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王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：傳統(tǒng)的變電站運行和維護工作涉及變電站運行人員、管理人員、檢修人員，工作過程中涉及使用多個生產(chǎn)系統(tǒng)，包括保信系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)、視*及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，可靠性要求不斷提升，人力資源變得越來越緊張。變電站運維自動化技術(shù)的應(yīng)用促*資源的整合配置，提高工作效率，保證電網(wǎng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性具有重要意義。
關(guān)鍵詞：變電站；運維；綜合自動化
0、引言
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，國內(nèi)供電企業(yè)大量采用了變電站綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)遠方集中監(jiān)視、控制等，既提高了勞動生產(chǎn)率，同時降低了人為誤操作的可能性。采用變電站綜合自動化技術(shù)是計算機和通信技術(shù)應(yīng)用的方向，同時也是電網(wǎng)滿足社會需求的必然途徑，在應(yīng)用的過程當中，無法避免地引發(fā)出一些問題。自20世紀90年代以來，變電站綜合自動化系統(tǒng)在我國得以廣泛的應(yīng)用。目前所使用的自動化運維技術(shù)，仍未能充分發(fā)揮所有功能，存在的問題較多，可以改進的地方也有很多，沒有達到無人值班的效果，如變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)標準、運行和檢修的管理體制等問題。
1、變電站綜合自動化系統(tǒng)概述
變電站綜合自動化系統(tǒng)指的是通過執(zhí)行相關(guān)規(guī)定的功能，實現(xiàn)控制電氣設(shè)備的系統(tǒng)性動作。其主要是通過微處理器和計算機管理系統(tǒng)等系統(tǒng)組成，通過自動化控制技術(shù)與即時通信技術(shù)，實現(xiàn)對變電站運行設(shè)備的控制，借此實現(xiàn)提高運行幾率的效果。在此過程中，其還可以實現(xiàn)對變電站運行設(shè)備的實際監(jiān)控、測量與控制等效果。在變電站運行的過程中，減少了二次設(shè)備的使用，簡化了變電站設(shè)備的二次連線，保障變電站的平穩(wěn)運行，減小其實際成本，以此提高變電站的經(jīng)濟效益。目前，變電站綜合自動化系統(tǒng)所采用的的結(jié)構(gòu)形式主要有3種類型：集中式、分散與集中相結(jié)合和全分散式。
變電站運維自動化技術(shù)的應(yīng)用
變電站的二次系統(tǒng)的發(fā)展存在重控制，輕運維的情況。在電網(wǎng)控制方面，由于變電站自動化的發(fā)展，提高了操作的便捷性，已經(jīng)基本實現(xiàn)了無人值守，多數(shù)操作已經(jīng)可以通過二次系統(tǒng)（主要通過電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)）進行控制。但在運維管理方面，國內(nèi)與變電站內(nèi)設(shè)備運維相關(guān)的技術(shù)發(fā)展較國外緩慢一些。
完成變電站運維的作業(yè)任務(wù)，需要關(guān)注八大類信息，包括：電網(wǎng)量測數(shù)據(jù)（也叫電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)）、故障和保護動作數(shù)據(jù)（繼電保護數(shù)據(jù)）、運行分析數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、作業(yè)管理數(shù)據(jù)。主要包含7個業(yè)務(wù)系統(tǒng)：調(diào)度SCADA系統(tǒng)、保信系統(tǒng)、安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、電能質(zhì)量系統(tǒng)、環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)、視*監(jiān)測系統(tǒng)。其具體內(nèi)容分別如下：
調(diào)度SCADA系統(tǒng)：內(nèi)容包括設(shè)備模擬量數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)量數(shù)據(jù)，用于掌握當前電網(wǎng)運行狀態(tài)也可用于確認設(shè)備運行狀態(tài)。
保信系統(tǒng)：內(nèi)容包括事件順序記錄、保護裝置數(shù)據(jù)、故障錄波數(shù)據(jù)、保護錄波文件，用于掌握故障信息。
安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)：內(nèi)容包括設(shè)備臺賬、設(shè)備缺*、工作票操作票、運行交接*、運行日志、運行記錄、設(shè)備巡視檢修計劃，用于保存生產(chǎn)信息，進行任務(wù)安排。
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)：內(nèi)容包括變壓器監(jiān)測、電纜監(jiān)測、局部放電監(jiān)測、斷路器監(jiān)測、絕緣監(jiān)測、避雷器監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、S*6監(jiān)測、變壓器油監(jiān)測等等，用于設(shè)備檢修計劃安排的輔助決策。
電能質(zhì)量系統(tǒng)：內(nèi)容包括電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)信息，用于監(jiān)測電能質(zhì)量信息。
環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)：內(nèi)容包括站內(nèi)溫濕度、風(fēng)速、水浸、S*6氣體濃度等自然環(huán)境狀況、照明設(shè)備、暖通設(shè)備的工作狀態(tài)。
視*監(jiān)測系統(tǒng)：內(nèi)容包括從視*主站系統(tǒng)采集的變電站的實時監(jiān)控畫面，通過指*區(qū)域的監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測運行狀況，并在巡維中*可以控制該視*裝置。
變電站運維自動化現(xiàn)狀
隨著自動化運維的覆蓋面不斷增加和擴展，電氣二次設(shè)備日益增多，相互之間的聯(lián)系日益復(fù)雜，為電力二次系統(tǒng)運維帶來諸多挑戰(zhàn)，結(jié)合當前變電站自動化系統(tǒng)的運維*式，發(fā)現(xiàn)當前運維*式存在著一些問題：
從資源層面上，電力二次系統(tǒng)技術(shù)涵蓋電氣、自動化、計算機控制、通信等等多學(xué)科知識，軟硬件實現(xiàn)方式眾多，數(shù)據(jù)分散、異構(gòu)、格式不一，要實現(xiàn)完整全*的運維數(shù)據(jù)的分析，需要運維人員不僅具有較高的專*技術(shù)水平，還需要具備相當廣泛的專*面。因此，運維事件處理過程中，往往難以快速地提取全局的、有*的信息，從而導(dǎo)致難以及時識別系統(tǒng)事件，定位故障原因。
從運行信息層面上，由于電力調(diào)度的實時性要求，二次系統(tǒng)運維人員需要時刻關(guān)注大量而且繁雜的數(shù)據(jù)，諸如二次系統(tǒng)業(yè)務(wù)運行狀態(tài)、二次設(shè)備運行狀況、網(wǎng)絡(luò)互連情況、系統(tǒng)信息安全、機房環(huán)境參數(shù)等；而同時關(guān)注這些運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，運維人員往往會被淹沒在海量的告警信息之中。
從業(yè)務(wù)層面上，當采用多種監(jiān)控系統(tǒng)時，各個監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)對象不同，部署及管理相互獨*，導(dǎo)致系統(tǒng)安全的相關(guān)信息不集中互不相通，安全策略難以保持一致，不僅無法直接解決前面所述的各種問題，還會造成復(fù)雜數(shù)據(jù)干擾的情況，影響運維工作的實際效率。
從規(guī)則層面上，缺少知識庫和規(guī)則引擎等專家系統(tǒng)技術(shù)、人工智能技術(shù)的支撐，從海量原始數(shù)據(jù)提取關(guān)鍵信息進行分析的工作還是由運維人員人工完成，專*管理人員在業(yè)務(wù)決策時得不到有*支持；而由于日常運維經(jīng)驗與知識不能以有*的方式積累，重復(fù)出現(xiàn)的事件和故障，一方面造成熟悉相關(guān)問題的人員不斷重復(fù)處理，另一方面無法通過預(yù)判分析避免相同問題的重復(fù)出現(xiàn)。
