PDU的发展趋势

PDU发展趋势浅析

PDU（Power Distribution Unit），是将来自UPS的输出电流分配到各个IT设备的末端配电设备，是连接供电等基础设施与IT系统、关联机房内所有设备正常运转的关键设备。作为机房用电安全的重要保障，PDU设备的稳定与安全直接关系到IT设备乃至整个机房的用电安全。随着云计算和物联网技术的迅速发展，数据机房建设也迎来了新的发展阶段，对PDU产品有了更新更高的要求，这些需求推动着PDU产品在演进中呈现出以下三个明显的特性。

首选是安全性特性。PDU产品作为机房配电系统的重要组成部分，其安全性是最为重要的属性。根据相关的研究组织统计，80%的电气设备事故产生的原因来自于电气接口问题。因此，作为机房设备的电源接口，PDU在未来的发展中，其安全可靠性将是客户最为关注的特性之一。这也正是原来采用普通插座的数据中心客户转向使用PDU产品的最重要原因，因为PDU产品的安全可靠性要远高于普通的电源插座。

由于机柜内的环境特殊，为了提升用电设备的安全性，PDU不仅要能够承受IT机房设计负载的总功率，还要具有优异的过载保护机制，防止因为过载而可能发生的电路过热而可能引发的失火事故。许多厂商的产品在这方面都具有不凡的表现，比如艾默生网络能源Avocent PM PDUs系列产品，它除了具有低温升、高载流、防误插、高精度插拔、安装便利等高可靠电气性能之外，还具有插座级、相位级和插座条级电流计量功能以及阀值/警报功能。在发生过载问题前，它能够对任何濒临过载的情况发出抢占通知，并简化安装新设备的任务，从而提升系统可靠性。

变电站自动化系统的发展趋势

摘　要　近年来，随着世界各国大力推进智能电网的研究与建设以及电力用户对用电安全和用电质量要求的不断提高，要求市场提供更多的检测手段来监测用户自身的电力设备的运行情况。电力电气设备状态检修技术无疑成为各国研究和应用的主流技术。

关键词　电力电气设备　状态检修　可靠性

中图分类号：TM507　文献标识码：A

0 引言

上个世纪50年代，通用电气公司（美国）首先提出一种新的检修方式，即定期检修（以时间为基准）。将定期检修和事后维修结合起来的模式，各国电网长期引用了这种方式。多年的实践证明，定期检修模式有效地减少了设备突发事故，保证了设备的高效运行。但是这种运检模式无法准确地确定电力电气设备的定期检修周期，没有与设备的实际情况充分结合，就很可能产生电力电气设备出现维修不够或维修过度的情况。维修过度将会造成高额的维修费用，还可能出现没有故障却因为维修发生故障的现象；维修不够会造成电力电气设备的可靠性达不到要求，这就会造成设备障碍，还可能引发设备事故，甚至是电网事故。而状态检修是在评价设备状态（可靠性评价、状态监测、寿命预测）的基础上，分析诊断结果并根据设备状态，安排检修项目和时间，并主动实施检修。因此，电力电气设备状态检修技术取代电力电气设备的定期检修管理已成为一种必然趋势。

1 状态检修的内容

1.1 状态检修的目的

电力电气设备的状态检修是电力公司以安全、可靠性、环境、成本为基础，通过电力电气设备状态评价、风险评估，检修决策，达到运行安全可靠，检修成本合理的一种检修策略。

1.2 状态检测的作用

一般情况下，电力系统的电力电气设备都是按照规定的检修期进行检修（或维护、调试、试验）的，其周期为固定的一年或几年。

有了状态检测，有关专家在办公室就能够很方便地观察到所管变电站以及输电线路上任一设备的当前和历史状态，并能迅速地对设备的未来状态进行预测。对于存在故障隐患的设备还可以组织电力公司甚至包括设备制造厂在内的有关专家在网上远程诊断，决定该不该检修，何时检修，对什么部位进行检修，以及怎样检修等诸多问题。

1.3 状态检修实施原则

“应修必修，修必修好”是状态检修应遵循的原则，依据设备评价的结果，并且考虑设备风险因素，制定动态的设备检修计划，最后合理地安排状态检修计划和内容。

1.4 状态检修的要求

（1）对设备的状态评价应实行动态化管理。每次检修或试验后应进行一次状态评价。（2）新投运设备投运初期按国家电网公司状态检修试验规程舰定（100kV投运后l～2年，220kV以上投运后1年），应进行例行试验，将各种状态量收集起来，并进行一次必要的状态评价。（3）如果设备运行20年以上，那么应根据设备运行及评价结果，对检修计划及内容进行一定的调整。

