程志芳
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，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、決策指揮一體作戰(zhàn)”的生產(chǎn)管理體系，強化設(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、檢修、操作及異常處理。
梳理運行維護工作需求，每月在巡視維護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。
3 實施目標
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器人、視頻攝像頭，實現(xiàn)對10 kV高壓室和繼保室的保護裝置燈光、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確前往特定間隔對設(shè)備(開關(guān)、刀閘、保護屏)進行狀態(tài)判別、操作(如空開的遠程投退或機器人操作)等，實現(xiàn)在站端和
調(diào)度端的遠方程序化操作。
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、機構(gòu)箱、保護屏、空氣開關(guān)、爬梯等的智能遠方和強制檢修隔離。
實現(xiàn)對所轄站的進站人員、車輛的智能遠方和識別。
實現(xiàn)對所轄站的進站人員、車輛的作業(yè)過程智能、遠程可視化安全管控。
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、智能清掃機器人等技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)智能化的變電站維護。
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)備運行位置的遠程智能判斷，結(jié)合遠程程序化操作的相關(guān)功能改造，實現(xiàn)遠程程序化操作，進一步實現(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?，大大提升了生產(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APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/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系列微機綜合保護裝置
功能
保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓；
低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網(wǎng)逆功率保護、檢同期功能；
測量功能：保護電流、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)備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器(一般容量2000kVA以上)/PT/母聯(lián)、10kV進線/饋線/配電變壓器(一般容量2000kVA以下)/高壓電動機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護和自動控制功能。
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、強制加熱、強制照明；
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，通過標準的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模塊可擴至8路)；
及2路開關(guān)量輸入(選配MD82模塊可擴至26路)，開關(guān)量輸出；
可配置為報警輸出或遠程遙控，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：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)、國家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準電力規(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)；
遠程管理(遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視)。
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/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。
6 結(jié)語
當前，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
[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.
