简谈变电站智能运维技术应用

　　刘丹
 

　　安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 

　　摘要：介绍了变电站智能运维探索应用，以期为电网运维工作提质增效找出一条可复制、可推广的实施路径。
 

　　关键词：变电站；状态监测；智能巡视；程序化操作；智能安防
 

　　0 引言
 

　　近年来，随着社会经济水平的飞速发展，对电网可靠供电的需求普遍提升。而随着电网供电规模的日趋庞大，电力企业为了保证效益，迫切需要提升员工的劳动生产率。
 

　　随着各种新技术的发展、应用趋于成熟，并与电网高度集成，很多供电企业也在设备运维提质增效方面做出了一定的尝试。
 

　　以“提质增效”为目标，以“智能装备、智慧运行”为发展路径，在输、变、配、综合领域同步发力，建成“设备状况一目了然、风险管控一线贯穿、生产操作一键可达、决策指挥一体作战”的生产管理体系，强化设备的管控力和管理的穿透力，提升公司生产领域智能化技术水平，促进电网本质。
 

　　1 变电站运维现状
 

　　以一个巡维为例，包含1个220 kV变电站以及7个110 kV变电站，巡维的日常运维工作主要分为5大类：巡视、维护、检修、操作及异常处理。
 

　　梳理运行维护工作需求，每月在巡视维护检修工作上需花费的人力约为61.5人次，操作和异常处理按近5 年统计，每月约13.4 人次，即平均每天约2.5人次在变电站开展运维工作。
 

　　2 变电站智能运维技术应用类别
 

　　经初步分析，所有5大类42种工作中，部分可通过智能技术的应用实现人工替代，如表1～4所示。
 

　　表1 变电站智能运维技术应用———状态监测
 

表2 变电站智能运维技术应用———智能巡视
 

表3 变电站智能运维技术应用———程序化操作
 

表4 变电站智能运维技术应用——智能安防等
 

       3 实施目标

 

　　3.1 无人巡视
 

　　涵盖到巡维所辖变电站内所有设备，通过轮式(挂轨)机器人、视频+热成像双摄像头视频监测、在线局放系统、微环境在线监控系统、无线温度在线监测装置等方式，实现对变电站内设备外观和状态识别、红外测温、局部放电检测、站内设施检查(如封堵、排水等)、压板检查等的智能巡视。
 

　　基本实现巡维中心所辖变电站无人化巡视，同时将原来一个月一次的定期维护的作业周期调整为三个月一次，在确保的前提下，提质增效。
 

　　110 kV高压场地配置轮式巡视机器人、视频+热成像双镜头摄像头，实现对110 kV高压场地的主变、开关、刀闸、CT、PT、避雷器、导线、瓷瓶等设备的外观、发热、表计、位置等信息的自动或半自动识别。
 

　　10 kV高压室和继保室配置挂轨巡视机器人、视频摄像头，实现对10 kV高压室和继保室的保护装置灯光、空开、压板、发热等信息的自动或半自动识别。
 

　　10 kV接地变(站变)室和电池室配置视频+热成像双镜头摄像头，实现对设备外观、发热等信息的自动或半自动识别。
 

　　10 kV电缆室等功能室配置视频摄像头，实现对设备外观等信息的自动或半自动识别。
 

　　10 kV高压室配置在线局放系统+10 kV高压开关柜无线温度在线监测装置，实现对10 kV设备局部放电和温度的自动检测。
 

　　110 kV高压场地的端子箱、机构箱配置微环境在线监控系统，实现对户外易受潮的密闭设备箱体的温湿度进行实时在线监控。
 

　　3.2 无人操作
 

　　通过视频图像识别，在收到顺序化的控制指令时能快速准确前往特定间隔对设备(开关、刀闸、保护屏)进行状态判别、操作(如空开的远程投退或机器人操作)等，实现在站端和
 

　　调度端的远方程序化操作。
 

　　巡维中心所辖变电站操作无人化范围：110 kV倒母线，110 kV线路和开关运行与冷备用相互转换，主变运行与热备用相互转换，主变220 kV侧开关和110 kV侧开关运行与冷备
 

　　用相互转换，110 kV备自投投退，10 kV备自投投退，220 kV线路重合闸投退，110 kV线路重合闸投退，10 kV线路重合闸投退，220 kV倒母线，220 kV线路和开关运行与冷备用相互转换。
 

