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浅谈智能变电站运维管理平台的安全与设备维护

更新时间:2023-12-05      浏览次数:191

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定

摘要:电力在中国的能源消费中占有重要地位。随着中国经济高质量发展的转型升级,清洁能源对传统能源的替代将呈现出加速升级趋势。智能变电站在电力资源调度管理中发挥着重要作用,其可以将信息化和智能化的优势应用于传统电力行业,减少电力浪费,提升电力行业整体效率。因此,智能变电站的日常维护和管理变得非常为重要。然而,在实际运行中,电力部门对智能变电站的维护和管理还存在很多问题,影响了智能变电站的安全运行。针对这些问题,电力企业应采取切实有用的措施,提高运行维护水平。

关键词:智能变电站;变电运维;安全;设备维护

0、引言

结合当前发展形势分析,智能电网已逐渐成为电力领域的主要研究方向和电力系统的主要发展目标。通过对新时期智能电网发展趋势的研究可以发现,人工智能技术正在逐步推广应用于变电设备的状态检修和在线监测,人工智能技术也为我国电力企业的发展提供了新的渠道。

1、智能变电站变电运维技术的特点分析

智能变电站运行时,可以分析智能调度的命令,实现多种功能的操作,从而有用提高智能变电站运行维护的可靠性。通过智能变电站的自我实现,有用改变了以往变电站设备运维管理的模式,重要提升了技术创新手段。通过智能系统的建设,变电站的管理自动化水平得到了进一步提高,保证了变电站设备检测和维护的科学性,下一个人保证了电力系统的稳定运

行。实现变电站设备的自动化管理和控制。对于变电站的运行来说,为了进一步提高变电站设备的管理效率,需要做好变电站设备的管理和维护工作。在变电站设备运行维护中,通过自动化和智能化管理模式相结合,科学管理电气设备,整合变电站信息和平台,利用智能化技术手段建设数字化变电站,可以保证电力系统的有力支撑,保障智能变电站的运行安全,优化智能变电站的运行状态,提高电能传输质量。

2、智能变电站运维安全与设备维护问题

2.1设备管理问题

智能变电站设备与传统变电站设备有着明显的区别,体现在智能变电站设备所用材料的科技含量高。在智能变电站设备与传统变电站设备的连接和配合中,由于材料结构和特性的差异,往往会影响不同设备之间的兼容性,从而影响变电站设备的功能。智能变电站设备广泛采用电子信息技术,通过远程智

能模块进行功率转换,因而能够提升变电站的运行效率。但是电子信息元器件对工作环境比较脆弱,设备运行的稳定性相对较低,使用寿命也相对较短。例如,如果光纤设备与变电站的连接没有按照技术规范实施的话,会对信号传输的效率产生较大的影响,降低设备的可靠性,如果信号出现传输受阻,则会危害到变电设施的运行整体稳定性。

2.2管理流程问题

除了处理基本的设备问题,智能变电站的运行和维护还受到管理流程的影响。从管理的角度来看,保障智能变电站稳定运行的前提是构建完善的保障机制,规范人员操作流程,加强设备管理,这些都离不开完善的管理流程。然而,在当前智能变电站的运行管理中,仍有部分管理人员缺乏良好的规范意识,变电站设备运行出现问题,或未按相关规范对设备进行检查和维护,导致智能变电站设备维护不及时,导致设备故障,影响变电站运行维护质量[1]。此外,智能变电站设备的运行也面临一定的安全风险,如设备老化、规格不合理等。在智能变电站的运行维护中,需要高度重视管理流程,构建完善的管理方案。

3、智能变电站变电运维安全与设备维护提升对策

3.1加强智能变电站设备检测程度

①运维人员到达事故现场后,首先对线路的关键开关设备和接线盒进行了重要检查,并对接线盒内的尾纤进行了除去。发现故障是由于尾纤损坏引起的,技术人员更换了尾纤。同时,为避免该故障的再次发生,提高设备维护质量,通过智能变电站工作票管理系统实现系统升级,保障智能变电站基础设备的稳定运行。在现场维护时,应使用工作票实时记录故障诊断信息,避免设备巡检过程中的遗漏,影响智能变电站设备运行质量。②在智能变电站基础设备运维中,要及时更新设备运维人员的工作理念,充分发挥先进的智能监控技术和网络信息技术手段,提高智能变电站基础设备运维检测能力。在智能技术的应用上,通过引入全新的技术理念和经验积累,将同类型故障输入智能数据库系统,系统可以快速分析比较故障类型,提高故障诊断水平,从而达到快速运维效果,满足实际发展需求。

