簡談變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用
瀏覽次數(shù):883更新時間:2021-09-02
劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:介紹了變電站智能運維探索應(yīng)用,以期為電網(wǎng)運維工作提質(zhì)增效找出一條可復(fù)制、可推廣的實施路徑。
關(guān)鍵詞:變電站;狀態(tài)監(jiān)測;智能巡視;程序化操作;智能安防
0 引言
近年來,隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展,對電網(wǎng)可靠供電的需求普遍提升。而隨著電網(wǎng)供電規(guī)模的日趨龐大,電力企業(yè)為了保證效益,迫切需要提升員工的勞動生產(chǎn)率。
隨著各種新技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用趨于成熟,并與電網(wǎng)高度集成,很多供電企業(yè)也在設(shè)備運維提質(zhì)增效方面做出了一定的嘗試。
以“提質(zhì)增效”為目標(biāo),以“智能裝備、智慧運行”為發(fā)展路徑,在輸、變、配、綜合領(lǐng)域同步發(fā)力,建成“設(shè)備狀況一目了然、風(fēng)險管控一線貫穿、生產(chǎn)操作一鍵可達(dá)、決策指揮一體作戰(zhàn)”的生產(chǎn)管理體系,強(qiáng)化設(shè)備的管控力和管理的穿透力,提升公司生產(chǎn)領(lǐng)域智能化技術(shù)水平,促進(jìn)電網(wǎng)本質(zhì)。
1 變電站運維現(xiàn)狀
以一個巡維為例,包含1個220 kV變電站以及7個110 kV變電站,巡維的日常運維工作主要分為5大類:巡視、維護(hù)、檢修、操作及異常處理。
梳理運行維護(hù)工作需求,每月在巡視維護(hù)檢修工作上需花費的人力約為61.5人次,操作和異常處理按近5 年統(tǒng)計,每月約13.4 人次,即平均每天約2.5人次在變電站開展運維工作。
2 變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用類別
經(jīng)初步分析,所有5大類42種工作中,部分可通過智能技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)人工替代,如表1~4所示。
表1 變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用———狀態(tài)監(jiān)測
表2 變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用———智能巡視
表3 變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用———程序化操作
表4 變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用——智能安防等
3 實施目標(biāo)
3.1 無人巡視
涵蓋到巡維所轄變電站內(nèi)所有設(shè)備,通過輪式(掛軌)機(jī)器人、視頻+熱成像雙攝像頭視頻監(jiān)測、在線局放系統(tǒng)、微環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng)、無線溫度在線監(jiān)測裝置等方式,實現(xiàn)對變電站內(nèi)設(shè)備外觀和狀態(tài)識別、紅外測溫、局部放電檢測、站內(nèi)設(shè)施檢查(如封堵、排水等)、壓板檢查等的智能巡視。
基本實現(xiàn)巡維中心所轄變電站無人化巡視,同時將原來一個月一次的定期維護(hù)的作業(yè)周期調(diào)整為三個月一次,在確保的前提下,提質(zhì)增效。
110 kV高壓場地配置輪式巡視機(jī)器人、視頻+熱成像雙鏡頭攝像頭,實現(xiàn)對110 kV高壓場地的主變、開關(guān)、刀閘、CT、PT、避雷器、導(dǎo)線、瓷瓶等設(shè)備的外觀、發(fā)熱、表計、位置等信息的自動或半自動識別。
10 kV高壓室和繼保室配置掛軌巡視機(jī)器人、視頻攝像頭,實現(xiàn)對10 kV高壓室和繼保室的保護(hù)裝置燈光、空開、壓板、發(fā)熱等信息的自動或半自動識別。
10 kV接地變(站變)室和電池室配置視頻+熱成像雙鏡頭攝像頭,實現(xiàn)對設(shè)備外觀、發(fā)熱等信息的自動或半自動識別。
10 kV電纜室等功能室配置視頻攝像頭,實現(xiàn)對設(shè)備外觀等信息的自動或半自動識別。
10 kV高壓室配置在線局放系統(tǒng)+10 kV高壓開關(guān)柜無線溫度在線監(jiān)測裝置,實現(xiàn)對10 kV設(shè)備局部放電和溫度的自動檢測。
110 kV高壓場地的端子箱、機(jī)構(gòu)箱配置微環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對戶外易受潮的密閉設(shè)備箱體的溫濕度進(jìn)行實時在線監(jiān)控。
3.2 無人操作
通過視頻圖像識別,在收到順序化的控制指令時能快速準(zhǔn)確前往特定間隔對設(shè)備(開關(guān)、刀閘、保護(hù)屏)進(jìn)行狀態(tài)判別、操作(如空開的遠(yuǎn)程投退或機(jī)器人操作)等,實現(xiàn)在站端和
調(diào)度端的遠(yuǎn)方程序化操作。
巡維中心所轄變電站操作無人化范圍:110 kV倒母線,110 kV線路和開關(guān)運行與冷備用相互轉(zhuǎn)換,主變運行與熱備用相互轉(zhuǎn)換,主變220 kV側(cè)開關(guān)和110 kV側(cè)開關(guān)運行與冷備
用相互轉(zhuǎn)換,110 kV備自投投退,10 kV備自投投退,220 kV線路重合閘投退,110 kV線路重合閘投退,10 kV線路重合閘投退,220 kV倒母線,220 kV線路和開關(guān)運行與冷備用相互轉(zhuǎn)換。
3.3 智能監(jiān)管
實現(xiàn)對所轄站的功能室、端子箱、機(jī)構(gòu)箱、保護(hù)屏、空氣開關(guān)、爬梯等的智能遠(yuǎn)方授權(quán)和強(qiáng)制檢修隔離。
實現(xiàn)對所轄站的進(jìn)站人員、車輛的智能遠(yuǎn)方授權(quán)和識別。
實現(xiàn)對所轄站的進(jìn)站人員、車輛的作業(yè)過程智能、遠(yuǎn)程可視化安全管控。
4 技術(shù)特點
4.1 充分集成應(yīng)用電網(wǎng)智能運維技術(shù)