　　3.3 智能监管
 

　　实现对所辖站的功能室、端子箱、机构箱、保护屏、空气开关、爬梯等的智能远方授权和强制检修隔离。
 

　　实现对所辖站的进站人员、车辆的智能远方授权和识别。
 

　　实现对所辖站的进站人员、车辆的作业过程智能、远程可视化安全管控。
 

　　4 技术特点
 

　　4.1 充分集成应用电网智能运维技术
 

　　对变电智能运维现有成熟技术进行充分的集成应用，为电网运维工作提质增效找出一条可复制、可推广的实施路径，为智能运维在全网的应用提供了可参考的模板。
 

　　4.2 使用智能技术替代人工，实现对设备状态的监测
 

　　充分利用在线监测技术，实现对主变、容性设备、开关柜、敞开式变电站常规设备、蓄电池、微环境状态的实时感知；拓展智能巡视机器人应用场景，替代传统人工巡视，对全站一/二次设备、扫描式巡检；通过微环境控制、智能清扫机器人等技术的应用，实现智能化的变电站维护。
 

　　4.3 探索开展程序化顺控操作，提高工作效率
 

　　综合利用视频监控智能图像识别、智能在线式五防等技术，实现对设备运行位置的远程智能判断，结合远程程序化操作的相关功能改造，实现远程程序化操作，进一步实现人工替代和工作效率的提升。
 

　　4.4 构建设备运行信息集成系统，实现设备状态智能评价
 

　　设备智能运维集成平台将分散在各相关部门的“信息监视、计划制定、作业监控、缺陷管理、风险管理、生产及应急指挥”等进行汇集，与传统的逐级搜集汇总信息方式相比，实现了设备运行状态的“透明”化。通过应用的开发和数据训练，实现对设备运行状态的智能评价，从而使面向对象推送整合信息成为可能，大大提升了生产运行过程中信息收集和资源调配的效率。
 

　　5安科瑞变电所电力运维云平台
 

　　5.1云平台架构
 

       5.2云平台概述

 

　　我司的运维平台综合运用综合保护装置、多功能电力仪表、母排及线缆测温装置、 变压器温控仪、视频摄像头、水浸烟雾、温湿度、门磁等多种传感器统一接入变电所现场的边缘计算网关，经边缘计算网关将数据封装、压缩、加密后上传至云平台。实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排，线上线下联动；实现用户侧变配电所的24小时无人值守，监测各配电回路运行状态，即时定位故障，降低风险。通过手机APP下发运维任务到人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程。将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理，提高运维效率、提高故障响应速度，即时发现运行缺陷并做消缺处理。为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核；响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备。
 

　　5.3云平台功能
 

       5.4云平台配置方案

 

       5.5产品介绍

 

　　AM5SE系列微机综合保护装置
 

　　功能
 

　　保护功能：主变差动保护功能、主变后备保护、三段式过流带方向带电压闭锁、三段式过流、零序电流保护、过电压；
 

　　低电压保护、大功率电机保护、高压电动机综合保护、PT并列功能、非电量保护、并网逆功率保护、检同期功能；
 

　　测量功能：保护电流、测量电流、零序电流、母线电压、零序电压4-20MA输出、直流测量；
 

　　通讯功能：提供RS485通讯接口，RS232维护接口，IRIG-B对时接口、USB升级接口，RJ45网口接口；
 

　　故障录波功能：保护动作时触发录波，可以记录故障前8个周波后四个周波的数据；
 

　　控制回路：自带操作回路，防跳功能；
 

　　GPS校时功能：提供时钟同步接口，接收GPS校时信号。
 

　　应用
 

　　35kV及以下电压等级的变配电站及设备的保护测控功能，至少包括35kV进线/主变压器(一般容量2000kVA以上)/PT/母联、10kV进线/馈线/配电变压器(一般容量2000kVA以下)/高压电动机/高压电容器/母联/PT等设备的保护和自动控制功能。
 

       ASD300系列智能操控装置

 

　　功能
 

　　一次动态模拟图指示及自检带电显示、闭锁及自检；
 

　　核相、强制加热、强制照明；
 

　　语音防误提示；
 

　　人体感应及柜内照明、已带电语音播报；
 

　　分合闸、远方就地、储能转换开关；
 

　　分合闸回路完好指示/电压测量；
 

　　预分预合闪光指示；
 

　　断路器分合次数统计；
 

　　RS485串行通讯接口；
 

　　开关柜节点无线测温；
 

　　全电参量测量。
 

　　应用
 

　　35KV高压及以下中置柜，手车柜，环网柜。
 

        ARTM-Pn无线测温装置

 