3.2进一步完善设备维护检修流程

随着智能变电站设备在电力行业的广泛应用,有必要对相关设备的检修和维护建立相应的操作规范和标准化流程,以提高设备的维护效率。标准化的操作流程可以有用降低智能变电站维护出错的概率,在短的时间内完成设备的维护,减少对输电的影响[2]。在实际工作中,需要统一智能变电站的管理和

维护,充分运用计算机技术实现对变电站的智能化检测,减少在高压传输过程中人工检测的投入,降低工作的危险系数。相对于传统的电力设备检修,对智能变电站设备的运行维护已经实现精细化的管理,维护的手段和方式也越来越复杂。因此,需要建立标准化、流程化的操作方式,提升对智能变电站的维护管理水平。在对设备的维护过程中严格按照相关的工作流程进行操作,确保设备的管理和维护能够重要降低人工的影响,始终处在运行的区间。建立标准化的设备维护流程还可以在设备出现故障之后能够根据规范进行快速的排查处置,提高对故障的应对效率。

3.3电网变电管理模式的创新

在应用过程中,传统的变电管理模式侧重于基础管理活动的开展,而现代的变电管理模式则是利用各种新技术、新设备,是一种重要的管理模式。基于传统管理模式与现代化管理模式的特点,在电网变电运行管理工作开展的过程中需要不断提高电力网络运行的安全性,提高其运行的稳定性[3]。从电网变电管理的实际情况出发,融入传统管理模式与现代管理模式的优势,加大对管理模式的创新力度。管理人员应该不断提高自身的创新意识,在原有的管理模式基础上,对管理模式进行优化和创新,重要分析当前管理模式应用过程中存在的弊端,提高电网变电管理的总体水平。根据实际情况提高管理模式的远程控制水平。同时,提高管理人员的综合素质,为电网变电站运行管理的顺利开展提供人力支持。电网运行管理涉及的管理任务较多,管理人员可以通过分级管理,合理划分工作内容,提高各阶段的管理效率。

3.4运用人工智能技术加强变电运维管理

人工智能技术是以信息互联网技术为端位的智能技术。变电站设备正常运行时,变电站管理模式中的控制层和过程管理层都需要收集和交换运行信息,通过电力运维过程中产生的数据信息,构建信息人工智能技术的管理方法,实施智能电网的运营。变电领域存在众多的运行数据,在人工智能技术的应用下,对变电站进行运营维护,可以保证管理下的设备运行数据得到实时监测,将变电运维的管理工作实行的更加重要。将人工智能技术与设备运行管理相结合,对变电站设备的运行状态进行实时追踪。一旦设备在运行期间出现故障,将借助人工智能技术,自动发送维修请求,实现智能运维,可以有用提高变电设备管理的效率。在使用人工智能技术进行运维管理之前,变电站设备管理工作通常都是由变电站维修管理人员进行管理,一般在设备故障造成一定损失后,变电站设备故障的原因会在对变电站运行造成影响后追根溯源。这种管理模式有一定的技术局限性,给变电站的日常维护增加了一定的难度。人工智能技术应用于变电站运维管理后,设备的运行数据会实时发送到控制端位,可以随时智能监控设备的运行状态,实现智能运维管理。

3.5加强监测系统组成

通过在线监测系统的设计和开发,可以准确预测和诊断安全运行、舞动、覆冰、绝缘子、避雷器等。变电设备。通过设置各种传感装置,可以增进变电设备的全天状态监测,提高线路运输的可靠性和安全性,达到智能线路监测的目的。变电设备在线监测系统可分为两部分[4]。一方面包括数据通信系统、数据采集系统和其他模块。其中数据采集主要通过性能优良的拍摄机位以及传感器实施相关操作,能够针对变电设备安全运行,传输导线增容、舞动、覆冰,绝缘子和避雷器等实施重要监测,前端系统针对采集到的数据信息实施初步处理后,借助无线通信网络可以顺利传输至控制端位。另一方面主要是以后端处理分析系统组成,后端借助人工智能方式处理获得对应信号,形成变电设备实时诊断结论。为了实现变电设备的在线监测,形成了智能监测框架。传感器是监控系统中的关键模块。其主要功能是模拟人的感官,对变电设备中的风向、风速、日照、温度等环境条件,以及线路温度、电压等级、电流强度等电路运行状态进行综合监测。而在线监测设备主要涵盖测量导线温度的红外传感器,远程摄影装置,监测绝缘子和避雷器污闪、舞动、覆冰的传感装置,环境气象变化监测的传感装置,电流测定传感装置等。近几年,国内外铁塔和变电设备中的探测热点均开始设置各种传感装置,能够针对监测数据进行实时采集,并传送到监控端位。