對變電智能運維現(xiàn)有成熟技術(shù)進(jìn)行充分的集成應(yīng)用,為電網(wǎng)運維工作提質(zhì)增效找出一條可復(fù)制、可推廣的實施路徑,為智能運維在全網(wǎng)的應(yīng)用提供了可參考的模板。
4.2 使用智能技術(shù)替代人工,實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測
充分利用在線監(jiān)測技術(shù),實現(xiàn)對主變、容性設(shè)備、開關(guān)柜、敞開式變電站常規(guī)設(shè)備、蓄電池、微環(huán)境狀態(tài)的實時感知;拓展智能巡視機(jī)器人應(yīng)用場景,替代傳統(tǒng)人工巡視,對全站一/二次設(shè)備、掃描式巡檢;通過微環(huán)境控制、智能清掃機(jī)器人等技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)智能化的變電站維護(hù)。
4.3 探索開展程序化順控操作,提高工作效率
綜合利用視頻監(jiān)控智能圖像識別、智能在線式五防等技術(shù),實現(xiàn)對設(shè)備運行位置的遠(yuǎn)程智能判斷,結(jié)合遠(yuǎn)程程序化操作的相關(guān)功能改造,實現(xiàn)遠(yuǎn)程程序化操作,進(jìn)一步實現(xiàn)人工替代和工作效率的提升。
4.4 構(gòu)建設(shè)備運行信息集成系統(tǒng),實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)智能評價
設(shè)備智能運維集成平臺將分散在各相關(guān)部門的“信息監(jiān)視、計劃制定、作業(yè)監(jiān)控、缺陷管理、風(fēng)險管理、生產(chǎn)及應(yīng)急指揮”等進(jìn)行匯集,與傳統(tǒng)的逐級搜集匯總信息方式相比,實現(xiàn)了設(shè)備運行狀態(tài)的“透明”化。通過應(yīng)用的開發(fā)和數(shù)據(jù)訓(xùn)練,實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)的智能評價,從而使面向?qū)ο笸扑驼闲畔⒊蔀榭赡埽蟠筇嵘松a(chǎn)運行過程中信息收集和資源調(diào)配的效率。
5安科瑞變電所電力運維云平臺
5.1云平臺架構(gòu)
5.2云平臺概述
我司的運維平臺綜合運用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關(guān),經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動;實現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守,監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài),即時定位故障,降低風(fēng)險。通過手機(jī)APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機(jī)上,并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運維效率、提高故障響應(yīng)速度,即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核;響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策,增加客戶粘性,為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備。
5.3云平臺功能
5.4云平臺配置方案
5.5產(chǎn)品介紹
AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置
功能
保護(hù)功能:主變差動保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護(hù)、過電壓;
低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能;
測量功能:保護(hù)電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量;
通訊功能:提供RS485通訊接口,RS232維護(hù)接口,IRIG-B對時接口、USB升級接口,RJ45網(wǎng)口接口;
故障錄波功能:保護(hù)動作時觸發(fā)錄波,可以記錄故障前8個周波后四個周波的數(shù)據(jù);
控制回路:自帶操作回路,防跳功能;
GPS校時功能:提供時鐘同步接口,接收GPS校時信號。
應(yīng)用
35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測控功能,至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器(一般容量2000kVA以上)/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器(一般容量2000kVA以下)/高壓電動機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能。
ASD300系列智能操控裝置
功能
一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢;
核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明;
語音防誤提示;
人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報;
分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān);
分合閘回路完好指示/電壓測量;
預(yù)分預(yù)合閃光指示;
斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計;
RS485串行通訊接口;
開關(guān)柜節(jié)點無線測溫;
全電參量測量。
應(yīng)用
35KV高壓及以下中置柜,手車柜,環(huán)網(wǎng)柜。
ARTM-Pn無線測溫裝置
功能
接收60個ATE100/200/300/400;
3U3I電參量測量;
實時測溫功能;
RS485通訊接口,通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實現(xiàn)組網(wǎng)功能;
具備自檢功能;
