当前，我国能源消费以化石能源为主，能源安全、生态环境、气候变化等问题突出。风电和光伏作为可再生清洁能源，越来越受到世界各国关注。风电和光伏发电发展快速，生产成本也不断降低，但高比例的新能源并网也带来了电力系统安全运行等问题。传统运维管理模式已不能满足新能源快速发展需要，大数据、云计算、物联网等先进技术的快速发展及广泛应用，为新能源站的智能化、智慧化建设提供了强大技术支撑。

一、新能源升压站智慧化的建设需求

综合自动化系统是新能源升压站运行管理的大脑，但目前升压站的智能化水平还相对较低，智慧化建设是确保新能源升压站安全稳定运行主要措施。大数据、电力物联网、移动互联、人工智能等先进ICT技术的快速发展及广泛应用，为新能源升压站的智慧化建设提供了强大技术支撑。新能源升压站的智慧化建设可有效改进以下工作：①升压站可实现无人值守，减少现场运维工作量；②电气设备可进行状态检修，提高运维效益；③具备全景监测监视能力，增强全站综合控制能力；④提高设备及系统数字化水平，有助于智慧决策；⑤全面推进新能源场站安全生产及可靠运行。

二、智慧型综合自动化系统的体系架构

当前，新能源场站在不同层次各环节配备了相应信息采集和控制系统，新能源升压站的智慧化建设旨在实现设备状态的全息感知、机器替代人工巡检、设备缺陷主动预警、设备故障智能诊断、远程操作一键顺控、主辅设备智能联动、运维控制智慧决策、设备资产全生命周期管理；建设重点是主辅设备状态信息全面感知、设备故障智能诊断与预警、主辅设施协调互联互动、全站运维管理智慧决策。遵循数字化信息采集、标准化通信接口、智能互联互动一体化设计理念，大数据、泛在物联网、人工智能、区块链、数字孪生等先进技术得到广泛应用，新能源升压站智慧化管控水平显著提高。

新能源升压站智慧型综合自动化系统集成信息平台采用分层、分布、开放式两网三层架构，统一智能设备接入通信接口和协议标准，实现了设备与系统的连接。智慧型综合自动化系统分为过程层、间隔层和站控层。一体化综合平台整合了各子系统功能，实现了全站全景可视化集中监控，以及过程智能设备层、间隔功能层、站控生产监控、智慧管理决策层的一体化集成，统一了全站监控管理。过程层设备包括变压器、电流/电压互感器及其所属合并单元、智能终端、独立的智能电子设备，为一体化综合监管平台提供基础数据；间隔层包括智能二次设备和功能子系统，间隔层装置包括保护、测控、计量、安全稳定、故障录波等智能装置，还包括状态监测、辅助监控等功能子系统；站控层设备包括数据服务器、一体化监控主机、工作站、通信网络设备等。当站控层和站控层网络失效时，间隔层设备仍能独立完成各自工作。站控层MMS网络架构采用双重化以太网，单网故障时，系统功能正常；过程层GOOSE网及SV网合一，GOOSE网用于在间隔层及过程层设备间传输状态与控制信息数据，SV网用于传输过程层设备数字化采样值。

根据安全防护要求，综合自动化系统分为四个安全区：Ⅰ区为实时监控区；Ⅱ区为状态监测及辅助设施监控区；Ⅲ为生产管理区；Ⅳ是智能化视频和运检区。

三、智慧型综合自动化系统功能的技术特征

智慧综合自动化系统旨在实现一次设备智能化、二次设备网络化、全站信息数字化、信息共享标准化、系统功能集成、高级应用互动性、设备状态可视化、智能运维管理建设目标，采用智能一次设备，支持在线分析、智能调节、协同交互等工作，统一接入、存储、管理设备的运行状态信息，实现运行监视、操作控制、信息分析和智能告警、运行管理和高级应用等功能，实现了设备资产全生命周期管理。智慧化建设主要内容包括设备状态监测智能化、大数据分析系统化、智能故障诊断远程化、控制调节协调化、主辅设备互动化、设备与备件管理智能化，以及运维决策智慧化等，实现全站观测调控，从风险不可控运维向可控生产运维转变。

1、设备智能化功能更强大。智能化一次设备融合状态在线检测和智能故障诊断功能，集保护测控、状态监测和标准信息接口于一体，功能更集成，结构更合理，能及时准确判断缺陷情况，有助于制定合理修复策略。

2、辅助综合监控的智能化联动。辅助综合监控系统基于IEC61850标准，有效集成了火灾消防、环境监测、空调环境、照明、安全防范等智能子系统，统一采集子系统信息，高度集成子系统数据，为子系统的联动提供基本支持。

⑴火情消防智能联动。火灾消防系统可实现对不同类型火情探测、远程报警和灭火功能；还能与视频监控、照明和安防等智能子系统联动。综合监控平台还能与所在区域消防中心联动。

⑵安全锁控智能联动。依靠实物ID和RFID感知技术，快速识别设备，实现锁控设备互联和信息共享、锁控操作与防误操作智能联动。当某设备故障时，会自动与相关设备联动，协同处理，并自动将图像、声音等推送给相关人员，为处理决策提供信息。

3、设备状态监测的可视化。利用先进传感技术及物联网技术，实时监测主变压器、GIS等关键一次设备及重要二次设备运行状态，智能化评估分析后提供预警信息及诊断结果。可视化经大屏幕显示、移动终端等设备向运行管理人员显示升压站当前运行状况。

4、智能化的联合巡视巡检。视频监控对设备室和出入口进行图像视频监控设备表计抄录、人员跟踪，结合智能图像识别和自动预警等技术，实现异常报警和现场控制等功能。智能巡检机器人具有设备外观检测、红外测温、表计识别等功能，能代替人工巡视巡检配电室。无人机具有高清视频拍摄功能，能巡视升压站内外场景。

巡视巡检联合系统采用各种先进传感器及采集装置，实现对设备状态全面感知；整合全站多源数据，利用图像识别、音频分析和人工智能技术进行智能诊断，实现故障隐患的主动预警；通过将实时音视频相结合，利用三维可视化技术，实现虚实结合三维全景显示。

5、高级应用功能的一体化。智能化综合高级应用功能用于变压器、电容器组和SVC的协同优化控制，对无功电源投切、变压器抽头调整等导致的无功电压波动工况进行实时跟踪，综合控制策略基于全站无功电压调节要求，对全站进行综合调控。基于SCADA的变压器实时经济运行模式将经济负荷率引入全站综合寻优控制中，智能提供优化控制策略，平抑电压无功波动，提高电能质量和全站经济运行。一体化协调互动，精确协调控制有无功，确保有功调控时无电压异常；升压站与调度主站实现纵向双向互动，提高了新能源并网友好性。

6、生产运维管理的智慧化。运维管理智慧化建设包括智能化管理运行检修、物资台账等，提升场站管理水平。运行检修和设备运行数据为基础，基于状态在线监测及智能巡检远程视频专家诊断，践行状态运维新模式。物资台账管理基于设备、物资统一标准化编码，实现设备资产数字化管理。构建集中统一的精细化发电运行生产管理平台，能支持运维检修一体化闭环管理，支持资产设备全生命周期管理。设备状态全景监视、信息数据智能分析、运维管理智慧决策的运维模式，提升了全站的精益化管控水平。

参考文献：

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