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變電站無人值守運維云平臺的分析及應(yīng)用
時間: 2023-05-24 13:28 發(fā)布人:admin
   摘要:隨著智能變電站的推廣,電力系統(tǒng)采用可靠、集成、環(huán)保的智能設(shè)備,依托全站信息數(shù)字化、信息共享標準化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ),自動完成變電站設(shè)備信息的采集、測量、保護、控制等基本功能,傳統(tǒng)的“看得見”、“摸得著”的二次回路變成了“看不見”、“摸不著”的“黑匣子”,增加了變電站運維、檢修的不可控性,本文提出變電站智能運維管理平臺的研究方案??蓪ψ冸娬纠^電保護遠程全方位管控。使運維站、檢修工區(qū)實現(xiàn)遠程在線監(jiān)視和智能運維管理。

 

   關(guān)鍵詞:在線監(jiān)視,狀態(tài)評估,故障定位,輔助安措,故障分析

0 引言

   提高變電站二次設(shè)備維護水平,需要將設(shè)備進行可視化展示,為變電站二次系統(tǒng)的日常運維、異常處理、事故分析以及檢修等工況提供多維度的可視化信息支撐、決策及安全操作的運維管理平臺,以該運維管理平臺為基礎(chǔ)進行高級應(yīng)用開發(fā),提高設(shè)備精細化管理水平。

   變電站智能運維管理平臺是一套集數(shù)據(jù)采集、信息處理和分析功能于一體的智能設(shè)備,圖1展示了智能運維管理平臺在變電站中的布局。

 

   變電站智能運維管理平臺是從過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)獲取信息,將與運維相關(guān)的信息進行高度整合,實現(xiàn)可視化在線監(jiān)測及智能診斷等應(yīng)用,并支持遠端上送。其主要功能包括對二次設(shè)備進行在線監(jiān)視、狀態(tài)評估及監(jiān)視預(yù)警、故障定位、二次檢修輔助安措、配置文件管理、保護定值管理、故障信息管理及綜合分析等多維度運維管理。

1 運維平臺

  1.1在線監(jiān)視

   建立變電站二次系統(tǒng)全景信息模型,應(yīng)用纖芯自動搜索算法實現(xiàn)虛、實對應(yīng)的二次設(shè)備全景可視化展示技術(shù),將智能變電站信息數(shù)字化、抽象化轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬娜澳J健?/span>

   在線監(jiān)視應(yīng)能實現(xiàn)如下功能:

  1)對全站二次設(shè)備運行工況、通信狀態(tài)的實時監(jiān)視與預(yù)警。

  2)對全站二次設(shè)備告警信息、變位信息、壓板狀態(tài)等各種信息的全景展示。

  3)對全站二次設(shè)備間通信鏈路狀態(tài)的實時監(jiān)視與可視化展示。

  4)對全站二次設(shè)備虛回路、虛端子的實時監(jiān)視與可視化展示。

  5)對保護裝置等間隔層設(shè)備溫度、電壓以及保護遙測的實時監(jiān)視與展示。

  6)對保護裝置面板指示燈狀態(tài)的正確反映。

  1.2 狀態(tài)評估及監(jiān)視預(yù)警

   提出電力二次設(shè)備“趨勢性+損失性”的評價體系 和“橫向比對、縱向校驗”的評價方法,實現(xiàn)智能站二次設(shè)備健康狀態(tài)在線評價,實現(xiàn)“經(jīng)驗評估”向"量化評估”的跨越。

   趨勢性評估方法:是指對裝置穩(wěn)態(tài)量的長期監(jiān)視、記錄和分析,反映一段時間內(nèi)元件性能的變化趨勢,包括采樣值精度、開關(guān)量一致性、運行及環(huán)境溫度、端口光功率、其他自檢參數(shù)等,超出門檻值預(yù)警。

   損失性評估方法:是指當(dāng)裝置發(fā)生異常告警時,通過對告警信息按類型進行分析和統(tǒng)計,推斷故障的具體性質(zhì),如嚴重等級、持續(xù)時間、影響范圍、最可能的故障位置等,為裝置異常缺陷處理提供輔助決策。

   圖2展示了“趨勢性+損失性"的評價體系和"橫向比對、縱向校驗”的評價方法。

 

