（电气工程专业论文）基于多智能体技术的变电站设备信息集成研究.pdf

浙江大学博士学位论文摘要 摘要 随着变电站自动化技术的发展，变电站中各种设备大量增多，来自不同应用系 统的信息也日益丰富目前变电站设备的状态监测系统往往是由各个厂家针对特定 的设备应用，按照自己的理解实现的。由于缺乏统一的标准，目前变电站设备的状 态监测系统存在信息难共享，难利用，不同厂家的装置不能互操作、互替换，装置 本身可靠性不高、状态不可观测等突出问题，变电站设备的检修与维护成为电力企 业面临的一个最大的挑战之一 本文结合i e c6 1 8 5 0 i e c6 1 9 7 0 系列标准，研究了多智能体平台结构、协作模式、 通信模型等理论技术问题，并将其用于分析变电站一次设备状态监测、二次设备的 远程维护、设备信息的一体化集成及模型协调等问题，在此基础上构建并实现了统 一设备信息模型、统一通信接口体系的变电站设备状态监测信息集成平台。通过这 一平台，可以及时、全面地了解变电站设备的运行状态，同时也可以方便地获取并 综合利用来自其它应用系统的信息，对于提高变电站设备的健康状况评估的效率和 准确性有重要意义本文的主要研究工作如下： 一、首先提出了本文研究的主要问题，并介绍了相关背景；接着概要分析了i e c 6 1 8 5 0 、i e c6 1 9 7 0 等国际标准及研究应用现状，然后分析了多源信息融合、s o a 、 多智能体理论及其在电力系统中的应用现状，分析了目前研究需要解决的一些问题。 - - 、针对变电站信息集成中目前存在的严重的“信息孤岛”问题，提出了一种适 合当前变电站发展特点的、兼容变电站遗留设备系统及i e c6 1 8 5 0 标准设备的变电站 信息集成方案，设计了基于多智能体技术的嵌入式变电站信息一体化平台，研究了 基于多智能体技术与i e c6 1 8 5 0 标准的系统平台的体系结构、通信机制、智能维护与 配置等一系列关键技术等问题。 三、在总结变电站设备状态监测技术发展及研究现状的基础上，提出了一种中 心级分层分布式变电站状态监测系统，并提出了基于多智能体联邦的设备状态监测 系统架构，研究并设计了中心级设备状态监测系统架构的多智能体构成、协同工作 模式等关键技术，这一系统架构具有高度的灵活性和适应性 四、基于多智能体理论，提出了适用于分布式异构系统的基于x m l h t t p 的智 能体通信模型，并结合w e bs e r v i c e s 技术实现多智能体通信与协调设计了一种变电 i i i 浙江大学博士学位论文摘要 站智能设备远程诊断与维护系统，分析了设备状态远程监测及远程维护的关键技术， 为变电站数字化、电网智能化形势下二次设备的维护提供了一条新的可行的解决思 路。 五、提出了i e c6 1 8 5 0 - 与i e c6 1 9 7 0 系列标准协调的变电站设备状态监测的信息系 统架构，分析了变电站设备信息模型的构建、扩展及模型适配问题，设计并实现了 支持统一信息模型、统一通信接1 2 的设备状态监测集成平台。通过这个平台，可以 全面地收集变电站设备的各种状态信息，同时可以方便地与其它应用系统共享并综 合利用。 六、介绍了上述研究成果在华东某5 0 0 k v 变电站的综合应用情况：进行了基于 i e c6 1 8 5 0 i e c6 1 9 7 0 标准的变电站信息一体化平台试点应用，其中包括了信息一体 化平台方案部署、基于i e c6 1 8 5 0 标准的设备信息模型的构建与扩展、系统关键接1 2 的实现以及主要应用软件界面设计等。 关键词：变电站自动化；信息集成；多智能体；i e c6 1 8 5 0 ；i e c6 1 9 7 0 ；信息模型； 设备状态监测；远程维护 i v 浙江大学博士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs u b s t a t i o na u t o m a t i o nt e c h n o l o g y , l a r g eq u a n t i t yo f e q u i p m e n t a n di n f o r m a t i o nf r o md i f f e r e n t a p p l i c a t i o ns y s t e m i ns u b s t a t i o n sh a v e i n c r e a s i n g l yb e c o m ep e o p l e sf o c u sp o i n t c u r r e n t l y , d u et ot h el a c ko ff e a s i b l es t a n d a r d ， s u b s t a t i o ne q u i p m e n tc o n d i t i o n m o n i t o r i n gs y s t e m s a r ei m p l e m e n t e db yd i f f e r e n t p r o v i d e r sa c c o r d i n gt ot h e i ro w nc o m p r e h e n s i o nt os o m ep a r t i c u l a re q u i p m e n tf u n c t i o n s i tl e a d st og r e a td i f f i c u l t yf o rs u b s t a t i o ne q u i p