智能化GIS技术应用探究

林秀萍

摘要：随着智能电网的不断发展，智能化GIS技术取得了新的突破。而智能化GIS技术的进步又极大的推动了智能电网的发展。本文主要就智能化GIS技术的应用进行了探究。

关键词：智能化GIS；状态检修；数字化；环保；安全

1智能化GIS概述

智能化GIS是由GIS设备本体、传感器及智能组件组成的一种高压设备。它集合了测量、监测、控制等智能电子设备，通过电缆或光纤与传感器和执行器相连接，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。

智能化GIS的关键组件是一个包含智能电子设备的全数字当地控制室。所有智能电子设备连接到变电站自动化总线。所以，传统和智能化之间的主要区别是，传统的联锁和模拟主接线是通过一个复杂的电路，而智能化都是通过对二进制控制单元进行配置来实现。

2智能化GIS的应用

2.1智能化GIS的基本技术特征

智能化GIS的基本技术特征为：测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化、光纤取代电缆化。

1.测量数字化：指对所有常规变电站中的模拟测量参量采用就地数字化测量，并对部分开关信息增加连续测量。

2.控制网络化：对有控制需求的组件实现基于智能变电站通信网络的控制，控制指令和控制反馈等信息，均通过网络传输。

3.状态可视化：指智能GIS的运行状态、运行可靠性和控制可靠性，对电网是可获取、可辨识的。状态可视化由智能组件基于聚合信息、经综合分析并通过信息互动实现。

4.功能一体化：指传感器与GIS的一体化设计，与GIS相关的测量、控制、监测、计量、保护等智能电子设备的一体化设计，形成智能组件，实现智能高压设备的功能。

5.信息互动化：智能组件之间、智能组件与站控层设备之间的信息可交互，以实现智能化之功能。

6.光纤取代电缆化：常规变电站的二次设备与一次设备之间，二次设备间采用电缆进行连接，电缆感应电磁干扰和一次设备传输过电压可能引起的二次设备运行异常；而长电缆的电容耦合干扰以及二次回路两点接地可能造成继电保护误动作。以光缆取代传统变电站的大量长电缆，从根本上解决了抗干扰问题，提高了传输可靠性。

2.2智能化GIS的主要技术应用

2.2.1BAY控制单元/保护控制

常规控制电路通过大量的继电器，接触器，导线等组成，需要占用较多的控制柜安装空间及大量的接线工作。且容易因为个别元器件的损坏而造成整个控制回路的瘫痪。BAY控制单元，一般采用集成电路板，将控制及信号等回路集中在一个设备中。整个设备可直接安装于控制柜的模拟母线板上，通过程序精准控制。这也大大减少了联锁回路对开关辅助触点的需求，对于GIS机构箱空间有限，无法提供过多的辅助触点来说，无疑是巨大的利好。

而说到控制保护不得不说到选相合分闸器，它是一款用于控制高压断路器分合闸的控制器。其作用是延迟断路器操作，确保在最佳相角接通电流或中断电流，将所开合负载或断路器所受的应力最小化，从而提高断路器寿命，改善电能质量。

2.2.2SF6在线监测

大数据表明，GIS40-50%的“小故障”是由于SF6泄露造成的，而接近90%的GIS维护和SF6相关。越早发现SF6泄漏，可越大限度减少SF6排放，有效减少检查工作和维护成本。因此，SF6在线监测设备就显得尤为重要，它的主要功能为检测SF6气体压力、温度、微水、密度。且可视化，具有就地和远方显示的功能。通过SF6在线监测设备，可时时观测到SF6的各项指标数据，从而真正将依赖经验值的检修转变为状态检修。

2.2.3断路器在线监测

断路器作为GIS的核心部件，其性能的好坏及稳定决定着整个GIS的寿命及质量。传统变电站中，针对断路器的检修基本依靠于经验值，无法得知断路器的实际状态。而断路器在线监测则是通过传感器和励磁线圈，测量分、合闸线圈电流，监测振动波形，动触头行程等参数，诊断断路器电寿命和常规机械故障。从而确定断路器机械特性是否在正常范围内，是“测量型”状态监测技术，为状态检修提供了强有力的保障。