  1.3保護定值管理

   針對種類繁多、廠家各異的繼電保護裝置,能否正確、可靠動作直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,而繼電保護定值的管理顯得尤為重要,對于智能變電站保護定值的管理,應(yīng)能夠正確、可靠地實現(xiàn)定值召喚、定值區(qū)切換、定值修改、定值比對等功能。

   定值召喚應(yīng)能支持同時通過本地和遠方發(fā)起的進行定值區(qū)號和任意區(qū)定值的召喚,并且能夠直觀地顯示定值名稱及相應(yīng)屬性等信息。支持定值區(qū)實時切換,通過選擇、返校、執(zhí)行步驟保證定值切換的正確性。

   定值修改內(nèi)容,應(yīng)能支持同時通過本地和遠方發(fā)起的對定值進行實時修改,并且能夠?qū)我槐Wo設(shè)備的定值進行批量修改,定值修改后,向所有遠端主站發(fā)送定值變化告警信號。

   定值比對功能,應(yīng)能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫保存的最新定值信息與新召喚上來的定值進行自動或手動對比,當(dāng)兩份定值單不一致時,應(yīng)觸發(fā)告警功能,并標識定值不一致處,以便運行人員進行快速檢查、核對。當(dāng)定值修改后,應(yīng)能對修改前后的定值進行自動校對 ,并對不一致的地方進行明顯的標識。

2 智能分析

  2.1故障定位

   基于對二次設(shè)備拓撲自動展示的迫切需求,信息傳輸不可見,故障查找和處理效率低,而現(xiàn)有技術(shù)僅側(cè)重對交換機狀態(tài)的可視化管理,遠遠達不到精確定位故障的要求。應(yīng)根據(jù)變電站歷史運行狀況,基于大數(shù)據(jù)的分析管理,建立一套完整的專家?guī)欤軌驅(qū)χ悄茏冸娬境霈F(xiàn)的故障迅速 得出其產(chǎn)生的原因,將故障點精確定位到設(shè)備、物理回路、端口等點位,有效地削減運維人員的負擔(dān),可使變電站運維智能化水平得到顯著提升。

  2.2二次檢修輔助安全措施

   虛回路光纜連接的大量使用,使得原本“看得見"、“摸得著”的二次回路變成了“看不見""摸不著”的 "黑匣子”,想將檢修設(shè)備與運行設(shè)備完全隔離開來,需要借助二次檢修輔助安全措施來完成,二次檢修輔助安全措施集開票、校驗、預(yù)演和回放于一體。

   基于二次虛回路圖,依據(jù)相關(guān)檢修安措規(guī)范建立安措規(guī)則,實現(xiàn)可視化安措自動生成或手工開票、調(diào)整。安措票生成后,根據(jù)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài),自動判別設(shè)備異常檢修狀態(tài),并給出異常原因及影響范圍,并在安措模擬操作過程中,根據(jù)模擬操作更新檢修安措狀態(tài),為二次回路操作提供操作順序及操作結(jié)果的校核與告警。

   安措執(zhí)行前,根據(jù)生成的安措票進行邏輯預(yù)演,及時發(fā)現(xiàn)操作票中的邏輯問題,避免二次安全操作邏輯錯誤導(dǎo)致的保護閉鎖及保護誤動事故發(fā)生。在每一步檢修安措實施完畢后,診斷裝置能夠通過獲取相關(guān)保護設(shè)備的檢修壓板狀態(tài)、GOOSE壓板狀態(tài)、SV壓板狀態(tài)等信息,與標準化安全措施進行對比,以檢查檢修安措是否實施到位,若檢修安措實施不到位,診斷裝置會進行明顯的標識與告警。二次檢修輔助安全措施還應(yīng)具備操作過程 及結(jié)果可記錄回放功能,作為事故分析及問題査找的原始資料留存。

  2.3配置文件管理

  對SCD文件進行深層解析,獲取各子網(wǎng)模型、IED 模型、各IED的輸入輸出及報文類型、以及各IED之間 的關(guān)聯(lián),對于SCD未明確或不規(guī)范之處輔以人工干預(yù),進行各對象的關(guān)聯(lián),建立起二次設(shè)備模型。配置文件管理的功能包括如下幾個方面。

  1) SCD一致性檢查功能:支持CRC計算功能,并能通過裝置過程層虛端子配置CRC與全站SCD相應(yīng) CRC進行在線比對,確保全站SCD文件的配置與IED 裝置實際下載的結(jié)果一致。