m e n tc o n d i t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m si n s h a r i n gv a l u a b l ei n f o r m a t i o n 谢t l lo t h e ra p p l i c a t i o ns y s t e m s ，t h e s ep r o b l e m sa l s oi n c l u d e d i f f i c u l t i e si ni n f o r m a t i o n s h a r i n ga m o n gi n t e l l i g e n t e l e c t r o n i c d e v i c e s ( i e d s ) o r a p p l i c a t i o ns 0 1 a r eb yd i f f e r e n tv e n d o r s ，w i t h o u ti n t e r o p e r a b i l i t ya n di n t e r c h a n g e a b i l i t y e a c ho t h e r , a n dp o o rr e l i a b i l i t ya n do b s e r v a b i l i t yo fc o n d i t i o nm o n i t o r i n gi e d st h e m s e l v e s i th a sb e c o m eab i gc h a l l e n g et om a i n t e n a n c eo fs u b s t a t i o ne q u i p m e n tf o rp o w e r e n t e r p r i s e i nt h i sd i s s e r t a t i o n , a g e n tt h e o r ya n dm e t h o d o l o g yi n c l u d i n ga g e n tp l a t f o r ms t r u c t u r e ， c o o r d i n a t i o nm o d ea n dc o m m u n i c a t i o nm o d e lo fm u l t i - a g e n tt e c h n o l o g ya l es t u d i e d s e q u e n t l y 勰w e l la si e c6 18 5 0a n di e c6 1 9 7 0s e r i e si n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d a n dt h e n m e ya r er e s p e c t i v e l ya p p l i e di ns u b s t a t i o ni n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r m , c o n d i t i o n m o n i t o r i n gs y s t e mf o rp r i m a r ye q u i p m e n ta n dr e m o t em a i n t e n a n c es y s t e mf o rs e c o n d a r y e q u i p m e n ta n du n i t e dm o d e lb a s e do ne f f o r t st oh a r m o n i z ei e c6 18 5 0a n di e c6 1 9 7 0f o r b o t hp r i m a r ya n ds e c o n d a r ye q u i p m e n t as u b s t a t i o ne q u i p m e n tc o n d i t i o nm o n i t o r i n g i n f o r m a t i o np l a t f o r m ( c m i p ) ，w h i c hc h a r a c t e r i z e de q u i p m e n tu n i f i e de x t e n d e dc o m m o n i n f o r m a t i o nm o d e l ( e c i m ) a n du n i f i e dc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e si n c l u d i n gc o m p o n e n t i n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n ( c i s ) a n di e c6 18 5 0a b s t r a c tc o m m t m i c a t i o ns e r v i c ei n t e r f a c e ( a c s i ) ，i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d b yt h i sp l a t f o r m , c o m p r e h e n s i v ec o n d i t i o n