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【知识】智能变电站先进性指标体系构建

旺材变压器2020-03-25 16:45:54

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编辑|旺材变压器


来源:变压器技术杂志


智能变电站先进性指标体系构建

刘悦琪,吴抒源,金尧

(国网天津城南供电公司)



摘要:智能变电站作为智能电网有机组成的重要环节,能够有效提升电网运行的安全性、可靠性和灵活性。鉴于智能变电站建设进程涉及范围广、投资规模大、技术难度高等特点,开展对智能变电站的建设情况和运行效果进行科学合理的评估势在必行。文章结合智能变电站的技术特点和功能特性,依据自底向上的智能变电站评价指标体系设计思路,采用指标层、准则层及目标层三级递进式结构化评价指标体系构建方法,建立了智能变电站技术先进性评价指标体系。


关键词:智能;变电站;技术先进性;指标体系


1 、先进性指标体系构建意义

根据国家电网公司颁布的《智能变电站技术导则》,智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,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的变电站[1-3]。


智能变电站作为伴随智能电网而产生的新概念,代表着目前变电站领域最先进、最优良的变电站形态。而目前我国智能变电站的建设尚处于全面建设的初期阶段,各类新技术不断引入,使智能变电站的各项性能有了质的飞跃。但在同时,由于一些不够成熟的新技术应用到智能变电站中,反而导致变电站的可靠性降低,影响了智能变电站的整体工作效果。在智能变电站评估领域,相关的研究工作较少,且主要针对变电站的某一具体技术环节进行评估,缺乏对智能变电站整体技术先进性的综合评估研究。文献[4] 以数字化变电站的并行冗余协议为出发点构建了整体结构模型,并采用成功流法对数字化变电站可靠性进行分析。文献[5] 针对智能变电站中自动化系统区别于传统变电站的新特点,提出了有效度模型,用于对系统完成任务总能力进行定量的评估。


构建智能变电站的技术先进性指标体系,其意义可从宏观层面和微观层面进行阐述。在宏观层面,通过评价智能变电站的技术先进性,可以掌握国内智能变电站的技术发展情况,为智能变电站建设工作的进一步开展提供科学指导和战略规划;在微观层面,对变电站进行技术先进性评价,可以让各个变电站明确自身定位以及优劣之处,对变电站今后运维工作的开展以及新技术的引进有着指导性意义。


2 、先进性指标体系构建原则

全面性原则。指标体系应具有全面性,指标体系内的指标对评价对象的各个方面进行全面、完整的覆盖。针对智能变电站技术先进性的评价体系需要广泛考虑智能变电站在建造、运行、维护各个环节以及电力设备、信息通信、电力电子等各个领域中所应用的技术,在整体上做到严密无遗漏,同时在归纳指标时,也要尽量避免各指标之间概念相互重叠的情况。


系统性原则。智能变电站技术先进性评价指标体系是一个复杂的系统,系统性原则包括整体性、层次性和相关性。对智能变电站技术领域进行测度的指标体系实际是智能变电站诉求方面发展水平的集合,各个指标应该围绕这一共同主题和核心,指标之间协调互补,相互之间具有内在联系,并尽可能地去除信息上的相关和重叠,最后,指标的组合应该具有严密的逻辑关系和层次结构。


功能性原则。根据研究的目的不同,指标的功能可分为6 类:描述功能、解释功能、评价功能、监测功能、预警功能和决策功能。描述功能表示指标体系能对评价对象的状态进行正确的描述;解释功能表示指标体系能对评价对象上某现象的产生原因进行解释;评价功能表示指标体系能对不同对象间差距进行比较,从而做出排序;监测功能表示指标体系可以对评价对象的发展过程进行全方位的监测;预警功能表示指标体系能够对评价对象在发展过程中已经存在或即将出现的问题进行提示;决策功能表示指标体系能够针对不同的方案,提出决策性建议。


科学性原则。智能变电站技术先进性指标体系一定要建立在科学基础之上,指标概念必须明确且具有一定的科学内涵,指标体系内的每个指标均能够度量和反映智能变电站相关技术的发展水平。


可操作性原则。可操作性原则包括指标可获得与可量化。在建立指标体系时,要考虑到相关指标是否能够被度量,指标的收集是否简单可行,参考利用统计部门公开资料中具有代表性的综合指标。为了得到定量的评价结果,也要注意指标能够尽可能具备可量化的特性。此外,可操作性也表明指标应当尽量简明,能够通过直接简单的方式进行计算,或可从材料中直接获取。


