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變電站無(wú)人值守運維云平臺的分析及應用

描述:隨著(zhù)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(wǎng)絡(luò )化為基礎,自動(dòng)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“看得見(jiàn)"、“摸得著(zhù)"的二次回路變成了“看不見(jiàn)"、“摸不著(zhù)"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Q方位管控。使運維站、檢修工區實(shí)現遠程在線(xiàn)監

  • 產(chǎn)品型號:AcrelCloud-1000
  • 廠(chǎng)商性質(zhì):生產(chǎn)廠(chǎng)家
  • 更新時(shí)間:2025-03-11
  • 訪(fǎng)問(wèn)量:462
產(chǎn)品詳情/ PRODUCT DETAIL

標題:變電站無(wú)人值守運維云平臺的分析及應用

產(chǎn)品概述

品牌Acrel/安科瑞產(chǎn)地國產(chǎn)
加工定制

胡冠楠

安科瑞電器制造有限公司 上海嘉定

   摘要:隨著(zhù)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(wǎng)絡(luò )化為基礎,自動(dòng)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“看得見(jiàn)"、“摸得著(zhù)"的二次回路變成了“看不見(jiàn)"、“摸不著(zhù)"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Q方位管控。使運維站、檢修工區實(shí)現遠程在線(xiàn)監視和智能運維管理。

   關(guān)鍵詞:在線(xiàn)監視,狀態(tài)評估,故障定位,輔助安措,故障分析

0 引言

   提高變電站二次設備維護水平,需要將設備進(jìn)行可視化展示,為變電站二次系統的日常運維、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進(jìn)行高級應用開(kāi)發(fā),提高設備精細化管理水平。

   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(guò)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(jìn)行高度整合,實(shí)現可視化在線(xiàn)監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(jìn)行在線(xiàn)監視、狀態(tài)評估及監視預警、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(xiàn)監視

   建立變電站二次系統全景信息模型,應用纖芯自動(dòng)搜索算法實(shí)現虛、實(shí)對應的二次設備全景可視化展示技術(shù),將智能變電站信息數字化、抽象化轉變?yōu)榭梢暬娜澳J健?/span>

   在線(xiàn)監視應能實(shí)現如下功能:

  1)對全站二次設備運行工況、通信狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視與預警。

  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(shí)時(shí)監視與可視化展示。

  4)對全站二次設備虛回路、虛端子的實(shí)時(shí)監視與可視化展示。

  5)對保護裝置等間隔層設備溫度、電壓以及保護遙測的實(shí)時(shí)監視與展示。

  6)對保護裝置面板指示燈狀態(tài)的正確反映。

  1.2 狀態(tài)評估及監視預警

   提出電力二次設備“趨勢性+損失性"的評價(jià)體系 和“橫向比對、縱向校驗"的評價(jià)方法,實(shí)現智能站二次設備健康狀態(tài)在線(xiàn)評價(jià),實(shí)現“經(jīng)驗評估"向"量化評估"的跨越。

   趨勢性評估方法:是指對裝置穩態(tài)量的長(cháng)期監視、記錄和分析,反映一段時(shí)間內元件性能的變化趨勢,包括采樣值精度、開(kāi)關(guān)量一致性、運行及環(huán)境溫度、端口光功率、其他自檢參數等,超出門(mén)檻值預警。

   損失性評估方法:是指當裝置發(fā)生異常告警時(shí),通過(guò)對告警信息按類(lèi)型進(jìn)行分析和統計,推斷故障的具體性質(zhì),如嚴重等級、持續時(shí)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(jià)體系和"橫向比對、縱向校驗"的評價(jià)方法。

 

  1.3保護定值管理

   針對種類(lèi)繁多、廠(chǎng)家各異的繼電保護裝置,能否正確、可靠動(dòng)作直接關(guān)系到電力系統的安全穩定運行,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,應能夠正確、可靠地實(shí)現定值召喚、定值區切換、定值修改、定值比對等功能。

   定值召喚應能支持同時(shí)通過(guò)本地和遠方發(fā)起的進(jìn)行定值區號和任意區定值的召喚,并且能夠直觀(guān)地顯示定值名稱(chēng)及相應屬性等信息。支持定值區實(shí)時(shí)切換,通過(guò)選擇、返校、執行步驟保證定值切換的正確性。