i n f o r m a t i o no fb o t hp r i m a r ye q u i p m e n ta n ds e c o n d a r ye q u i p m e n tc a l lb em o n i t o r e dt i m e l y , a n da l s od i s p e r s i v ec o n d i t i o nm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o nc a l lb ei n t e g r a t e da n de x c h a n g e d 、7 i ，i t ht h eo t h e ra p p l i c a t i o ns y s t e m sc o n v e n i e n t l y i tw i l lb es i g n i f i c a n tt oi m p r o v et h e e f f i c i e n c ya n dc e r t a i n t yo fs u b s t a t i o ne q u i p m e n tc o n d i t i o na s s e s s m e n t , a n dt oe n s u r e h e a l t h ya n ds t e a d yo p e r a t i o no fp o w e r 酣d 1 h er e s e a r c hw o r ki nt h i sd i s s e r t a t i o ni s o r g a n i z e da st h ef o l l o w i n g6p a r t s i t h ei s s u e st ob es t u d i e da r ep r e s e n t e df i r s t l y , a n dt h eb a c k g r o u n di si n t r o d u c e da s w e l l t h es t a t eo fa r t so fi e c618 5 0a n di e c619 7 0a r ea n a l y s e d a n dt h e n ，m u l t i - s o u r c e v 浙江大学博士学位论文 a b s t r a c t i n f o r m a t i o nf u s i o n , m u l t i - a g e n ta n da p p l i c a t i o no np o w e rs y s t e ma n dp r o b l e m ss h o u l db e s o l v e da r ea n a l y s e di ns u c c e s s i o n i i a ne m b e d d e dp l a t f o r mf o rs u b s t a t i o nd a t ai n t e g r a t i o n ( e p s d i ) a n dac o m p a t i b l e i n t e r f a c es c h e m ef o rb o t hl e g a c yi e d sa n ds t a n d a r di e d sb a s e do ni e c618 5 0i sp r o p o s e d t h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r eb a s e do nm u l t i a g e n ts y s t e m si sd e s i g n e de l a b o r a t e l y a n dt h e b a l a n c eb e t w e e nt h es t a b i l i t ya n dt h ep e r f o r m a n c ec a nb ea c h i e v e dt h r o u g ht h ea g i l e d i s t r i b u t i o nc o n f i g u r a t i o na n dp u b l i s h s u b s c r i b em e c h a n i s ma m o n ga g e n t s 1 1 1 em e t h o d c a nb r i n gan e wf e a s i b l ea p p r o a c ht op r o p e l l i n gs u b s t a t i o ns m o o t hd i g i t a l i z a t i o nb a s e do n i e c618 5 0 ，d u et oi t sg o o da p p l i c a t i o na n de x p a n d a b i l i t y i i i a f t e ra n a l y s i sa n dc o n c l u s i o no fc o n d i t i o nm o n i t o r i n gt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t , a l la r c h i t e c t u r eo fl a y e r e dc o n d i t i o nm o