2 定期检修与状态检修的比较

2.1 定期检修所存在的问题

（1）盲目的检修会使一些状态良好的设备出现不应该的故障或潜在故障，而维修不但不能达到恢复设备原有可靠性的目的，反而增加了设备的故障率和故障隐患。（2）定期检修使设备运行的管理成本增加了，使企业在市场和发展竞争中寸步难行。电气设备的大修费用占据企业管理中主要的支出费用，该费用在电力企业经济活动中占了很大比例，企业的经济效益受到了很大的影响。（3）许多检修迫使设备停机，降低了设备的可用性。停机检修次数的增加必然造成中断用户的不间断供电。而供电可靠性的提高是供电企业十分重要的基本考核指标。目前，电气设备停运的主要原因是定期检修，占全部停运时间的60%以上。

2.2 状态检修的优点

能够很快发现设备潜在性的运行隐患，并采取一定的防控措施，使事故发生率降到很低。

可以根据电力电气设备的运行情况、试验结果与结构特点，通过综合分析，按检测需求合理、科学地安排检修项目、检修时间和检修工期，减少不必要的检修次数和停电次数，有效地降低检修成本，并保障电力电气设备的供电可靠率与安全性。

有利于形成符合状态检测要求的管理体制，提高电网检修、运行的基础管理水平。

通过对在线检测结果的分析，可以对同类设备情况进行总结，找到薄弱环节，从而在今后的设备设计和制造中加以改进，不断提高设备的质量。

3 监测与故障诊断方法

状态维修实施的重要前提是故障诊断，只有确立设备的失效原因与失效模式，才能够正确地对设备实施维修并确定最好的维修周期。首先要对设备进行故障诊断，然后确定各种故障的可能性、进而确立设备的故障诊断模型。

目前常采用的监测和故障诊断方法有：（1）输变电设备状态监测：①变压器：油色谱分析、油质分析、油中腐蚀性硫分析、绕组变形、局部放电检测、红外热成像等。②GIS：气体分析、超高频局部放电检测、超声波检测、红外热成像等。③输变电缆：局部放电检测、光纤测温、红外热成像等。（2）配网设备状态监测：①配电电缆：振荡波局放测试等。②开关柜：地电波局放检测、超声波检测、红外热成像等。③配电变压器：地电波局放检测、超声波检测、红外热成像等。

4 状态检修的实际应用

国外的设备状态检修发展较早。起始于1970年，由美国杜邦公司I.D.Ouinn首先倡议。于1970年，美国电力科学研究院（EPRI）就深刻地研究了电力设备的状态检修，现在已向RCM（reliability centered maintenance）方向发展。而日本对电力设备实施状态检修（以状态分析和在线监测为基础的）是从八十年代开始。在电力设备状态监测装置研制方面，在近几年，我国也取得了一定的进步。

5 结束语

电力电气设备状态检修在以可靠的状态检测和非破坏性实验为前提的条件下，其基本工作还应包括：（1）针对各类设备寻找能够更灵敏反映其状态的检测参量及其监测和诊断方法；（2）加强员工技能和责任意识的培养，操作人员不但要认真执行标准化作业，还需要在使用先进的试验仪器这一方面比较熟悉；（3）完善的管理体系、技术体系和执行体系的建立。

综上所述，电力电气设备状态检修的推行，不但是电网发展的一种需要，也是生产管理变革的需要，对设备可靠性的提高，电网安全稳定运行的保证，提升安全效益、经济效益和社会效益发挥着极其重要的作用。

参考文献

[1]　田玲,刑建国.电气设备实施状态维修决策方法的探讨[J].电网技术,2004.28(16).

[2]　孙霉景,魏立明.发电厂及变电站设备的状态检修研究综述[J].中国电力教育,2007(2).

[3]　陈钢.变电站电气设备的状态检修和状态监测技术现状及其发展趋势[J].贵州电力技术,2005(1).

1、整个系统的数字化、集成化、规范化

当前变电站自动化的发展趋势将会不断朝着高集成化、数字化、标准化方向发展。随着集成电路和计算机技术的飞速发展，各种新型的大规模集成电路将会进一步应用在继电保护和测控装置上，这些新器件的应用将使保护和测控装置的电路板更加小型集成化。高集成化可以使装置通信、数据存储及处理能力更强，降低成本，减少故障率，有利于实现统一的运行管理。

数字化是指变电站自动化系统的整体数字化、信息化以及与电力整体的协调操作。随着变电站一次设备的智能化，如智能开关设备、光电式电压和电流互感器和各类智能电子装置的出现和应用，变电站自动化将进人数字化阶段，有利于改进和优化现有的保护和控制功能。

变电站自动化系统将逐步向产品标准化方向发展。具体表现在：产品基本功能设计和要求的标准化及产品的对外接口和通讯协议的标准化，变电站内不同厂家的设备可以做到互换互连，“即插即用”增加了用户选择变电站内各类设备和更换设备的自由度，同时不满足标准化设计的厂商将被逐步淘汰，使变电站自动化专业逐步走向良性的发展。

