特高压变电站空间管理与地理信息系统的应用论文

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　　摘要：随着中国经济发展进入“新常态”，电力需求也呈现快速增长的态势，这意味着中国特高压技术将迎来大发展期。大量研究论证，中国特高压技术已成为一张亮丽的明信片，而特高压交流工程设备的连续平稳运行也表明中国特高压技术已趋于成熟。地理信息系统(GIS)发展于20世纪60年代中期，近年发展十分迅速。通俗地说，地理信息系统(GIS)是指使用计算机软硬件来实现输入、输出和分析等功能，目前已被运用到现代经济活动中的各个方面，人们对于地理信息系统的认识也在逐步加深。随着计算机和网络技术的不断成熟及地理信息系统应用功能的不断完善，地理信息系统技术已经成为目前特高压变电站日常运行管理中不可分割的一部分。

　　关键词：特高压,变电站,空间管理,地理信息系统

　　Application of UHV substation space management and geographic information system Wang Xiaonan

　　[Weikun Intelligent Technology(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai,200000]

　　Abstract:As China's economic development enters the"new normal",electricity demand is also showing a rapid growth trend.This means that China's UHV will usher in a period of great development.Through large-scale research and demonstration,China's UHV technology has become a bright postcard in China,and the continuous and smooth operation of UHV AC engineering equipment also shows that China's UHV technology has matured.Geographic information systems(GIS)developed in the mid-1960s and have developed rapidly in recent years.In layman's terms,geographic information system(GIS)refers to the use of computer hardware and software to achieve input,output and analysis and other functions,has been applied to all aspects of modern economic activities,people's understanding of geographic information systems is gradually deepening.With the continuous maturity of computer and network technology and the continuous improvement of geographic information system application functions,geographic information system technology has become an inseparable part of the daily operation and management of UHV substations.

　　Key words:UHV;transformer substation;space management;geographic information system

　　在我国经济持续发展的背景下，社会生产对电能的需求量与日俱增，电网企业供电规模也在持续扩大，而变电站作为电能输送过程中的枢纽，其运维难度也在日益增加。特高压变电站是保障特高压电网安全稳定运行的重要基础，在国民经济和人民生活中发挥着至关重要的作用，因此对其进行全面分析是非常必要的。对高压输变电设备来说，GIS是最关键的设备之一，其能否正常运行直接关系到整个电力系统是否能够安全可靠地运转。因此，相关人员必须加强对高压输变电设备的管理和维护，熟练掌握GIS技术并将其运用到实际工作中。

　　一、特高压变电站空间管理概述

　　特高压电网的逐步建成使得国内电网结构逐渐稳定。互联电网的规模与范围日益扩大，电网特性也相应发生了改变。因此，与电网相关的安全问题理应得到人们的关注，若变电站的内部管理出现漏洞，则会大大制约当地电网的稳定发展，危及其正常运行[1]。目前，特高压变电站技术已在中国得到普遍运用，但特高压互联电网故障的波及范围较大，若发生故障便会对多个地区的电网造成严重冲击。此外，由于特高压变电站的占地面积较大，设备空间及运行参数量较大，员工在进行检修维护时较为困难，很难及时采取有效的抢救措施。因此，需要研究一种新方法来解决这些问题。随着信息技术与通信技术在电力领域的广泛应用，GIS作为一门新兴技术正逐步应用于电力系统中，其强大的功能和优势越来越被人们认可。若能在特高压变电站中引入地理信息系统(GIS)技术，强化特高压电网管理，便能真正实现变电站的无障碍高效管理。在这一背景下，员工无需到现场亦可直观地了解变电站的设计构造，并根据这些信息资源进行及时整合，针对将要进行的工作制订出安全措施和技术措施，缩短不必要的现场驻留时间，极大地保护人身安全和提高工作效率[2]。