運行維護人員的操作水平關(guān)系到整個綜合自動化系統(tǒng)的順利運行[3]。在積*改*管理體制和學(xué)*電網(wǎng)企業(yè)相關(guān)標準的同時，還要培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的專*人才?，F(xiàn)階段絕大部分設(shè)備依靠廠家進行維護，缺乏可以及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的專*隊伍，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺*到處理完成需要歷經(jīng)幾個階段，問題得不到及時的解決。
4、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
4.1概述
基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視屏場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中星，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
4.2應(yīng)用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)用衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護系統(tǒng)的新建、擴建和改建。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝影頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝影頭外，其它設(shè)備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。
傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機把數(shù)據(jù)上傳至指*的服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動傳送過來的數(shù)據(jù)。
展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1用能月報
用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設(shè)置為月。
4.4.2站點監(jiān)測
站點監(jiān)測包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
4.4.3變壓器狀態(tài)
變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
4.4.4運維
運維展示當前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。
4.4.5配電圖
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關(guān)狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數(shù)查詢。
4.4.6視屏監(jiān)控
視屏監(jiān)控展示了當前實時畫面（視屏直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視屏信息。
4.4.7電力運行報表
電力運行報表顯示選定站所選定設(shè)備各回路指*采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及平均值行統(tǒng)計。
4.4.8警報信息
對平臺所有警報信息進行分析。
4.4.9任務(wù)管理
任務(wù)管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。
4.4.10用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數(shù)據(jù)，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、警報事件等進行統(tǒng)計分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺失及處理情況。
4.4.11APP監(jiān)測
電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺失記錄"、“文檔管理"和“用戶報告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視屏、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件警報查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。
應(yīng)用場合 | 型號 | 外觀圖 | 型號、規(guī)格 |
變電所運維云平臺 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視屏場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中星，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
中壓進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
中壓進線 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口，支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
中壓饋線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
低壓進線 | AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1。5(6)A，有功電能精度0。5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結(jié)露 |
低壓出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3x1。5(6)A,有功電能精度0。5S級，無功電能精度2級 |
ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0。5S級 | |
無線測溫 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
ATC-600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路警報出口。 | |
環(huán)境溫濕度 | WHD |
| WHD溫濕度控制器產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40。0℃～99。9℃工作濕度：0RH～99RH |
水浸傳感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時間：1s繼電器輸出：常開觸點。 |
攝影機 | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清圖像，*高支持分辨率可達到130萬像素（1280*960)內(nèi)置麥克風(fēng)與揚聲器具有語英雙向?qū)χv功能，支持螢石云互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，通過手機、PC等終端實現(xiàn)遠程互動和視屏觀看。 |
煙霧傳感器 | BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感：電源正*（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點 |
門禁 | MC-58(常開型） |
| 常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度，干接點輸出。 |
配套附件 | ARTU-K16 |
| 常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 |
KDYA-DG30-24K |
| 輸出DC24V;24V電源 |
5、結(jié)語
未來，隨著通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步完善，變電站運維自動化技術(shù)在提高變電站工作效率方面將有更加顯著的效果。利用技術(shù)手段，改*變電站運維工作的效率和質(zhì)量，改變變電站運維的工作現(xiàn)狀，已然成為發(fā)展的必然趨勢?？傊?，變電站運維自動化技術(shù)可以提高變電站工作的效率，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
參考文獻
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