n i t o r i n gi n f o r m a t i o np l a t f o r mf o rh i g hv o l t a g e e q u i p m e n ti ns u b s t a t i o nb a s e do na g e n tf e d e r a t i o nc o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mi sp r o p o s e d s o m ei s s u e si n c l u d i n ga g e n tf e d e r a t i o ns t r u c t u r e ，c o o r d i n a t i o nm o d e ，a n di m p l e m e n t a t i o n m e t h o da r es t u d i e di np a r t i c u l a r w i t ht h i ss o l u t i o n ，a l lt h ed i s p e r s i v ec o n d i t i o nm o n i t o r i n g i n f o r m a t i o nc a nb ei n t e g r a t e d ，s h a r e da n de x c h a n g e dc o n v e n i e n t l y ac o m m u n i c a t i o nm o d e lf o rd i s t r i b u t e da n di s o m e r o u sa g e n tp l a t f o r mi sp r e s e n t e d b a s e do nm u l t i a g e n ts y s t e m sa n dx m li n t e r a c t i o n ar e m o t em a i n t e n a n c es y s t e mf o r s u b s t a t i o ns e c o n d a r ye q u i p m e n tb a s e do nx m l h t t pa n dc o o r d i n a t i o nm u l t i - a g e n ta n d w e bs e r v i c e st e c h n o l o g yi sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d i tp r e s e n t san e wm e t h o dt o m a i n t e n a n c e s y s t e mf o r s u b s t a t i o n i n t e l l i g e n te q u i p m e n t 、) l ，i m t h e b a c k g r o u n d o f d i g i t a l i z e ds u b s t a t i o na n ds m a r t 西d v a ni n f o r m a t i o na r c h i t e c t u r eo fc o n d i t i o nm o n i t o r i n gs u b s t a t i o ne q u i p m e n ts y s t e m i sp r o p o s e db a s e do ni e c618 5 0a n di e c619 7 0c o o r d i n a t i o nf i r s t l y a n dt h e np r o b l e m so f m o d e lc o n s t r u c t i o n , e x t e n s i o na n dm a p p i n go fs u b s t a t i o ne q u i p m e n t 砌o r m a a o na r e r e s e a r c h e db ye f f o r t st oh a r m o n i z ei e c618 5 0a n di e c619 7 0 c o n d i t i o nm o n i t o r i n g i n f o r m a t i o np l a t f o r mf o rs u b s t a t i o ne q u i p m e n t , w h i c hi sc h a r a c t e r i z e db yi t su n i f i e d i n f o r m a t i o nm o d e la n ds t a n d a r dc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e s ，i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d a sw e l l b yt h i sp l a t f o r m , c o m p r e h e n s i v ec o n d i t i o ni n f o r m a t i o no fb o t hp r i m a r ye q u i p m e n t a n ds e c o n d a r ye q u i p m e n tc a