　　二、特高压变电站运行特点及地理信息系统基本原理概述

　　随着时代的发展，特高压变电站俨然已成为电力行业的有效助力，变电站内部管理也逐渐引起相关从业者的注意。任何行业的工作生产都必须以安全为先，特高压变电站的管理也是如此。因此，管理者要严格遵守站内运行的管控制度，加强有关设备的安装质量管理，保证现场建设安全进行。目前，我国经济正在飞速发展，人们的用电需求逐渐增多，而传统的能源形式已经无法满足当前人们生产生活中的各种电能需求，这就给电力行业带来了很大的挑战。我国特高压交流变电站和直流换流站作为电力系统的变电站之一，能够较好地实现电力产品的远距离传输，提高送电量，故而在整个电网系统当中占据着十分重要的地位。尤其是部分特高压交流变电站通常修建于较为荒凉的区域，很少有能够利用的周边社会资源，无法开展大规模的抢修及维修工作，因此便需要工作人员对其进行进一步探究[3]。

　　特高压变电站目前已成为我国重要的能源基地和电网的骨干网架，为社会提供了大量的电力电能。站内所运用的特高压交流输电技术具有送电距离远、输送功率高、输电损耗小、联网能力强等特点，在为社会提供大量电力电能的同时也辅助了我国电力行业的稳步发展。基于特高压变电站的特殊性，其内部的设备安装与检修应当严谨规范，检修单位应当派出安装经验丰富、技术水平高的人员完成检修工作，并始终注重安全防范意识的增强，由点到面对整个安装流程进行周密策划。相关监理部门及安装单位应加强对现场情况的调查研究，并通过实地勘察、分析评估、施工预演等方式全面了解现场情况，同时，还需要加强对现场施工人员的培训教育，使其掌握相关知识技能，熟悉设计意图及各专业配合协调等方面内容。另外，各部门人员还要从细节出发，严把质量关，保证设备安全、可靠运行。具体的工作人员需要参与整个现场的勘察及分析评估工作，并与设备制造商及时沟通，以保证安装的设备达到国家规范及要求。在实际的巡检过程中，为了避免站内变电设备出现安全隐患，相关管理人员应要求值班人员定期清洗变电设备，并在规定期限内进行测试。相关工作人员应该全面掌握变电设备的运行状态，做好电气设备状态检修工作。

　　地理信息系统的出现辅助了特高压变电站的日常工作。如今的地理信息系统技术已经逐渐舍弃以往以静态二维为主的处理模式，而将静态电子地图作为内核，利用信息分析的特点进行空间信息的可视化操作拓展内部的信息资源库，并支持在动态可视化的交互环境下进行精准处理与分析，从而为决策者展示多维立体的地理空间数据。随着全球信息化进程的加快及信息技术革命的飞速发展，地理信息系统已成为信息产业中最具活力的产业之一。先进的对地观测、互操作、海量数据的存储与压缩，以及庞大空间数据仓库都给GIS的开发与创新带来了全新的机遇。

　　工作人员利用地理信息系统的特点可以为特高压变电站的管理者提供一定的决策辅助依据。工作人员利用分析系统内的有效数据能够进行相对应的实际电网分析、阻抗计算、可靠性计算等，进而分析问题产生的原因并提出可靠的理论依据与执行方案，辅助操作者作出决策。此外，应用地理信息系统可以对电力企业系统进行区域地理信息的有效整合，构建信息管理交流平台，并通过该平台对内部管理资源进行优化，对企业资源进行合理规划[4]。三、地理信息系统运用于特高压变电站中的重要性

　　GIS设备是一个整体系统，将其运用于特高压变电站的日常管理是科技时代的必然趋势。随着我国经济的快速发展及现代化的不断推进，GIS设备已经成为一个具有高科技含量的产品，并且广泛应用于各个行业，尤其是电力市场。在现代电网运行当中，GIS设备发挥着非常重要的作用，不仅能够有效保证电力设备正常运作，而且还能提高电力系统的安全性与稳定性，因此，加强GIS设备管理尤为重要。地理信息系统与传统电设备互为关联，能够自主对变电系统电力输送元件进行监测与控制。随着GIS设备在变电站的广泛应用，电力输送中的电流输送速率有了较大程度的提高，进而保证了电力资源可靠、稳定输送，因此，GIS设备被广泛地应用在我国电网当中。但是，GIS设备在实际运行时也会出现一些问题，例如设备故障、绝缘老化等。因此，相关人员必须对其进行深度探究，及时处理相关问题。而特高压变电站在GIS技术的帮助下，在实现运行系统智能化、提高工作效率的同时节省了人力资源，从整体上降低了我国电力系统的建设成本。

