胡冠楠

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用，以期為電網(wǎng)運維工作提質增效找出一條可復制、可推廣的實施路徑。

關鍵詞：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。

隨著各種新技術的發(fā)展、應用趨于成熟，并與電網(wǎng)高度集成，很多供電企業(yè)也在設備運維提質增效方面做出了一定的嘗試。

以“提質增效”為目標，以“智能裝備、智慧運行”為發(fā)展路徑，在輸、變、配、綜合領域同步發(fā)力，建成“設備狀況一目了然、風險管控一線貫穿、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，強化設備的管控力和管理的穿透力，提升公司生產(chǎn)領域智能化技術水平，促進電網(wǎng)本質。

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應用類別

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的應用實現(xiàn)人工替代，如表1～4所示。

表1 變電站智能運維技術應用———狀態(tài)監(jiān)測

 表2 變電站智能運維技術應用———智能巡視

表3 變電站智能運維技術應用———程序化操作

表4 變電站智能運維技術應用——智能安防等

3 實施目標

3.1 無人巡視

涵蓋到巡維所轄變電站內所有設備，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)對變電站內設備外觀和狀態(tài)識別、紅外測溫、局部放電檢測、站內設施檢查（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)周期調整為三個月一次，在確保的前提下，提質增效。

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、刀閘、CT、PT、避雷器、導線、瓷瓶等設備的外觀、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高壓開關柜無線溫度在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對10 kV設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備（開關、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線路和開關運行與冷備用相互轉換，主變運行與熱備用相互轉換，主變220 kV側開關和110 kV側開關運行與冷備

用相互轉換，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線路和開關運行與冷備用相互轉換。

3.3 智能監(jiān)管

實現(xiàn)對所轄站的功能室、端子箱、機構箱、保護屏、空氣開關、爬梯等的智能遠方授權和強制檢修隔離。

實現(xiàn)對所轄站的進站人員、車輛的智能遠方授權和識別。

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 技術特點

4.1 充分集成應用電網(wǎng)智能運維技術

對變電智能運維現(xiàn)有成熟技術進行充分的集成應用，為電網(wǎng)運維工作提質增效找出一條可復制、可推廣的實施路徑，為智能運維在全網(wǎng)的應用提供了可參考的模板。

4.2 使用智能技術替代人工，實現(xiàn)對設備狀態(tài)的監(jiān)測

充分利用在線監(jiān)測技術，實現(xiàn)對主變、容性設備、開關柜、敞開式變電站常規(guī)設備、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用場景，替代傳統(tǒng)人工巡視，對全站一/二次設備、掃描式巡檢；通過微環(huán)境控制、智能清掃機器人等技術的應用，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，實現(xiàn)對設備運行位置的遠程智能判斷，結合遠程程序化操作的相關功能改造，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 構建設備運行信息集成系統(tǒng)，實現(xiàn)設備狀態(tài)智能評價

設備智能運維集成平臺將分散在各相關部門的“信息監(jiān)視、計劃制定、作業(yè)監(jiān)控、缺陷管理、風險管理、生產(chǎn)及應急指揮”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)了設備運行狀態(tài)的“透明”化。通過應用的開發(fā)和數(shù)據(jù)訓練，實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的智能評價，從而使面向對象推送整合信息成為可能，大大提升了生產(chǎn)運行過程中信息收集和資源調配的效率。

5安科瑞變電所電力運維云平臺

 5.1云平臺架構

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，經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關將數(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)一調度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動；實現(xiàn)用戶側變配電所的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，降低風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到Z定人員手機上，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，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯(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。

應用

 35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，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；

人體感應及柜內照明、已帶電語音播報；

分合閘、遠方就地、儲能轉換開關；

分合閘回路完好指示/電壓測量；

預分預合閃光指示；

斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計；

RS485串行通訊接口；

開關柜節(jié)點無線測溫；

全電參量測量。

應用

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路開關量輸出（選配MD82模塊可擴至8路）；

及2路開關量輸入（選配MD82模塊可擴至26路），開關量輸出；

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聯(lián)報警內容；

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。

應用

適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。

DTSD1352導軌式電能表

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。

應用

適用于政府機關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、復位操作；

開關量：1路繼電器輸出、4路開關量輸入；

通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

應用

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、電信等領域。

ANET智能網(wǎng)關

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）。

應用

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統(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)提供線上運維服務平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調度運維巡檢安排，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、提高故障響應速度；

響應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核。

 5.8訪問方式

6 結語

當前，供電企業(yè)有必要依托設備運維智能技術的實施及智能運維管控平臺，優(yōu)化調整業(yè)務流程，創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式，提升變電設備管控力和管理分析穿透力，提高生產(chǎn)指揮體系運轉效率，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變。通過“人工替代”和“數(shù)據(jù)整合挖掘”，實現(xiàn)“智能化”設備運維和“智慧化”決策，實現(xiàn)設備狀態(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應用.

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版．