3 、先进性指标体系的建立

智能变电站的技术先进性指标体系,采用分层次的方法进行确立,整体结构分为目标层、准则层、指标层。目标层是所需评价的最终目标,一般有且仅有一个,为整个指标体系的评价总目标,是指标体系的核心。准则层是指标体系的扩展依据,根据目标层从不同角度、不同方面进行划分,当划分数量较多时可对准则层内部进行多层的划分。指标层是指标体系中的底层元素,依据准则层的分类准则进行选取,与评价过程中的原始数据直接关联,具备可量化的特点。


依照“自底向上”的思路,可归纳总结出17 个先进性量化指标,包括:智能设备即插即用率、智能设备互操作成功率、与主站间通信成功率、网络带宽、以太网通信覆盖率、平均每日值班人数、平均倒排操作时间、设备平均检修周期、年停电时间、年操作事故率、设备故障率、站内数据通信保障率、故障平均处理时间、保护动作成功率、变电站建筑面积、站内二次电缆总长度、光伏发电装机容量。指标处于变电站级宏观层面,具有代表性,且易于数据收集整理。


根据指标的特征,可将17个量化指标归纳为规约统一化、通信网络化、运行高效性、维护高效性、运行可靠性、保护可靠性、资源节约性、环境友好性8 个二级准则,下面对8 个二级准则进行解释。


规约统一化:智能变电站内部信息建模、设备间通信规约以及站间通信规约的统一化程度。


通信网络化:智能变电站内采用光纤网络通信替代传统的电信号传递信息的网络通信覆盖范围和性能程度。


运行高效性:智能变电站在日常运行过程中以更少的投入实现更多产出的能力。


维护高效性:智能变电站在维护时以更少的投入完成正常维护工作的能力。


运行可靠性:智能变电站在正常运行时维持整体安全、可靠运行的能力。


保护可靠性:智能变电站在发生故障时,保护可靠动作,及时从故障中恢复的能力。


资源节约性:智能变电站在建设过程中占用更少的自然资源,节约社会资源总量的能力。


环境友好性:智能变电站在运行过程中控制碳排放量、减少环境污染的能力。


由二级准则进一步向上归纳,可得出指标体系的4 个一级准则:智能性、高效性、可靠性、绿色性,对于这4个一级指标解释如下。


智能性:智能变电站借助统一的公共信息模型和网络通信技术,以智能化手段实现日常运行的能力。


高效性:智能变电站在运行、维护过程中,以更高的投入产出比完成本站工作的能力。


可靠性:智能变电站在运行期间,能够准确及时地应对事故,保障本站安全稳定运行的能力。


绿色性:智能变电站在建设与投运期间,贯彻科学发展理念,节约资源、保护环境的能力。


这4个一级准则可以完整地概括出智能变电站的整体技术特性,同时符合智能变电站技术先进性的建设目标,满足了一级准则应具备的全面性和科学性要求。


由之前设计的目标层、指标层和准则层,可以构建起智能变电站先进性完整的指标体系。该指标体系包括目标层、准则层和指标层,能够较全面地概括智能变电站的特性,确保了指标体系对于技术先进性评价的科学性与合理性。


4 、结束语

本文针对智能变电站的核心特点,从智能变电站相关技术出发,提出了智能变电站技术先进性的概念。之后提出了智能变电站先进性指标体系的构建原则,最后根据“自底向上”的指标体系设计思路,采用归纳的方法,设立了17个底层指标、8个二级准则和4个一级准则,最终归为智能变电站技术先进性这一总目标,从而建立了完整的指标体系。


参考文献

[1] 国家电网公司. Q/GDW_383-2009智能变电站技术导则[S].2009.

[2] 杨奇逊. 变电站综合自动化技术发展趋势[J]. 中国电机工程学报, 1996,16(3):145-146.

[3] 高翔,张沛超. 数字化变电站的主要特征和关键技术[J]. 电网技术, 2006,30(23):67-71.

[4] 徐志超,李晓明,杨玲君,等. 数字化变电站系统可靠性评估与分析[J]. 电力系统自动化, 2012,36(5):67-71.

[5] 邱剑,王慧芳,陈志光,等. 智能变电站自动化系统有效度评估模型研究[J]. 电力系统自动化, 2013,37(9):1-8.


来源:变压器技术杂志

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