【应用案例】智慧电力系统在高铁牵引变电所的应用

 

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

     牵引变电所综合自动化系统是保障高铁安全运营的重要设施，运营维护工作能够很大限度地保障高铁牵引供电安全性。目前，高铁还未针对综合自动化系统维护维修进行信息化管理，依然停留在“计划修”“故障修”阶段，自动化程度较低，维护颗粒度较粗。电力系统研究智能变电站的运维，制定《智能变电站保护设备在线监视与诊断装置技术规范》（Q/GDW11361—2017）[1]标准。文章通过科研立项，针对传统和智能牵引变电所综合自动化系统的智能运维进行深入研究，现场搭建运维管理系统，可以提高综合自动化系统运维智能化水平，综合自动化系统运维向“状态修”转变。

1 自动化系统的智能运维功能

1.1传统综合自动化系统

1）综合自动化装置履历信息管理

（1）装置台账信息管理。

（2）装置运维记录管理。

2）综合自动化装置运行状态诊断

（1）动态自诊断管理。

（2）综合诊断管理。

1.2智能综合自动化系统

1）智能保护装置履历管理

    建立“电子卡片”，实现对装置板件的自我身份识别，可查询、可追溯。实现板件的精细化管理，可以对设备板卡信息进行全生命过程跟踪。记录设备板卡更换信息，进行统计分析，提供决策所需数据依据。建立设备履历管理系统，进行设备台账管理，记录追溯资产事件。可以针对装置信息实现记录控制、存档控制、基线控制分层管理。

2）智能变电站运维状态诊断

（1）运行状态自诊断。

    包括保护装置的CPU板件、模拟量插件、开入插件、操作插件、内部工作电源监视回路、过程层光口的监视的自诊断。自动化装置定时向运维终端传送装置的日志文件。

    运维终端通过日志文件对装置的自检和动态运行状态进行正确分析。

设置对板件5V工作电源回路的采样回路，实时监测工作电压波动。电压超出设置的工作范围时，装置发出告警信号，及时在装置故障之前进行维修检查。

（2）装置MTBF与剩余寿命估算。

    参考TelcordiaSR-332Issue42016标准，利用元器件计数可靠性预计法预测装置的MTBF值。设置装置箱体内部温度采集回路，根据箱内实时温度计算装置剩余寿命。装置寿命计算利用内部元器件的短板即电解电容的温度老化特性，结合实时测量温度进行计算，计算采用阿列纽斯方程：

（1）式中：L——环境温度为T时的使用寿命（h）；L0——峰值温度时额定寿命（h）；T0——额定峰值使用温度(℃);T——环境温度(℃)。

保护测控装置寿命预测曲线如图2所示。

图2保护测控装置寿命预测曲线

3）虚端子可视化与数字化网络分析诊断

    系统采集过程层交换机和站控层的管理数据，结合业务数据对虚端子回路实路径进行在线监视，实现智能变电站虚端子回路的可视化，符合NB/T42015-2013[2]的相关规定。

    系统通过网络分析装置可以实时记录各个装置接入的网络报文，分析网络报文的错误和故障。继电保护装置对接入的过程层的SV和GOOSE相关数据进行检验。

2 安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台

2.1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、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个*心，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、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

2.2应用场所

   适用于电信、金融、交通、能源、医*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。

5.3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、摄像头、开关量采集装置等。除摄像头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。

    传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关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，以接收各智能网关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系统功能

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，

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。

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）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。

5）配电图

   配电图展示被选中的变电所的配电信息，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。

6）视频监控

   视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。

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。

8）报警信息

   对平台所有报警信息进行分析。

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。

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、报警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陷及处理情况。

11）APP

3 系统硬件配置

 

 

作者介绍

未晓妃，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为微电网能效管理和环保安全用电。