  2) SCD模型變更辨識:數(shù)據(jù)管理單元通過歷史版本 SCD在線比對實現(xiàn)SCD變更提示,并界定SCD變更產(chǎn) 生的影響范圍,影響范圍應(yīng)能定位到IED裝置。而且, 采取可視化技術(shù)展示SCD變更的影響范圍,GOOSE變 更范圍應(yīng)能定位到DA級,SV變更范圍應(yīng)能定位到DO 級,并以圖形和報告的方式展示。

  3) 過程層IED配置及相互關(guān)系:解析并獲取變電 站各IED命名、描述、MAC設(shè)置等參數(shù),并解析出IED 收發(fā)報文的數(shù)量、類型及與其他IED之間的虛端子關(guān)系。

  2.4故障信息管理及綜合分析

   電網(wǎng)發(fā)生故障時,能夠快速對波形進行分析與展示,自動收集廠站內(nèi)一次故障的相關(guān)信息,整合為故障報告,并以圖形化方式顯示保護裝置內(nèi)部邏輯,且支持分層顯示,迅速對故障時變電站內(nèi)所有保護動作情況進行綜合分析,自動生成較為詳細的分析報告。

3 變電所運維云平臺概述

           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)境視頻場景等需求,實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中心,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、接收報警,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 應(yīng)用場所

   適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)園等行業(yè)變配電運行維護系統(tǒng)的新建、擴建和改建。

5 平臺結(jié)構(gòu)

 

   變配電室裝設(shè)一套智能網(wǎng)關(guān),采集變電室智能設(shè)備的數(shù)據(jù),經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換、壓縮加密后定時上傳或觸發(fā)式上傳平臺,平臺可完成對變配電室內(nèi)所有智能設(shè)備完成數(shù)據(jù)交換,能實時監(jiān)測變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運行設(shè)備的運行狀態(tài);實時監(jiān)測變配電室內(nèi)各回路的運行數(shù)據(jù)及環(huán)境溫度等數(shù)字量;通訊管理單元與廠內(nèi)局域網(wǎng)連接,把數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)中心。

           AcrelCloud-1000變電所運維云平臺提供用戶概況、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電分析、日月年用能數(shù)據(jù)報表、異常事件報警和記錄、運行環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備維護、用戶報告、運維派單等功能,并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問。

            AcrelCloud-1000變電所運維云平臺系統(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、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外,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)上傳至指定的服務(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。

6 平臺功能

6.1實時監(jiān)測

   一次圖點擊配電回路后可看用電明細數(shù)據(jù),可生成電力運行報表,可查詢各類電力參數(shù)、電壓、電流、功率、諧波等的歷史數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測

 

6.2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。

 

6.3站點監(jiān)測

   站點監(jiān)測包括概況、運行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時用電曲線、用電概況。

 

6.4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。

 

6.5電力運維

   運維展示當(dāng)前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

 

6.6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。

 

 

6.7視頻監(jiān)控

   視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實時畫面(視頻直播),選中某一個變配電站,即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

 

6.8電力運行報表

   電力運行報表顯示選定站所選定設(shè)備各回路指定采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及平均值行統(tǒng)計。

 

6.9故障報警

   遙測、遙信報警(網(wǎng)頁及短信),報警上下限可設(shè)置,變電所運行環(huán)境(水浸、煙霧等)報警

 

6.10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。

 

6.11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)、報警事件等進行統(tǒng)計分析,并列出在該周期內(nèi)巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。

 

6.12 手機APP

         APP 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”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶報告”七大模塊,支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢,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。

 

 

{C}7. {C}{C}{C}{C}{C}{C}系統(tǒng)硬件配置

 

 

8 結(jié)束語

  變電站智能運維管理平臺的應(yīng)用,可將現(xiàn)有的傳動和檢修模式轉(zhuǎn)為向?qū)嶋H運行工況的遠程在線診斷轉(zhuǎn)變, 向依據(jù)設(shè)備健康狀態(tài)有針對性地開展檢驗轉(zhuǎn)變,極大地減少運維人員對現(xiàn)場繼電保護裝置的運維、巡視頻率,提高設(shè)備的精細化管理水平。對繼電保護遠程化智能運維技術(shù)的研究具有重要意義。

參考文獻

[1]張志強,變電站智能運維管理平臺研究.

[2]王燕,智能化變電站運行維護技術(shù)研究[J].通訊世界,201522.

[3]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06

[4] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.05

作者簡介:

王長幸,女,現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司,主要從事變電所運維云平臺系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。

 

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