nb em o n i t o r e dt i m e l y ,a n da l s od i s p e r s i v ec o n d i t i o n m o n i t o r i n gi n f o r m a t i o nc a nb ei n t e g r a t e da n ds h a r e dw i t ht h eo t h e ra p p l i c a t i o ns y s t e m s c o n v e n i e n t l y v i a na p p l i c a t i o np r o j e c ti no n e5 0 0 k vs u b s t a t i o no fe a s tc h i n ai si n t r o d u c e da st h e c o m p r e h e n s i v ev e r i f i c a t i o no ft h em a i no fr e s e a r c ha c h i e v e m e n t sm e n t i o n e da b o v e o n e i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r mf o rs u b s t a t i o ne q u i p m e n tb a s e do nc o o r d i n a t i o no fi e c 浙江大学博士学位论文a b s t r a c t 6 18 5 0a n di e c6 19 7 0w a si m p l e m e n t e di nt h ep r o j e c t s o m ei m p l e m e n td e t a i l sf i l e i n 扛o d u c e ds e q u e n t l y , w h i c hi n c l u d e sd e p l o y m e n to fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r m , m e t h o do fi e c618 5 0m o d e l l i n ga n de x t e n s i o nf o re q u i p m e n tc o n d i t i o n , i m p l e m e n to f c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e sa r c h i t e c t u r e ，a n dd e s i g no fa p p l i c a t i o nu i k e y w o r d s ：s u b s t a t i o na u t o m a t i o n ，i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n , m u l t i - a g e n t , i e c6 18 5 0 ，i e c 6 19 7 0 ，i n f o r m a t i o nm o d e l ，e q u i p m e n tc o n d i t i o nm o n i t o r i n g ，r e m o t em a i n t e n a n c e v 浙江大学博士学位论文插图清单 插图清单 图1 1变电站各应用系统及通信现状3 图1 2i e c6 1 8 5 0 变电站自动化系统层次结构与逻辑接口6 图1 3i e c6 1 8 5 0 模型层次结构7 图1 4i e c6 18 5 0 a c s i 到s c s m 的映射7 图1 5电力系统中4 类基本信息技术及其对应设备1 3 图1 6 数据级融合1 4 图1 7 特征级融合1 4 图1 8 决策级融合1 4 图1 9 论文组织结构及技术路线示意图2 1 图2 1 传统的变电站信息集成方案3 2 图2 2 常规变电站中通信协议的并存状况3 3 图2 3 基于变电站信息一体平台的变电站信息集成方案3 4 图2 4 基于安全分区的变电站信息一体化平台布置方案3 5 图2 5 a g e n t 基本模型3 6 图2 6 a g e m 模块构成一3 7 图2 7 f i p a 推荐的a g e n t 平台模型3 8 图2 8 智能体平台通用的嵌入架构3 9 图2 9 变电站信息一体化系统平台软件架构4 0 图2 1 0 变电站信息一体化平台与适配网关的多智能体交互模型4 2 图2 1 1 平台适配网关与主机之间基于发布与订阅机制的流程图4 3 图2 1 2 配置智能体及运行环境4 3 图3 1在线监测技术发展的三个阶段5 0 图3 2孤立监测单元模式一5 0 图3 3独立站控系统模式5 1 图3 4 设备状态监测中心模式5 2 图3 5 设备状态监测集成平台总体架构5 3 图3 6 变电站级状态监测集成平台层次结构5 4 图3 7中心级状态监测系统结构5 5 图3 8多智能体结构四种分类5 7 图3 9 变电站数据集成平台层次结构5 9 图3 1 0 中心级变电站状态监测平台的智能体联邦构成6 1 图3 1 1 数据处理智能体联邦及业务逻辑智能体联邦的模型结构6 3 图3 1 2 中心级变电站状态监测平台的智能体联邦构成6 3 图4 1 f i p a 推荐的a g e n t 平台构成7 0 图4 2 f i p a 推荐的a g e n t 消息传递模型7 1 图4 - 3 a g e n t 平台的通信模型结构7 1 浙江大学博士学位论文插图清单 x 图4 4a g e n t 平台的分布式异构通信层次模型7 3 图4 5变电站智能设备远程维护系统层次架构7 4 图4 6变电站智能设备远程维护系统的a g e m 协作示意图7 5 图4 7变电站内智能设备远程维护系统主流程图7 6 图4 8 中心w e bs e r v i c e s 服务器中智能体平台构成7 8 图4 9 用户界面基本构成8 0 图4 1 0 基于s v g 的状态图形交互示意图8 0 图4 1 l 模型配置时的时序图8 1 图4 1 2 运行时系统时序图8 2 图5 1变电站设备状态监测信息系统的构成。