2.2.4局放在线监测系统

局放在线监测系统是应用检测放电脉冲产生的“宽带”电磁波信号，来监测放电的产生、幅度、密度、发展趋势，并鉴别放电类型、分析其危险程度，是“诊断型”状态监测技术。当GIS出现异常时，该系统能快速采集、处理故障数据，同时完成在线计算、存储、统计、报警、分析报表和数据远传等功能。

现场智能监测模块主要是把高频传感器采集的局放信号和噪音传感器采集的现场噪音信号进行相位比较，判断高频传感器采集的信号是否是GIS里面发生的局放信号。如果是局放信号则通过信息模式识别及故障类型诊断，实现局部放电故障点准确的定位诊断，采用二维波形及三维相位图谱技术呈现出来。如果不是局放信号就直接在噪音通道相对应的液晶屏面上显示，并大致的判断是什么干扰信号造成的干扰，防止外界干扰信号造成误报、误判。

2.2.5电子式互感器

电子式互感器和传统的电磁式互感器比较起来，具有以下方面的优点：

1.优良的绝缘性能，体积小，造价低。单一的多功能NCIT针对所有的应用需求。如ABB的CP电子式互感器，单个线圈可满足不同的精度和宽动态范围的要求。且尺寸不受项目需求而变化，制造非常紧凑。

2.不含铁芯，消除了磁饱和、铁饱和、铁磁谐振等问题。软件化配置，数字化，无须考虑负荷容量，电流变比可后期配置，无须打开气室或跟换CT线圈。

3.低压侧无开路高压的危险，提高运行安全性。

4.不会因充油而产生易燃、易爆等危险。高可靠性的主传感器设备，和GIS本体同样的寿命。

5.适应了电力计量与保护数字化、智能化发展的潮流。二次电子设备简单维护，电子设备易于更换。

6.绿色环保，电磁兼容性好。

2.2.6优化的变电站解决方案

目前很多用户面临的困境是：1）在运设备数量庞大，种类繁多。或者安装了一些非主流品牌的设备，设备的稳定性、可靠性挑战很大；2）已有的维修规程和设备的实际状态存在很大矛盾和不一致的地方，希望可以通过设备健康管理来洞察设备的内在状态，实现基于状态的检修，从而达到设备延寿的目的.

智能化GIS拥有完整的资产管理解决方案，通过部署在线监测装置采集断路器实时运行数据，包含线圈电流，SF6气体密度，电机工作时间/工作电流等；输出失效风险表征，异常情况通知，推荐维护工作等，辅助制定设备检修及更新计划；从而让运维工作按照安全，故障防范，资产关键性确定优先等级；以及设备更新按照设备健康程度，预期维护成本确定优先等级；

2.3智能化GIS对于客户的收益

实际执行的项目经验表明，智能化GIS能为客户带来诸多好处，如设备集成，有效节省占地面积；节省电缆材料，降低投资；减少额外费用和额外交货时间，减少客户维护管理工作量和减少服务的停电时间，节约客户后期服务成本；检修状态化，提高安全并避免工作事故，提高运行效率及设备管理水平，更为环保等。

结束语

智能化是现代自动化技术的发展方向，智能化GIS技术的出现及应用为智能电网的发展起了关键性作用，是具有长远发展前景的技术。但由于部分客户对于智能化GIS的了解程度不够，还处于观望阶段，因此该技术的普遍推广还有赖于时间对技术优势的考量。

参考文献：

[1]石光.智能变电站试验与调试--北京：中国电力出版社，2015.3

[2]王建华.电气工程师手册—3版—北京：机械工业出版社，2006.9

[3]马辉.数字化变电站技术丛书—北京：中国电力出版社，2010