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      淺談變電站智能運維技術應用

      發表時間:2021-06-11  |  點擊率:169
        程志芳
       
        安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
       
        摘要:介紹了變電站智能運維探索應用,以期為電網運維工作提質增效找出一條可復制、可推廣的實施路徑。
       
        關鍵詞:變電站;狀態監測;智能巡視;程序化操作;智能安防
       
        0 引言
       
        近年來,隨著社會經濟水平的飛速發展,對電網可靠供電的需求普遍提升。而隨著電網供電規模的日趨龐大,電力企業為了保證效益,迫切需要提升員工的勞動生產率。
       
        隨著各種新技術的發展、應用趨于成熟,并與電網高度集成,很多供電企業也在設備運維提質增效方面做出了一定的嘗試。
       
        以“提質增效”為目標,以“智能裝備、智慧運行”為發展路徑,在輸、變、配、綜合領域同步發力,建成“設備狀況一目了然、風險管控一線貫穿、生產操作一鍵可達、決策指揮一體作戰”的生產管理體系,強化設備的管控力和管理的穿透力,提升公司生產領域智能化技術水平,促進電網本質。
       
        1 變電站運維現狀
       
        以一個巡維為例,包含1個220 kV變電站以及7個110 kV變電站,巡維的日常運維工作主要分為5大類:巡視、維護、檢修、操作及異常處理。
       
        梳理運行維護工作需求,每月在巡視維護檢修工作上需花費的人力約為61.5人次,操作和異常處理按近5 年統計,每月約13.4 人次,即平均每天約2.5人次在變電站開展運維工作。
       
        2 變電站智能運維技術應用類別
       
        經初步分析,所有5大類42種工作中,部分可通過智能技術的應用實現人工替代,如表1~4所示。
       
        3 實施目標
       
        3.1 無人巡視
       
        涵蓋到巡維所轄變電站內所有設備,通過輪式(掛軌)機器人、視頻+熱成像雙攝像頭視頻監測、在線局放系統、微環境在線監控系統、無線溫度在線監測裝置等方式,實現對變電站內設備外觀和狀態識別、紅外測溫、局部放電檢測、站內設施檢查(如封堵、排水等)、壓板檢查等的智能巡視。
       
        基本實現巡維中心所轄變電站無人化巡視,同時將原來一個月一次的定期維護的作業周期調整為三個月一次,在確保的前提下,提質增效。
       
        110 kV高壓場地配置輪式巡視機器人、視頻+熱成像雙鏡頭攝像頭,實現對110 kV高壓場地的主變、開關、刀閘、CT、PT、避雷器、導線、瓷瓶等設備的外觀、發熱、表計、位置等信息的自動或半自動識別。
       
        10 kV高壓室和繼保室配置掛軌巡視機器人、視頻攝像頭,實現對10 kV高壓室和繼保室的保護裝置燈光、空開、壓板、發熱等信息的自動或半自動識別。
       
        10 kV接地變(站變)室和電池室配置視頻+熱成像雙鏡頭攝像頭,實現對設備外觀、發熱等信息的自動或半自動識別。
       
        10 kV電纜室等功能室配置視頻攝像頭,實現對設備外觀等信息的自動或半自動識別。
       
        10 kV高壓室配置在線局放系統+10 kV高壓開關柜無線溫度在線監測裝置,實現對10 kV設備局部放電和溫度的自動檢測。
       
        110 kV高壓場地的端子箱、機構箱配置微環境在線監控系統,實現對戶外易受潮的密閉設備箱體的溫濕度進行實時在線監控。
       
        3.2 無人操作
       
        通過視頻圖像識別,在收到順序化的控制指令時能快速準確前往特定間隔對設備(開關、刀閘、保護屏)進行狀態判別、操作(如空開的遠程投退或機器人操作)等,實現在站端和
       
        調度端的遠方程序化操作。
       
        巡維中心所轄變電站操作無人化范圍:110 kV倒母線,110 kV線路和開關運行與冷備用相互轉換,主變運行與熱備用相互轉換,主變220 kV側開關和110 kV側開關運行與冷備
       
        用相互轉換,110 kV備自投投退,10 kV備自投投退,220 kV線路重合閘投退,110 kV線路重合閘投退,10 kV線路重合閘投退,220 kV倒母線,220 kV線路和開關運行與冷備用相互轉換。
       
