变电站智能运维系统的实施

时间：2021-06-17作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：255

周晓丽

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*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。

 




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下发运维任务到指定人员手机上，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；

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

 

适用于机关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、国家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、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平台

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。







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，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**。

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．


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• 词条

  词条说明

• 有源滤波柜工作原理

  有源滤波柜工作原理有源滤波器是用电流互感器采集直流线路上的电流，经采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制单相桥，根据技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节

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