變電站無人值守運維云平臺的設計分析及應用

摘  要：隨著智能變電站的推廣，電力系統采用可靠、集成、環(huán)保的智能設備，依托全站信息數字化、信息共享標準化、通信平臺網絡化為基礎，自動完成變電站設備信息的采集、測量、保護、控制等基本功能，傳統的二次回路增加了變電站運維、檢修的不可控性。因此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^電保護遠程管控。使運維站、檢修工區(qū)實現遠程在線監(jiān)視和智能運維管理。

關鍵詞：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

   變電站智能運維管理平臺是一套集數據采集、信息處理和分析功能于一體的智能設備，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絡和站控層網絡獲取信息，與運維相關的信息進行高度整合，實現可視化在線監(jiān)測及智能診斷等應用，并支持遠端上送。其主要功能包括對二次設備進行在線監(jiān)視、狀態(tài)評估及監(jiān)視預警、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)視功能

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

2）對全站二次設備告警信息、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

   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，反映一段時間內元件性能的變化趨勢，包括采樣值精度、開關量一致性、運行及環(huán)境溫度、端口光功率、其他自檢參數等，超出門檻值預警。

   損失性評估方法：是指當裝置發(fā)生異常告警時，通過對告警信息按類型進行分析和統計,推斷故障的具體性質,如嚴重等級、持續(xù)時間、影響范圍、很大可能的故障位置等,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。

 

2 智能分析

2.1故障定位

   基于對二次設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，而現有技術僅側重對交換機狀態(tài)的可視化管理，遠遠達不到準確定位故障的要求。應根據變電站歷史運行狀況，基于大數據的分析管理，建立一套完整的專家?guī)?，能夠對智能變電站出現的故障迅速得出其產生的原因，將故障點準確定位到設備、物理回路、端口等點位，削減運維人員的負擔，可使變電站運維智能化水平得到顯著提升。

2.2配置文件管理

　　對SCD文件進一步解析，獲取各子網模型、IED模型、各IED的輸入輸出及報文類型、以及各IED之間的關聯，對于SCD未明確或不規(guī)范之處輔以人工干預，進行各對象的關聯，建立起二次設備模型。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裝置實際下載的結果一致。

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

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

2.3二次檢修輔助措施

   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"，想將檢修設備與運行設備隔離開來，需要借助二次檢修輔助措施來完成，二次檢修輔助措施集開票、校驗、預演和回放于一體。

2.4故障信息管理及綜合分析

   電網發(fā)生故障時，能夠快速對波形進行分析與展示，自動收集廠站內一次故障的相關信息，整合為故障報告，并以圖形化方式顯示保護裝置內部邏輯，且支持分層顯示，迅速對故障時變電站內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

3.1概述

   AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發(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、室內環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環(huán)境視頻場景等需求，實現數據一個地方，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

3.2應用場所

   適用于電信、金融、交通、能源、衛(wèi)生、文體、教育科研、農林水利、商業(yè)服務、公用事業(yè)、電子產業(yè)園等行業(yè)變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。

3.3平臺結構

 

   變配電室裝設一套智能網關，采集變電室智能設備的數據，經過協議轉換、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所有智能設備完成數據交換，能實時監(jiān)測變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的運行狀態(tài)；實時監(jiān)測變配電室內各回路的運行數據及環(huán)境溫度等數字量；通訊管理單元與廠內局域網連接，把數據傳至數據控制室。

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

   AcrelCloud-1000變電所運維云平臺系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。

   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、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。

   傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規(guī)約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳到設定的服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

   應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。

   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。

3.4平臺功能

3.4.1實時監(jiān)測

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

 

3.4.2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，查詢跨度可設置為月。

 

3.4.3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。

 

3.4.4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)數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

 

3.4.5電力運維

   運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。

 

3.4.6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查詢。

 

 

3.4.7視頻監(jiān)控

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

 

3.4.8電力運行報表

   電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路設定采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。

 

3.4.9故障報警

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

 

3.4.10任務管理

   任務管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態(tài)和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。

 

3.4.11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據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發(fā)現的各類缺陷及處理情況。

 

3.4.12 手機APP

   APP支電力運維手機支持“監(jiān)控系統"、“設備檔案"、“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、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。

 

 

4 系統硬件配置

 

 

5 結束語

　　變電站智能運維管理平臺的應用，可將現有的傳動和檢修模式轉為向實際運行工況的遠程在線診斷轉變，向依據設備健康狀態(tài)有針對性地開展檢驗轉變，很大地減少運維人員對現場繼電保護裝置的運維、巡視頻率，提高設備的精細化管理水平。對繼電保護遠程化智能運維技術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.

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[3]企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版

[4]安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.05版