   定值修改內容,應能支持同時(shí)通過(guò)本地和遠方發(fā)起的對定值進(jìn)行實(shí)時(shí)修改,并且能夠對單一保護設備的定值進(jìn)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,應能根據歷史數據庫保存的最新定值信息與新召喚上來(lái)的定值進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)對比,當兩份定值單不一致時(shí),應觸發(fā)告警功能,并標識定值不一致處,以便運行人員進(jìn)行快速檢查、核對。當定值修改后,應能對修改前后的定值進(jìn)行自動(dòng)校對 ,并對不一致的地方進(jìn)行明顯的標識。

2 智能分析

  2.1故障定位

   基于對二次設備拓撲自動(dòng)展示的迫切需求,信息傳輸不可見(jiàn),故障查找和處理效率低,而現有技術(shù)僅側重對交換機狀態(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(zhuān)家庫,能夠對智能變電站出現的故障迅速 得出其產(chǎn)生的原因,將故障點(diǎn)精確定位到設備、物理回路、端口等點(diǎn)位,有效地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(zhù)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(jiàn)"、“摸得著(zhù)"的二次回路變成了“看不見(jiàn)"、"摸不著(zhù)"的 "黑匣子",想將檢修設備與運行設備W全隔離開(kāi)來(lái),需要借助二次檢修輔助安全措施來(lái)完成,二次檢修輔助安全措施集開(kāi)票、校驗、預演和回放于一體。

   基于二次虛回路圖,依據相關(guān)檢修安措規范建立安措規則,實(shí)現可視化安措自動(dòng)生成或手工開(kāi)票、調整。安措票生成后,根據設備當前狀態(tài),自動(dòng)判別設備異常檢修狀態(tài),并給出異常原因及影響范圍,并在安措模擬操作過(guò)程中,根據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果的校核與告警。

   安措執行前,根據生成的安措票進(jìn)行邏輯預演,及時(shí)發(fā)現操作票中的邏輯問(wèn)題,避免二次安全操作邏輯錯誤導致的保護閉鎖及保護誤動(dòng)事故發(fā)生。在每一步檢修安措實(shí)施完畢后,診斷裝置能夠通過(guò)獲取相關(guān)保護設備的檢修壓板狀態(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(jìn)行對比,以檢查檢修安措是否實(shí)施到位,若檢修安措實(shí)施不到位,診斷裝置會(huì )進(jìn)行明顯的標識與告警。二次檢修輔助安全措施還應具備操作過(guò)程 及結果可記錄回放功能,作為事故分析及問(wèn)題査找的原始資料留存。

  2.3配置文件管理

  對SCD文件進(jìn)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(lèi)型、以及各IED之間 的關(guān)聯(lián),對于SCD未明確或不規范之處輔以人工干預,進(jìn)行各對象的關(guān)聯(lián),建立起二次設備模型。配置文件管理的功能包括如下幾個(gè)方面。

  1) SCD一致性檢查功能:支持CRC計算功能,并能通過(guò)裝置過(guò)程層虛端子配置CRC與全站SCD相應 CRC進(jìn)行在線(xiàn)比對,確保全站SCD文件的配置與IED 裝置實(shí)際下載的結果一致。

  2) SCD模型變更辨識:數據管理單元通過(guò)歷史版本 SCD在線(xiàn)比對實(shí)現SCD變更提示,并界定SCD變更產(chǎn) 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(shù)展示SCD變更的影響范圍,GOOSE變 更范圍應能定位到DA,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(guò)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設置等參數,并解析出IED 收發(fā)報文的數量、類(lèi)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(shí),能夠快速對波形進(jìn)行分析與展示,自動(dòng)收集廠(chǎng)站內一次故障的相關(guān)信息,整合為故障報告,并以圖形化方式顯示保護裝置內部邏輯,且支持分層顯示,迅速對故障時(shí)變電站內所有保護動(dòng)作情況進(jìn)行綜合分析,自動(dòng)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)+、大數據、移動(dòng)通訊等技術(shù)開(kāi)發(fā)的云端管理平臺,滿(mǎn)足用戶(hù)或運維公司監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(xiàn)運行溫度、現場(chǎng)設備或環(huán)境視頻場(chǎng)景等需求,實(shí)現數據一個(gè)中心,集中存儲、統一管理,方便使用,支持具有權限的用戶(hù)通過(guò)電腦、手機、PAD等各類(lèi)終端鏈接訪(fǎng)問(wèn)、接收報警,并完成有關(guān)設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