2、从集中控制、功能分散型向分层分布式网络型发展

传统的保护、远动和站级监控、故障录波等设备是按功能分散考虑的。趋势是从一个功能模块管理多个间隔单元，向一个模块管理一个间隔单元发展，实现地理位置上的高度分散。这样发生故障时对系统的影响可大大减小，功能模块的独立性、适应性更强。通信接口的发展也是日新月异，早期的串行通信到现场总线，从现场总线再到工业以太网通信，工业以太网技术取得了飞速的发展，带宽的提高和交换技术等新技术的发展，使通信实时性得到了保障。在网络化的IEC61850 数字化变电站系统中，基于上述技术的交换式以太网，解决了基于HUB的共享式以太网冲突检测机制造成的丢包问题和交换式以太网的实时性不确定问题，以太网交换机除了用于构建各种网络架构和传输各种控制命令和监测数据以外，还通过网络传输间隔设备之间的跳闸命令和闭锁信号。因此，对工业以太网交换机在IEC61850 系统中的应用提出更高的要求，它已经成为组成变电站综自系统其中极为重要的设备。已有的实际工程应用中，这些交换机还存在着部分问题，如电源损坏率高，部分严酷情况下会出现丢包现象等，在设计中必须考虑采用符合IEC61850-3 标准的产品，应满足与安装在变电站间隔层就地的保护测控装置一样的环境、机械以及电磁兼容的要求。通信容量更大、实时性更高、可靠性更高的需求影响着未来通信技术的发展方向。

3、遥视系统的应用

遥视系统在综合自动化变电站内已广泛使用，它将变电站内采用摄像机拍摄的视频图象远距离传输到调度中心或集控站(主站)，使主站的运行、管理人员可以借此对变电站电气设备的运行环境进行监控，以保证无人值班变电站的安全运行。遥视系统的视频图象监视在本质上还属于图象获取系统，将计算机视觉技术运用到图象信息的分析与理解中，可以实现变电站系统图象信息的智能处理。计算机视觉技术在变电站领域已成功应用的例子有指针式仪表表示值的自动检定、移动物体的自动识别报警和跟踪运行人员的操作过程。随着与计算机视觉相关的一些技术的不断发展应用，其在变电站领域显示出了良好的应用前景。

4、蓝牙技术的发展应用

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信开放性全球规范，它是一种以低成本的近距离无线连接为基础、为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术，解决了以太网用于变电站自动化布线难的问题。该技术具有小功率、微型化、低成本以及与网络时代相适应的特点。蓝牙技术是一项发展中的技术，其应用正处于起步阶段，但蓝牙技术标准统一、知识产权共享的优势是非常明显的，其未来的发展不可限量。可以预见，变电站内许多设备问采用无线方式通信在不久的将来就可以实现。

XNR－800型微机综合自动化系统，是在综合国内外多家微机保护的基础上，创造性地吸收当前国内外先进微机技术，采用国际最新的DSP为核心处理单元，研制成集保护、测控、远动、通讯于一体的综合自动化系统。该系统适用于110kV及以下电压等级变电站，具有保护、遥测、遥信、遥脉、遥调、遥控等功能，可实现对变电站全方位的控制和管理，实现了变电站无人值守功能。

该系统自投入市场以来，以其运行稳定、功能完善、采样准确、开入开出正确、通讯可靠而深受用户的好评。

该系统采用分层分布式控制模式，装置可以集中组屏，也可分散安装于开关柜的二次仪表室中。集中组屏时，屏柜采用2260（或2360）×800×600尺寸，每面屏柜可装4层装置，每层可装3个装置。其各种保护测控装置、自动化控制装置从物理性能上与空间分布至主变电站一次设备间隔层，各装置作为一个完整系统，具有独立的电源，CPU及独立的操作回路，完成对变电站对应间隔的保护、测量、控制等功能，各装置在软、硬件设计上是完全独立的，不依赖通讯网。

构成分布式系统的保护、测控装置的CPU芯片采用国际先进的DSP芯片，并采取了隔离、软硬件滤波、看门狗电路、抗干扰编码、智能诊断、各种开放、闭锁控制电路、抗震动、抗干扰的新型结构设计等多种软硬件方面的措施，提高了装置的可靠性。

在通讯系统中，各装置可通过现场总线直接连接微机进行通讯，也可与通讯管理机进行通讯，将采集到的各种信息通过通讯管理机上传给微机监控系统；同时通讯管理机把接收到的各种命令传送到所对应的装置中。控制设备层以站内一次设备为测控对象，面向对象，综合分析变电站对信息的采集、处理及控制要求，分布式配置小型化、高可靠性的微机保护和测控装置。各装置相对独立，可与变电站层设备通讯，实现变电站综合自动化。