        3.3 智能監管
       
        實現對所轄站的功能室、端子箱、機構箱、保護屏、空氣開關、爬梯等的智能遠方授權和強制檢修隔離。
       
        實現對所轄站的進站人員、車輛的智能遠方授權和識別。
       
        實現對所轄站的進站人員、車輛的作業過程智能、遠程可視化安全管控。
       
        4 技術特點
       
        4.1 充分集成應用電網智能運維技術
       
        對變電智能運維現有成熟技術進行充分的集成應用,為電網運維工作提質增效找出一條可復制、可推廣的實施路徑,為智能運維在全網的應用提供了可參考的模板。
       
        4.2 使用智能技術替代人工,實現對設備狀態的監測
       
        充分利用在線監測技術,實現對主變、容性設備、開關柜、敞開式變電站常規設備、蓄電池、微環境狀態的實時感知;拓展智能巡視機器人應用場景,替代傳統人工巡視,對全站一/二次設備、掃描式巡檢;通過微環境控制、智能清掃機器人等技術的應用,實現智能化的變電站維護。
       
        4.3 探索開展程序化順控操作,提高工作效率
       
        綜合利用視頻監控智能圖像識別、智能在線式五防等技術,實現對設備運行位置的遠程智能判斷,結合遠程程序化操作的相關功能改造,實現遠程程序化操作,進一步實現人工替代和工作效率的提升。
       
        4.4 構建設備運行信息集成系統,實現設備狀態智能評價
       
        設備智能運維集成平臺將分散在各相關部門的“信息監視、計劃制定、作業監控、缺陷管理、風險管理、生產及應急指揮”等進行匯集,與傳統的逐級搜集匯總信息方式相比,實現了設備運行狀態的“透明”化。通過應用的開發和數據訓練,實現對設備運行狀態的智能評價,從而使面向對象推送整合信息成為可能,大大提升了生產運行過程中信息收集和資源調配的效率。
       
        5安科瑞變電所電力運維云平臺
       
        5.1云平臺架構
       
        5.2云平臺概述
       
        我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統一接入變電所現場的邊緣計算網關,經邊緣計算網關將數據封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排,線上線下聯動;實現用戶側變配電所的24小時無人值守,監測各配電回路運行狀態,即時定位故障,降低風險。通過手機APP下發運維任務到人員手機上,并通過GPS跟蹤運維執行過程。將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理,提高運維效率、提高故障響應速度,即時發現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業提供電能集抄服務,即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核;響應泛在電力物聯網的政策,增加客戶粘性,為后期的增值服務開展做準備。
       
        5.3云平臺功能
       
        5.4云平臺配置方案
       
        5.5產品介紹
       
        AM5SE系列微機綜合保護裝置
       
        功能
       
        保護功能:主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓;
       
        低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網逆功率保護、檢同期功能;
       
        測量功能:保護電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量;
       
        通訊功能:提供RS485通訊接口,RS232維護接口,IRIG-B對時接口、USB升級接口,RJ45網口接口;
       
        故障錄波功能:保護動作時觸發錄波,可以記錄故障前8個周波后四個周波的數據;
       
        控制回路:自帶操作回路,防跳功能;
       
        GPS校時功能:提供時鐘同步接口,接收GPS校時信號。
       
        應用
       
        35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能,至少包括35kV進線/主變壓器(一般容量2000kVA以上)/PT/母聯、10kV進線/饋線/配電變壓器(一般容量2000kVA以下)/高壓電動機/高壓電容器/母聯/PT等設備的保護和自動控制功能。
       
        ASD300系列智能操控裝置
       
        功能
       
        一次動態模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢;
       
        核相、強制加熱、強制照明;
       
        語音防誤提示;
       
        人體感應及柜內照明、已帶電語音播報;
       
        分合閘、遠方就地、儲能轉換開關;
       
        分合閘回路完好指示/電壓測量;
       
        預分預合閃光指示;
       
        斷路器分合次數統計;
       
        RS485串行通訊接口;
       
        開關柜節點無線測溫;
       