　　功能
 

　　接收60个ATE100/200/300/400；
 

　　3U3I电参量测量；
 

　　实时测温功能；
 

　　RS485通讯接口，通过标准的MODBUS RTU协议实现组网功能；
 

　　具备自检功能；
 

　　超温、高温、相间温差报警、温度突变量告警功能。
 

　　应用
 

　　变电站、配电室、箱变等。
 

       APM810系列多功能电力仪表

 

　　功能
 

　　准确度等级：有功电能0.5S级，无功电能2级；
 

　　测量功能：三相电压、三相电流、分相及总有功功率、分相及总无功功率、分相及总视在功率、分相及总功率因数、频率、需量；
 

　　电能计量：分相及总双向电能、四象限无功电能；
 

　　电能质量监测：2-63次分次谐波、总(奇、偶)谐波测量、电压波峰系数、电话波峰因子、电流K系数测量；
 

　　输入输出：2路开关量输出(选配MD82模块可扩至8路)；
 

　　及2路开关量输入(选配MD82模块可扩至26路)，开关量输出；
 

　　可配置为报警输出或远程遥控，DO用作报警输出时可自由关联报警内容；
 

　　SD卡存储功能：用于电参量、电能、谐波等数据定时存储，波形存储等功能。
 

　　应用
 

　　适用于电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦等需要电力监控的场合。
 

       DTSD1352导轨式电能表

 

　　功能
 

　　测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
 

　　准确级精度：有功0.5S；
 

　　电流信号接入：直接接入10(80)A 经CT接入1(6)A；
 

　　电压信号：100V 380V；
 

　　通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通讯协议。
 

　　应用
 

　　适用于和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。
 

       ADW300无线智能仪表

 

　　功能
 

　　测量功能：三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计；
 

　　电能质量：电压、电流不平衡度，电压、电流总谐波及2-31分次谐波；
 

　　需量：电流、功率需量及实时电流，功率需量；
 

　　准确级精度：0.5s级 ADW300外置互感器型1级；
 

　　电流信号规格：100A输入 ，经互感器输入，二次互感接入；
 

　　通讯方式：RS485、 LORA无线通讯、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯。
 

　　应用
 

　　ADW300方便用户进行用电监测、集抄和管理，可灵活安装在配电箱中，可用于电力运维、环保监管等在线监测类平台中。
 

       ARCM300系列电气火灾监控仪表

 

　　功能
 

　　测量：单回路剩余电流、4路温度、电压、电流、功率、频率、功率因数、视在电能、四象限电能；
 

　　保护：剩余电流、温度、过流等；
 

　　报警：声光报警，支持消音、复位操作；
 

　　开关量：1路继电器输出、4路开关量输入；
 

　　通讯方式：RS485、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯。
 

　　应用
 

　　适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
 

       ANET智能网关

 

　　功能
 

　　数据采集(支持串口、以太网，只需配置即可兼容支持标准电力规约的各类仪表)；
 

　　数据上传(支持往上海分类分项能耗平台、宁夏电力需求侧平台、江苏电力运维平台、浙江电力运维平台上传数据)；
 

　　边缘计算(灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、断点续传、数据加密、4G路由)；
 

　　远程管理(远程配置、远程升级、远程监视)。
 

　　应用
 

　　泛在电力物联网、能耗系统平台、电力需求侧管理平台、第三方云平台、预付费系统、运维系统平台、电力监控平台、能源综合管理平台。
 

        5.6云平台现场应用图片

 

        5.7平台价值

 

　　为电力运维企业提供线上运维服务平台，实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排，线上线下联动。
 

　　将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理，提高运维效率、提高故障响应速度；
 

　　响应泛在电力物联网的政策，增加客户粘性，为后期的增值服务开展做准备；
 

　　为售电企业提供电能集抄服务，即时掌握用户用电量情况，避免偏差考核。
 

　　5.8访问方式
 

       6 结语

 

　　当前，供电企业有必要依托设备运维智能技术的实施及智能运维管控平台，优化调整业务流程，创新生产管理模式，提升变电设备管控力和管理分析穿透力，提高生产指挥体系运转效率，进一步提升生产精益化水平和管控智能化水平，实现单一传统人工运维向集群化智能化的转变。通过“人工替代”和“数据整合挖掘”，实现“智能化”设备运维和“智慧化”决策，实现设备状态信息和生产作业信息的全“透明”，为电网可靠供电提供保障。
 

　　参考文献
 

　　[1] 宋巍.论变电站智能运维技术应用.
 

　　[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.