8 9 图5 2 设备信息空间属性9 0 图5 3变电站多视角架构9 l 图5 4变电站设备状态监测模型9 2 图5 5 基于i e c6 18 5 0 与6 1 9 7 0 标准的变电站设备信息模型体系。9 4 图5 6 变电站设备信息编码规则9 5 图5 7i e c6 1 8 5 0 状态监测模型向c i m 模型的适配9 5 图5 8c i m 状态模型扩展及与i e c6 1 8 5 0 状态映射9 6 图5 9 设备监测信息集成平台接口层次结构9 7 图6 1 传统的变电站信息集成模式与面向对象信息集成模式1 0 3 图6 2华东某5 0 0 k v 变电站单线图1 0 4 图6 3设备状态监测集成系统应用方案1 0 5 图6 4 x m l 配置文件示例i 一10 7 图6 5x m l 数据文件示例10 7 图6 6系统总电路图10 8 图6 7 信息一体化平台组屏图1 0 9 图6 8 核心电路板俯视图1 0 9 图6 9 应用软件框架层次示意图1 1 0 图6 1 0i e c6 1 8 5 0 建模步骤1 1 1 图6 1 1 变电站设备状态监测模型1 1 3 图6 1 2 基于i e c6 1 8 5 0 标准的通信服务接口u m l 类图11 6 图6 1 3 变电站设备状态检修系统主界面1 2 0 图6 1 4 历史状态数据查看界面1 2 1 图6 1 5 变压器油气分析界面1 2 1 图6 1 6 设备状态查看与模型维护界面1 2 2 浙江大学博士学位论文附表清单 附表清单 表1 1 i e c6 1 8 5 0 逻辑接口及功能层次6 表1 2i e c6 1 8 5 0 与i e c6 1 9 7 0 标准主要差异比较1 0 表1 3i e c6 1 8 5 0 标准制定、修订状况1 1 表1 4三种信息融合层次的特点比较1 5 表3 1控制中心级状态监测信息平台的各个智能体联邦功能6 2 表4 1三种不同的消息传递协议比较7 2 表5 1变电站设备信息的时间属性分类。9 0 表5 2 扩展p s r s t a t u s 与i e c6 1 8 5 0h e a l t h 属性间对应关系9 6 表6 1逻辑节点s c b r 类113 表6 2 逻辑节点s d g a 类。1 1 4 表6 3 环境监测逻辑节点s e n v 类1 1 5 表6 4 逻辑节点i s t p 类1 15 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者弛张官产签字日期溯7 年，2 月吕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂 有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：艺之信江 签字日期：以m 7 年f 2 月吕日 导师签名：魂么 ， 签字日期：1 年l 咱 浙江大学博士学位论文致谢 致谢 衷心感谢导师曹一家教授的精心指导! 曹老师渊博的学识、严谨的治学态度、 高瞻远瞩的学术视野，宽广博大的胸怀等都是我终生学习的典范在此谨向曹老师 表示衷心的感谢和诚挚的敬意! 衷心感谢郭创新教授! 他多年以来对我工作、学习、生活的多个方面的关心和 支持，使我的博士求学生活丰富而又充实! 祝愿郭教授身体健康、心想事成! 真诚感谢杭州智光一创科技公司的朱传柏、丁焕玉、禹驱、王建林、种慧敏、 张磊、刘波、诸正龙、宋玉、毛小青、姜昕、陈金涛、吴莉英、王林青、郑静等的 关心和帮助，和他们一起的时光让我充实而快乐衷心祝愿智光一创公司兴旺发达， 祝大家身体健康，人生绚丽多彩! 真诚感谢华东电网有限公司的周建国先生、华东电力试验研究院有限公司的黄 华先生以及上海市区供电公司的杨健先生和上海节电公司的张小跃先生! 感谢一家试验室的所有成员共同营造的宽松而又多彩氛围，在这里的学习和科 研工作经历将是我一笔宝贵的财富和美好的回忆。在此也特别感谢江全元老师、葛 杏花老师、包哲静老师，感谢一家实验室的赵波博士、易永辉博士、朱承治博士、 刘兆燕博士、丁理杰博士、王光增博士等诸位以及苗逸群、徐立中、李英、曹晋彰、 马韬韬、刘毅、黄志光、赵伟、周恒俊、高振兴等师兄弟的大力帮助。在此向他们 表示衷心感谢，祝他们鹏程万里! 在此谨也向我的爱人表示深深的歉意和谢意! 她在繁忙的工作之余，为我背负 家庭的重担，任劳任怨，对她的感激之情无以言表! 同时，也向我的孩子深表歉意， 我忙于学习和工作，给他的关爱太少太少! 另外也特别感谢岳父母、父母等家人的 全力支持与奉献，没有她们的长期支持和鞭策，我将无法完成学业! 在任何时候他 们都是我最强大的精神支柱和不断进取的动力! 