        全電參量測量。
       
        應用
       
        35KV高壓及以下中置柜,手車柜,環網柜。
       
        ARTM-Pn無線測溫裝置
       
        功能
       
        接收60個ATE100/200/300/400;
       
        3U3I電參量測量;
       
        實時測溫功能;
       
        RS485通訊接口,通過標準的MODBUS RTU協議實現組網功能;
       
        具備自檢功能;
       
        超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。
       
        應用
       
        變電站、配電室、箱變等。
       
        APM810系列多功能電力儀表
       
        功能
       
        準確度等級:有功電能0.5S級,無功電能2級;
       
        測量功能:三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數、頻率、需量;
       
        電能計量:分相及總雙向電能、四象限無功電能;
       
        電能質量監測:2-63次分次諧波、總(奇、偶)諧波測量、電壓波峰系數、電話波峰因子、電流K系數測量;
       
        輸入輸出:2路開關量輸出(選配MD82模塊可擴至8路);
       
        及2路開關量輸入(選配MD82模塊可擴至26路),開關量輸出;
       
        可配置為報警輸出或遠程遙控,DO用作報警輸出時可自由關聯報警內容;
       
        SD卡存儲功能:用于電參量、電能、諧波等數據定時存儲,波形存儲等功能。
       
        應用
       
        適用于電力系統、工礦企業、公用設施、智能大廈等需要電力監控的場合。
       
        DTSD1352導軌式電能表
       
        功能
       
        測量功能:三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計;
       
        準確級精度:有功0.5S;
       
        電流信號接入:直接接入10(80)A 經CT接入1(6)A;
       
        電壓信號:100V 380V;
       
        通信:RS485接口,支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協議。
       
        應用
       
        適用于政府機關和大型公建中對電能的分項計量,也可用于企事業單位作電能管理考核。
       
        ADW300無線智能儀表
       
        功能
       
        測量功能:三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計;
       
        電能質量:電壓、電流不平衡度,電壓、電流總諧波及2-31分次諧波;
       
        需量:電流、功率需量及實時電流,功率需量;
       
        準確級精度:0.5s級 ADW300外置互感器型1級;
       
        電流信號規格:100A輸入 ,經互感器輸入,二次互感接入;
       
        通訊方式:RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
       
        應用
       
        ADW300方便用戶進行用電監測、集抄和管理,可靈活安裝在配電箱中,可用于電力運維、環保監管等在線監測類平臺中。
       
        ARCM300系列電氣火災監控儀表
       
        功能
       
        測量:單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數、視在電能、四象限電能;
       
        保護:剩余電流、溫度、過流等;
       
        報警:聲光報警,支持消音、復位操作;
       
        開關量:1路繼電器輸出、4路開關量輸入;
       
        通訊方式:RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
       
        應用
       
        適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。
       
        ANET智能網關
       
        功能
       
        數據采集(支持串口、以太網,只需配置即可兼容支持標準電力規約的各類儀表);
       
        數據上傳(支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數據);
       
        邊緣計算(靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、斷點續傳、數據加密、4G路由);
       
        遠程管理(遠程配置、遠程升級、遠程監視)。
       
        泛在電力物聯網、能耗系統平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統、運維系統平臺、電力監控平臺、能源綜合管理平臺。
       
        5.6云平臺現場應用圖片
       
        5.7平臺價值
       
        為電力運維企業提供線上運維服務平臺,實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排,線上線下聯動。
       
        將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理,提高運維效率、提高故障響應速度;
       
        響應泛在電力物聯網的政策,增加客戶粘性,為后期的增值服務開展做準備;
       
        為售電企業提供電能集抄服務,即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核。
       
        6 結語
       
        當前,供電企業有必要依托設備運維智能技術的實施及智能運維管控平臺,優化調整業務流程,創新生產管理模式,提升變電設備管控力和管理分析穿透力,提高生產指揮體系運轉效率,進一步提升生產精益化水平和管控智能化水平,實現單一傳統人工運維向集群化智能化的轉變。通過“人工替代”和“數據整合挖掘”,實現“智能化”設備運維和“智慧化”決策,實現設備狀態信息和生產作業信息的全“透明”,為電網可靠供電提供保障。
       
        參考文獻
       
        [1] 宋巍.論變電站智能運維技術應用.
       
        [2] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.
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