　　四、地理信息系统在特高压变电站中的具体运用路径

　　通俗来说，将地理信息系统运用在特高压变电站中，就是利用GIS设备对站内设备的可视化特性进行具体管理，实现变电站空间数据管理的简化。这一系统从满足空间数据及设备参数等信息资源的共享出发，结合信息管理及维护等一系列的具体需求，辅助工作人员对特高压设备进行快速定位，并使之在三维平面上进行可视化管理，提高了工作效率。

　　(一)变电站设备的优化改造

　　GIS设备的应用能提升变电站运行的稳定性与安全性，同时能实现与之对应的优化改造。因此，为了更好地发挥GIS设备在保持电网安全稳定方面的作用，相关部门必须做好变电站空间规划工作。变电站内各回路电阻是相互独立又相互影响的，因此需要对各个回路电阻进行有效的监测与控制。该系统能为变电站的物理设备和数字资源提供统一、可视化的多元空间基础信息服务，为变电站空间基础信息管理提供基础平台。

　　(二)优化变电站的电磁环境特性

　　在特高压变电站的日常运转中，工频电磁场是最重要的影响因素之一，它直接影响整个系统的安全稳定运行及辐射。特高压GIS变电站中的二次设备以工频电磁场为主，而隔离开关及断路器又以特快速瞬变电抗为主，因此，其对二次设备的危害更大。特高频脉冲电磁感应是一种非常强的电磁辐射源，具有很强的穿透能力，而GIS则属于特殊结构的电力设备，它自身不具备这种特性。由于这种瞬态电磁波频带较宽，在GIS金属壳体内产生的VFTO以行波形式传播，到达套管后在架空线上耦合出部分瞬态电磁波传播出去，直接破坏了连接GIS的变压器、架空线路及其他电气设备的绝缘状况。此外，部分瞬态电磁波还耦合在外壳和地面上，而这些瞬态电磁波是引起GIS外壳暂态的电位增大或者是导致壳体暂态电位增大的重要因素，从而影响GIS连接的二次设备[5]。

　　(三)整合避雷器配置方案

　　由于变压器对输变电系统具有重要意义，因此主变侧须装设电站型避雷器。进线侧的避雷器可发挥深度抑制过电压功能以保护高抗及互感器等装置的平稳运行，母线侧避雷器能发挥约束母线过电压及邻近装置过电压功能。参考500kV气体绝缘变电站在母线上未安装避雷器时的操作经验，结果表明，容量较小(500kV)的GIS变电站可考虑采用带隔离开关的母—地接线方式，而1000kV以上电压等级的GIS变电站则应采取母联断路器并联布置的模式。最小个数避雷器配置方案能明显降低工程经济费用。此外，由于GIS变电站存在特殊性，母线避雷器安装整体成本高于进线侧和变压器侧，在避雷器整体数量不变的情况下，应优先选择在母线侧增设避雷器。

　　(四)提升变电设备的抗震可靠度

　　通过对变电站电气设备分级抗震设防原则的研究可以了解，目前国内外电气设备抗震水平存在差距，且相关抗震标准与规范存在差异，因此需要工作人员根据实际情况对其进行运用。在实际工作中，工作人员必须结合我国国情，制订合理有效的变电设备抗震措施，只有这样才能保证整个电力系统安全、稳定地运行，保障人们生活质量，促进国民经济的快速发展。基于对变电站电气设备等级抗震设防原理研究的认识，充分应用地理信息系统，可以逐步提高变电站电气设备的抗震水平，进而辅助电力系统的安全运行[6]。

　　五、结语

　　特高压变电站具有规模大、线路长、设备多、建设时间长等特点，这就对变电站的相关工作人员提出了更高的技术要求。特高压变电站空间的管理既能确保电网的正常运行，又能为变电站工作人员的人身安全和设备的安全提供有力保障。只有持续推进标准化的空间管理，才能以技术领先为根本，实现跨越式发展。此外，将GIS熟练运用于特高压变电站的日常管理中，可以实现海量信息数据的有效处理，促进我国高电压变电站的持续发展。

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