3.6实施远程摄影监测

变电设备远程监控系统主要由供电系统、低功耗摄影主机和高清拍摄机组成。远程监控系统的端位技术包括信号处理与诊断、太阳能和电池供电技术、无线传输技术、图像数据采集和压缩编码技术。系统能够对变电设备、避雷器、塔杆、导线风偏、覆冰、绝缘子、舞动等装置实时重要监控,准确掌握线路周边状况,实时监控树木生长和施工状况,方便了解变电设备安全状态,从而顺利实现变电设备的管理和检修,优化生产管理水平。变电设备相关摄影监控系统主要由客户端监控软件、图像监控服务器、图像编码器构成。图像编码器能够针对相关数据信息进行实时采集,通过压缩编码处理以及无线网络发送到监控端位对应流媒体服务器,并在监控端位顺利登录监控软件,码摄影流,通过计算机控制,将现场图像重要展示出来,便能够看到拍摄头所拍摄的现场画面,顺利实现图像监控、浏览,随后通过AI实施统一处理。

3.7智能评估

在物联网技术、大数据、云计算等新技术的共同支持下,智能评估平台不仅可以提高监测数据分析的准确性,还可以挖掘和分析潜在的价值信息。此外,智能评估平台还可以对输变电线路的状态进行评估,发现输变电设备中的潜在风险,及时通知设备维护人员,从而提高了维护工作的科学性和有用性。在对输变电设备状态进行智能监测评估后,工作人员可以根据相关评估数据来去除潜在的安全隐患。总之,智能评估有利于延长输变电设备的使用寿命,提高输变电设备的运行效率,节约输变电设备成本,从而为电力企业带来更多的经济效益。

3.8提高智能变电运维系统的安全性、稳定性

一是将电子技术和微电机应用于智能变电站运维系统,将电压关管与无线电波图相结合,确保更重要地监测电网电压,避免无线电波大幅波动。其次,在检测变电设备运行过程中,应利用计算机技术综合分析设备运行中的潜在风险,缩短设备检修时间。第三、提高设备的自我监测能力,分析变电运维管理的重要以及难点工作,这对线路中出现的异常问题,管理人员需要采取必要的措施予以解决。可采用智能操作器去检测二次设备的运行状况,从中获知整个变电运维系统是否处于稳定状态。第四、要根据电子互感器的型号、种类等进行维修,缩短故障检修时间,为智能变电运维系统运行的安全性和稳定性提供保障。

4、安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台

4.1概述

基于互联网+、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台,满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境摄影场景等需求,实现数据一个端位,集中存储、统一管理,方便使用,支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收警示,并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

4.2应用场所

适用于信号、金融、交通、能源、医用卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。

4.3系统结构

系统可分为四层:即感知层、传输层、应用层和展示层。

感知层:包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、拍摄头、开关量采集装置等。除拍摄头外,其它设备通过RS485总线接入现场RS485端口。

传输层:包含现场交换机等设备。智主动采集现场设备层设备的数据,并可进行规约转换,数据存储,并通过交换机把数据上传至服务器端口,网络故障时数据可存储在本地,待网络恢复时从中断的位置继续上传数据,保证服务器端数据不丢失。

应用层:包含应用服务器和数据库服务器,若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址,以接收各主动传送过来的数据。

展示层:用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。[5]

4.4系统功能

4.4.1用能月报

用能月报支持用户按总用电量、变电站名称、变电站编号等查询所管理站所的用电量,查询跨度可设置为月。

4.4.2站点监测

站点监测包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。

4.4.3变压器状态

变压器状态支持用户查询所有或某个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据,支持按负荷率、功率等升、降序排名。

4.4.4运维

运维展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。


4.4.5配电图

配电图展示被选中的变电所的配信号息,配电图显示各回路的开关状态、电流等运行状态及信息,支持电压、电流、功率等详细运行参数查询。

4.4.6摄影监控

摄影监控展示了当前实时画面(摄影直播),选中某一个变配电站,即可查看该变配电站内摄影信息。

4.4.7电力运行报表

电力运行报表显示选定站所选定设备各回路采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。

4.4.8警示信息

对平台所有警示信息进行分析。

4.4.9任务管理

任务管理页面可以发布巡检或消缺任务,查看巡检或消缺任务的状态和完成情况,可以点击查看任务查看具体的巡检信息。

4.4.10用户报告

用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据,对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、警示事件等进行统计分析,并列出在该周期内巡检时发现的各类缺点及处理情况。

