淺談變電站智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用

劉細(xì)鳳

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(yùn)維探索應(yīng)用，以期為電網(wǎng)運(yùn)維工作提質(zhì)增效找出一條可復(fù)制、可推廣的實(shí)施路徑。

關(guān)鍵詞：變電站；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；智能巡視；程序化操作；智能安防

0 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，對(duì)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(dòng)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(yùn)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(yùn)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(xiǎn)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(yùn)維現(xiàn)狀

以一個(gè)巡維為例，包含1個(gè)220 kV變電站以及7個(gè)110 kV變電站，巡維的日常運(yùn)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(yùn)行維護(hù)工作需求，每月在巡視維護(hù)檢修工作上需花費(fèi)的人力約為61.5人次，操作和異常處理按近5 年統(tǒng)計(jì)，每月約13.4 人次，即平均每天約2.5人次在變電站開展運(yùn)維工作。

2 變電站智能運(yùn)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(guò)智能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)人工替代，如表1～4所示。

表1 變電站智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用———狀態(tài)監(jiān)測(cè)

 表2 變電站智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用———智能巡視

表3 變電站智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用———程序化操作

表4 變電站智能運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用——智能安防等

3 實(shí)施目標(biāo)

3.1 無(wú)人巡視

涵蓋到巡維所轄變電站內(nèi)所有設(shè)備，通過(guò)輪式（掛軌）機(jī)器人、視頻+熱成像雙攝像頭視頻監(jiān)測(cè)、在線局放系統(tǒng)、微環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)裝置等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備外觀和狀態(tài)識(shí)別、紅外測(cè)溫、局部放電檢測(cè)、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(shí)現(xiàn)巡維所轄變電站無(wú)人化巡視，同時(shí)將原來(lái)一個(gè)月一次的定期維護(hù)的作業(yè)周期調(diào)整為三個(gè)月一次，在確保的前提下，提質(zhì)增效。

110 kV高壓場(chǎng)地配置輪式巡視機(jī)器人、視頻+熱成像雙鏡頭攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)110 kV高壓場(chǎng)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(jì)、位置等信息的自動(dòng)或半自動(dòng)識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)或半自動(dòng)識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備外觀、發(fā)熱等信息的自動(dòng)或半自動(dòng)識(shí)別。

10 kV電纜室等功能室配置視頻攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備外觀等信息的自動(dòng)或半自動(dòng)識(shí)別。

10 kV高壓室配置在線局放系統(tǒng)+10 kV高壓開關(guān)柜無(wú)線溫度在線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)10 kV設(shè)備局部放電和溫度的自動(dòng)檢測(cè)。

110 kV高壓場(chǎng)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(shí)現(xiàn)對(duì)戶外易受潮的密閉設(shè)備箱體的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

3.2 無(wú)人操作

通過(guò)視頻圖像識(shí)別，在收到順序化的控制指令時(shí)能快速準(zhǔn)確前往特定間隔對(duì)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(shí)現(xiàn)在站端和

調(diào)度端的遠(yuǎn)方程序化操作。

巡維所轄變電站操作無(wú)人化范圍：110 kV倒母線，110 kV線路和開關(guān)運(yùn)行與冷備用相互轉(zhuǎn)換，主變運(yùn)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(yùn)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(yùn)行與冷備用相互轉(zhuǎn)換。

3.3 智能監(jiān)管

實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)所轄站的進(jìn)站人員、車輛的智能遠(yuǎn)方授權(quán)和識(shí)別。

實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄站的進(jìn)站人員、車輛的作業(yè)過(guò)程智能、遠(yuǎn)程可視化管控。

4 技術(shù)特點(diǎn)

4.1 充分集成應(yīng)用電網(wǎng)智能運(yùn)維技術(shù)

對(duì)變電智能運(yùn)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(yùn)維工作提質(zhì)增效找出一條可復(fù)制、可推廣的實(shí)施路徑，為智能運(yùn)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(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)

充分利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)時(shí)感知；拓展智能巡視機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景，替代傳統(tǒng)人工巡視，對(duì)全站一/二次設(shè)備、掃描式巡檢；通過(guò)微環(huán)境控制、智能清掃機(jī)器人等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)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(shí)別、智能在線式五防等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程程序化操作，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人工替代和工作效率的提升。

4.4 構(gòu)建設(shè)備運(yùn)行信息集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)智能評(píng)價(jià)

設(shè)備智能運(yùn)維集成平臺(tái)將分散在各相關(guān)部門的“信息監(jiān)視、計(jì)劃制定、作業(yè)監(jiān)控、缺陷管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、生產(chǎn)及應(yīng)急指揮”等進(jìn)行匯集，與傳統(tǒng)的逐級(jí)搜集匯總信息方式相比，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的“透明”化。通過(guò)應(yīng)用的開發(fā)和數(shù)據(jù)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的智能評(píng)價(jià)，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(yùn)行過(guò)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(yùn)維云平臺(tái)

