据充分利用，预留系统接口以便实现信息的良好共享。

第四，安全性。输变电设备动态负荷智能管理系统应遵循供电企业信息中心的统一规划，在应用系统层面上确保使用的安全性。

3、输变电设备动态负荷智能管理系统的架构

随着SGl86营销系统的顺利上线，输变电设备负荷报表计算实现了由传统手工计算到营销系统自动计算的转变。伴随着用电信息采集系统的顺利上线，实现了自动化抄表，为开展输变电设备负荷精细化管控打下了基础。

图1输变电设备动态负荷智能管理系统的架构

在输变电设备动态负荷智能管理系统中，供电企业以输变电设备台区为单元，结合用电信息采集系统和各类应用实时系统，基本框架如图1所示。搭建输变电设备负荷信息化统一数据平台，建立输变电设备动态负荷智能管理系统，通过对不同台区输变电设备负荷实时数据的比对分析，建立维护评估与监控机制，合理确定输变电设备负荷管理目标值，将负荷管理指标落实到具体输变电设备，对于偏离目标值的输变电设备要及时制定处理方案，从而使输变电设备负荷维持在正常水平。

经输变电设备动态负荷智能管理系统分析，在管理目标值确定前提下，可以通过数次调整互换，使调整后的输变电设备运行于理想状态。以配电变压器为例，考虑到实际电网的运行情况，具体调整时会在两台及两台以上配电变压器之间进行，调整过程中涉及的配电变压器越少，对实际电网的运行影响就越小。

输变电设备动态负荷智能管理系统为输变电设备的负荷管控提供了有效数据支撑，同时也为电网其它生产业务系统提供了实时基础数据，形成企业内部统一的安全数据源。

以配电变电器为例，输变电设备动态负荷智能管理系统在某供电企业试运行后，2016年共对122对大小容量配电变压器进行调整，调整后配电变压器负荷均运行于目标值以内。采用系统评价指标对应用系统后的效果进行分析，共节约了420.9万元，减少了1159t碳排放量，每年可为所在地区节约电量213.74万kWh，按实际波峰与波谷用电比例进行计算，每年节省电费138.93万元，经济效益十分可观。

4、结语

综上所述，输变电设备动态负荷智能管理系统通过对采集到的数据进行实时监控，对设备安装位置的供电网络进行实时状态分析，对比同时期的负荷强度，得出负荷趋势，指导供电维护人员及时反应，从而确保输变电设备的经济可靠运行。

参考文献

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[3]吴文平,马素俊,刘骏.动态负荷的计算机监控系统[J].江苏水利,2017(9).