4.4.11APP监测

3.12APP支 电力运维手机支持“监控系统"、“设备档案"、“待办事项"、“巡检记录"、“缺点记录"、“文档管理"和“用户报告"七大模块,支持一次图、需量、用电量、摄影、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件警示查询,设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。[6]

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4.5系统硬件配置

应用场合

型号

外观图

型号、规格

变电所运维云平台

AcrelCloud-1000

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AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网+、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台,满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境摄影场景等需求,实现数据一个端位,集中存储、统一管理,方便使用,支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收警示,并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。


ANet-2E4SM

image.png

4路RS485串口,光耦隔离,2路以太网接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、从)、104(主、从)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模块)输入电源:DC12V~36V。支持4G扩展模块,485扩展模块。

扩展模块ANet-485

M485模块:4路光耦隔离RS485

扩展模块ANet-M4G

M4G模块:支持4G全网通

中压进线

AM6-L

image.png

三段式过流保护(带方向、低压闭锁)、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护

APM810

image.png

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;实时及需量;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种警示类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO

RS485/Modbus;LCD显示;

中压进线

APView500

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相电压电流+零序电压零序电流,电压电流不平衡度,有功无功功率及电能、事件告警及故障录波,谐波(电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子)、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波,波形实时显示及故障波形查看,PQDIF格式文件存储,内存32G,16D0+22D1,通讯

2RS485+1RS232+1定位,3以太网接口(+1维护网口)+1USB接口,支持U盘读取数据,支持61850协议。

中压馈线

AM6-L

image.png

三段式过流保护(带方向、低压闭锁)、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护

APM810

image.png

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;实时及需量;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种警示类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO

RS485/Modbus;LCD显示;

低压进线 

AEM96

image.png

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级;工作温度:-10℃~+55℃;相对湿度:≤95不结露

低压出线

AEM72

image.png

三相电参量U、1、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、低压出线分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3x1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

ADW300

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三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,有功电能计量(正、反向)、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量(2~31次);A、B、C、N四路测温;1路剩余电流测量;支持RS485/LoRa/2G/4G/NB;LCD显示;有功电能精度:0.5S级(改造项目推荐)

无线测温

ATE-400

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合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5A,测温范围-50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米

ATC-600

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两种工作模式:终端、中继。ATC600-Z做中继透传,ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收ATE系列传感器、

AHE等传输的数据,1路485,2路警示出口。

环境温湿度

WHD

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WHD温湿度操作器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源:AC/DC85~265V工作温度:-40.0℃~99.9℃工作湿度:0RH~99RH

水浸传感器

RS-SJ-*-2

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接触式水浸传感器,监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况,工作电源:DC10-30V工作温度:-20℃+60℃工作湿度:0%RH~80%RH响应时间:1s继电器输出:常开触点。

拍摄机

CS-C5C-3B1WFR

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支持720P高清图像,较高支持分辨率可达到130万像素(1280*960)内置麦克风与扬声器具有语言双向对讲功能,支持萤石云互联网服务,通过手机、PC等终端实现远程互动和摄影观看。

烟雾传感器

BRJ-307

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光电式烟雾传感:电源正非常(DC12V):+12V

继电器输出:常开触点

门禁

MC-58(常开型)

image.png

常开型;感应距离:30-50mm材质:锌合金,银灰色电度,干接点输出。

配套附件

ARTU-K16

image.png

常开型;感应距离:30-50mm材质:锌合金,银灰色电度干接点输出

KDYA-DG30-24K

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输出DC24V;24V电源












































































































5、结束语

电力部门需要更加重视智能变电站设备的运行管理,探索制定标准化的技术规程,采用物防和技防相结合的方式,提高智能变电站的运维水平和供电系统的稳定性。

参考文献

  1. 韩立影.智能变电站变电运维安全与设备维护探讨[J].数字通信世界,2021(9):242-243.

  2. 贾逢城.智能变电站运行的安全与设备维护[J].电子技术,2021,50(6):168-169.

  3. 刘伟,姚鑫,郭瑞.智能变电站运维安全与设备维护探讨[J].中国设备工程,2021(7):33-34.

  4. 翟晶晶.智能变电站变电运维安全与设备维护探讨[J].技术与市场,2020,27(11):161-162.

  5. 陈天元,赵伟涛.智能变电站运维安全与设备维护探讨[J].

  6. 安科瑞企业微电网设计与应用手册,2019.11版.


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