 5.1云平臺(tái)架構(gòu)

5.2云平臺(tái)概述

我司的運(yùn)維平臺(tái)綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測(cè)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(chǎng)的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺(tái)。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí)無(wú)人值守，監(jiān)測(cè)各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到zhi定人員手機(jī)上，并通過(guò)GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過(guò)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(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)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(shí)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(tái)功能

5.4云平臺(tái)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(dòng)保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過(guò)流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過(guò)流、零序電流保護(hù)、過(guò)電壓；

低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動(dòng)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(cè)量功能：保護(hù)電流、測(cè)量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測(cè)量；

通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護(hù)接口，IRIG-B對(duì)時(shí)接口、USB升級(jí)接口，RJ45網(wǎng)口接口；

故障錄波功能：保護(hù)動(dòng)作時(shí)觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個(gè)周波后四個(gè)周波的數(shù)據(jù)；

控制回路：自帶操作回路，防跳功能；

GPS校時(shí)功能：提供時(shí)鐘同步接口，接收GPS校時(shí)信號(hào)。

應(yīng)用

 35kV及以下電壓等級(jí)的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測(cè)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(dòng)機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。

ASD300系列智能操控裝置

功能

一次動(dòng)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(yǔ)音防誤提示；

人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語(yǔ)音播報(bào)；

分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換開關(guān)；

分合閘回路完好指示/電壓測(cè)量；

預(yù)分預(yù)合閃光指示；

斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)；

RS485串行通訊接口；

開關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫；

全電參量測(cè)量。

應(yīng)用

35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜。

ARTM-Pn無(wú)線測(cè)溫裝置

功能

接收60個(gè)ATE100/200/300/400；

3U3I電參量測(cè)量；

實(shí)時(shí)測(cè)溫功能；

RS485通訊接口，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能；

具備自檢功能；

超溫、高溫、相間溫差報(bào)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(jí)：有功電能0.5S級(jí)，無(wú)功電能2級(jí)；

測(cè)量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無(wú)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(jì)量：分相及總雙向電能、四象限無(wú)功電能；

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測(cè)量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測(cè)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(bào)警輸出或遠(yuǎn)程遙控，DO用作報(bào)警輸出時(shí)可自由關(guān)聯(lián)報(bào)警內(nèi)容；

SD卡存儲(chǔ)功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)，波形存儲(chǔ)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(chǎng)合。

DTSD1352導(dǎo)軌式電能表

功能

測(cè)量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)、總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì)；

準(zhǔn)確級(jí)精度：有功0.5S；

電流信號(hào)接入：直接接入10（80)A 經(jīng)CT接入1（6）A；

電壓信號(hào)：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(duì)電能的分項(xiàng)計(jì)量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

ADW300無(wú)線智能儀表

功能

測(cè)量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)、總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì)；

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(shí)時(shí)電流，功率需量；

準(zhǔn)確級(jí)精度：0.5s級(jí) ADW300外置互感器型1級(jí)；

電流信號(hào)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(wú)線通訊、NB-IOT無(wú)線通訊、4G無(wú)線通訊。

應(yīng)用

ADW300方便用戶進(jìn)行用電監(jiān)測(cè)、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測(cè)類平臺(tái)中。

ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

功能

測(cè)量：?jiǎn)位芈肥Ｓ嚯娏鳌?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(guò)流等；

報(bào)警：聲光報(bào)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(wú)線通訊、4G無(wú)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(guó)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(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(xiàng)能耗平臺(tái)、寧夏電力需求側(cè)平臺(tái)、江蘇電力運(yùn)維平臺(tái)、浙江電力運(yùn)維平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)）；

邊緣計(jì)算（靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動(dòng)上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、斷點(diǎn)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(jí)、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(tái)、電力需求側(cè)管理平臺(tái)、第三方云平臺(tái)、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺(tái)、電力監(jiān)控平臺(tái)、能源綜合管理平臺(tái)。

5.6云平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖片 

  5.7平臺(tái)價(jià)值

為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)。

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(yùn)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(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核。

 5.8訪問(wèn)方式

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，供電企業(yè)有必要依托設(shè)備運(yùn)維智能技術(shù)的實(shí)施及智能運(yùn)維管控平臺(tái)，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(yùn)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(shí)現(xiàn)單一傳統(tǒng)人工運(yùn)維向集群化智能化的轉(zhuǎn)變。通過(guò)“人工替代”和“數(shù)據(jù)整合挖掘”，實(shí)現(xiàn)“智能化”設(shè)備運(yùn)維和“智慧化”決策，實(shí)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?。撟冸娬局悄苓\(yùn)維技術(shù)應(yīng)用.

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版．

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司