超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。
應(yīng)用
變電站、配電室、箱變等。
APM810系列多功能電力儀表
功能
準(zhǔn)確度等級:有功電能0.5S級,無功電能2級;
測量功能:三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數(shù)、頻率、需量;
電能計量:分相及總雙向電能、四象限無功電能;
電能質(zhì)量監(jiān)測:2-63次分次諧波、總(奇、偶)諧波測量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量;
輸入輸出:2路開關(guān)量輸出(選配MD82模塊可擴(kuò)至8路);
及2路開關(guān)量輸入(選配MD82模塊可擴(kuò)至26路),開關(guān)量輸出;
可配置為報警輸出或遠(yuǎn)程遙控,DO用作報警輸出時可自由關(guān)聯(lián)報警內(nèi)容;
SD卡存儲功能:用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲,波形存儲等功能。
應(yīng)用
適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。
DTSD1352導(dǎo)軌式電能表
功能
測量功能:三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計;
準(zhǔn)確級精度:有功0.5S;
電流信號接入:直接接入10(80)A 經(jīng)CT接入1(6)A;
電壓信號:100V 380V;
通信:RS485接口,支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議。
應(yīng)用
適用于和大型公建中對電能的分項計量,也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。
ADW300無線智能儀表
功能
測量功能:三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計;
電能質(zhì)量:電壓、電流不平衡度,電壓、電流總諧波及2-31分次諧波;
需量:電流、功率需量及實時電流,功率需量;
準(zhǔn)確級精度:0.5s級 ADW300外置互感器型1級;
電流信號規(guī)格:100A輸入 ,經(jīng)互感器輸入,二次互感接入;
通訊方式:RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應(yīng)用
ADW300方便用戶進(jìn)行用電監(jiān)測、集抄和管理,可靈活安裝在配電箱中,可用于電力運維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。
ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表
功能
測量:單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能;
保護(hù):剩余電流、溫度、過流等;
報警:聲光報警,支持消音、復(fù)位操作;
開關(guān)量:1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入;
通訊方式:RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應(yīng)用
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
ANET智能網(wǎng)關(guān)
功能
數(shù)據(jù)采集(支持串口、以太網(wǎng),只需配置即可兼容支持標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的各類儀表);
數(shù)據(jù)上傳(支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數(shù)據(jù));
邊緣計算(靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由);
遠(yuǎn)程管理(遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)視)。
應(yīng)用
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預(yù)付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。
5.6云平臺現(xiàn)場應(yīng)用圖片
5.7平臺價值
為電力運維企業(yè)提供線上運維服務(wù)平臺,實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動。
將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運維效率、提高故障響應(yīng)速度;
響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策,增加客戶粘性,為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備;
為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核。
5.8訪問方式
6 結(jié)語
當(dāng)前,供電企業(yè)有必要依托設(shè)備運維智能技術(shù)的實施及智能運維管控平臺,優(yōu)化調(diào)整業(yè)務(wù)流程,創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式,提升變電設(shè)備管控力和管理分析穿透力,提高生產(chǎn)指揮體系運轉(zhuǎn)效率,進(jìn)一步提升生產(chǎn)精益化水平和管控智能化水平,實現(xiàn)單一傳統(tǒng)人工運維向集群化智能化的轉(zhuǎn)變。通過“人工替代”和“數(shù)據(jù)整合挖掘”,實現(xiàn)“智能化”設(shè)備運維和“智慧化”決策,實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息和生產(chǎn)作業(yè)信息的全“透明”,為電網(wǎng)可靠供電提供保障。
參考文獻(xiàn)
[1] 宋巍.論變電站智能運維技術(shù)應(yīng)用.
[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.