衷心感谢支持过我、帮助过我、批评过我、鼓励过我和理解过我的人们! 感谢 所有的人! 张金江 2 0 0 9 年1 0 月于求是园 浙江大学博士学位论文绪论 第1 章绪论 本章首先分析了当前变电站设备信息集成方面存在的主要问题及背景，然后概述了i e c 6 1 8 5 0 、i e c6 1 9 7 0 等国际标准及研究应用情况，接着介绍了信息融合的基本理论以及多智能体、 面向服务的架构两种适用于变电站信息融合的主要特点及在电力系统中的应用现状。最后简单介 绍了研究课题的基本研究思路和相关工作，并对本文的组织结构做了简要说明 1 1 问题的提出及相关背景 现代电力系统应用了大量计算机技术、通信技术以及传感器技术 1 3 1 ，变电站 作为构成电网的关键环节，也涌现出了大量的新技术、新应用，诸如变电站自动化 技术 4 7 】、通信技术 8 9 1 、设备信息管理技术 1 0 1 1 】、设备状态监测与状态检修技 术 1 2 1 3 】等，这些新技术、新应用对变电站自动化的发展是一种极大的促进。然而， 与这些新技术相伴而来的是，电力一、二次设备的数量及种类大幅度增加，而设备 检修维护人员并没有相应增加，检修维护人员紧缺的问题日益突出【1 4 1 。因此近十几 年来，国内外逐步展开了关于变电站设备状态监测及状态检修技术的研究与应用， 这为提高设备检修的针对性和有效性，降低设备维护成本，保障电力设备的安全运 行起到了积极的作用n 3 1 7 】。 设备状态检修的基础是设备的状态监测和状态评价，其工作重点是对设备状态 的严密监测和全过程控制【1 4 】，设备状态信息包括在线状态信息和离线状态信息。目 前国内外的相关研究主要是监测某种设备( 如变压器【1 7 2 0 】、断路器 2 1 - 2 3 】、输电 线路 2 4 2 6 1 等) 的特征状态，进行特征识别和故障诊断，再制定检修策略，忽视了 设备状态信息横向和纵向之间的联系，对设备状态信息的收集和利用都不够充分， 妨碍了设备状态监测与状态评价的实际效果，这也是导致对状态检修的推行多年以 来一直比较审慎的重要原因之一。 1 1 1 面临的主要问题 1 1 1 1 缺乏相关技术标准，系统性不足 目前变电站设备状态监测与状态检修多是针对特定的一部分业务需求、根据各 自的理解开展的，发展水平不一，尚未建立系统的制度和体系，缺乏统一的规划和 相关的技术标准和管理标准，也没有统一的信息模型。变电站设备状态监测与状态 检修一般是针对某类设备一个或者几个方面特征的监测，缺乏完备的设备状态监测 浙江大学博士学位论文绪论 与状态检修信息支持系统，监测对象与监测量的局限性使得监测装置不能完整而准 确地反映设备的状态【1 3 1 5 】，这些都制约着状态监测与状态检修工作的有效开展 1 1 1 2 二次设备的状态监测与维护被忽视 随着变电站自动化技术的发展，传统的二次设备功能日渐丰富，变电站系统及 设备运行的大量信息蕴含于二次设备之中，因此现代电力系统的稳定可靠运行既高 度依赖于一次设备，也同样依赖于二次设备的健康稳定运行【3 7 】。由于二次设备装 置严酷的现场运行环境要求和制造工艺水平的矛盾，状态监测装置面临比一次设备 更不可靠的尴尬境地，误报漏报时有发生 1 3 ，2 7 ，2 8 1 。 限于设备制造技术及工艺水平，在线监测装置等二次设备的可靠性难以在短期 内大幅改善- 1 3 ，2 7 】，这也导致二次设备的寿命周期低于一次设备，包括状态监测装 置在内的大量智能电子装置( i e d ) i 绚健康状态监视及维护管理也成为当前电力企业面 临的一个重大挑战，二次设备的状态监测与状态检修即基于设备状态的远程维护应 受到足够重视。 1 1 1 3 变电站通信与数据接口不一，信息共享度差 由于总体规划不足，变电站内各个不同应用之间缺乏必要的联系与协同，对外 通信各自组网。在极端情况下，有8 个不同的应用系统的装置可能会部署到变电站， 如图1 1 所示，这些应用系统由主站和多个子站组成，子站设在变电站，主站设在 上级控制管理中心，主站系统通过各自的专用通道进行子站数据通信访问 2 9 1 。不同 应用系统及装置之间的接1 2 方式各不相同，甚至不同厂家生产的同类设备接口也不 统一，造成变电站监测装置难以互通信息，数据缺乏统一的管理和分析支持平台， 信息共享度差，t 馆息孤岛”林立，这种状况使变电站的信息化建设面临“数据多、信 息少”、“投资多、见效慢”的困境 3 0 3 l 】，这对于利用多方面信息进行变电站设备状 态评估并制定检修策略，形成了严重的障碍。 1 1 1 4 系统的灵活性和可扩展性有待加强 由于装置分散，系统处理能力有限，导致系统的开放性、扩展性和可维护性较 差。目前的变电站自动化系统建模技术异构，装置可替代性差，对原设备制造厂家 的依赖性过大，系统的后期维护、功能扩展困难。随着新技术的大量应用，电力企 业的需求变化极快，变电站设备的维护与管理成为当前电力企业面临的一个重大挑 战【1 5 ，2 8 】，众多的功能原理、信息模型、界面风格迥异的应用系统与装置也加大了 电力企业维护人员的工作量，甚至造成派不出人员维护的局面。 2 o一葛u孳geouj|s3口。暑gli采；o一葛is丑nsoo三墨葺ub，u l i 鲁 葵辞姆赠臻峨匠域婶酱脚制二匝 一 l 挈垂g ：二一一 u l 劈誊。 嚣 i 蓟囊 旌 乳摅 一 t j i 奸蠹 鉴嫠蓦 莩 悄韫eeg i 整 霎 【_ o r 镕! i i 十爹；到蚓 吲 薯划口 - 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