4 應用場(chǎng)所

   適用于電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體、教育科研、農林水利、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的新建、擴建和改建。

5 平臺結構

 

   變配電室裝設一套智能網(wǎng)關(guān),采集變電室智能設備的數據,經(jīng)過(guò)協(xié)議轉換、壓縮加密后定時(shí)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(shí)時(shí)監測變電站內變壓器、斷路器等重要運行設備的運行狀態(tài);實(shí)時(shí)監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(chǎng)內局域網(wǎng)連接,把數據傳至數據中心。

           AcrelCloud-1000變電所運維云平臺提供用戶(hù)概況、電力數據監測、電能質(zhì)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)境監測、設備維護、用戶(hù)報告、運維派單等功能,并支持多平臺、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

            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、溫濕度監測裝置、攝像頭、開(kāi)關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外,其它設備通過(guò)RS485總線(xiàn)接入現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

   傳輸層:包含現場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)和交換機等設備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現場(chǎng)設備層設備的數據,并可進(jìn)行規約轉換,數據存儲,并通過(guò)交換機把數據上傳至Z定的服務(wù)器端口,網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)數據可存儲在本地,待網(wǎng)絡(luò )恢復時(shí)從中斷的位置繼續上傳數據,保證服務(wù)器端數據不丟失。

   應用層:包含應用服務(wù)器和數據庫服務(wù)器,若變電所數量小于30個(gè)則應用服務(wù)器和數據庫服務(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(dòng)傳送過(guò)來(lái)的數據。

   展示層:用戶(hù)通過(guò)手機、平板、電腦等多終端的方式訪(fǎng)問(wèn)平臺信息。

6 平臺功能

6.1實(shí)時(shí)監測

   一次圖點(diǎn)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(xún)各類(lèi)電力參數、電壓、電流、功率、諧波等的歷史數據、環(huán)境數據監測

 

6.2用能月報

   用能月報支持用戶(hù)按總用電量、變電站名稱(chēng)、變電站編號等查詢(xún)所管理站所的用電量,查詢(xún)跨度可設置為月。

 

6.3站點(diǎn)監測

   站點(diǎn)監測包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時(shí)用電曲線(xiàn)、用電概況。

 

6.4變壓器狀態(tài)

   變壓器狀態(tài)支持用戶(hù)查詢(xún)所有或某個(gè)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。

 

6.5電力運維

   運維展示當前用戶(hù)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(kāi)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查詢(xún)。

 

 

6.7視頻監控

   視頻監控展示了當前實(shí)時(shí)畫(huà)面(視頻直播),選中某一個(gè)變配電站,即可查看該變配電站內視頻信息。

 

6.8電力運行報表

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

 

6.9故障報警

   遙測、遙信報警(網(wǎng)頁(yè)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

 

6.10任務(wù)管理

   任務(wù)管理頁(yè)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(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

 

6.11用戶(hù)報告

   用戶(hù)報告頁(yè)面主要用于對選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)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(jìn)行統計分析,并列出在該周期內巡檢時(shí)發(fā)現的各類(lèi)缺陷及處理情況。

 

6.12 手機APP

         APP  電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶(hù)報告"七大模塊,支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢(xún),設備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)、用戶(hù)報告、文檔管理等。

 

 

7. 系統硬件配置

 

 

8 結束語(yǔ)

  變電站智能運維管理平臺的應用,可將現有的傳動(dòng)和檢修模式轉為向實(shí)際運行工況的遠程在線(xiàn)診斷轉變, 向依據設備健康狀態(tài)有針對性地開(kāi)展檢驗轉變,極大地減少運維人員對現場(chǎng)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(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)設計與應用手冊.2020.06

[4] 安科瑞用戶(hù)變電站綜合自動(dòng)化與運維解決方案.2020.05


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