变电站运维平台技术的应用

关键词：变电站,电网
作者：汪海燕
摘要：变电站运维自动化技术的应用促*资源的整合配置，提高工作效率，保证电网运行的安全性、可靠性和经济性具有重要意义。

摘要：传统的变电站运行和维护工作涉及变电站运行人员、管理人员、检修人员，工作过程中涉及使用多个生产系统，包括保信系统、设备状态监测系统、安全生产管理系统、视*及环境监测系统等。随着电网规模的不断扩大，可靠性要求不断提升，人力资源变得越来越紧张。变电站运维自动化技术的应用促*资源的整合配置，提高工作效率，保证电网运行的安全性、可靠性和经济性具有重要意义。

关键词：变电站；运维；综合自动化

0、引言

随着经济社会的发展，电网规模不断扩大，国内供电企业大量采用了变电站综合自动化系统，实现远方集中监视、控制等，既提高了劳动生产率，同时降低了人为误操作的可能性。采用变电站综合自动化技术是计算机和通信技术应用的方向，同时也是电网满足社会需求的必然途径，在应用的过程当中，无法避免地引发出一些问题。自20世纪90年代以来，变电站综合自动化系统在我国得以广泛的应用。目前所使用的自动化运维技术，仍未能充分发挥所有功能，存在的问题较多，可以改进的地方也有很多，没有达到无人值班的效果，如变电站综合自动化系统的技术标准、运行和检修的管理体制等问题。

1、变电站综合自动化系统概述

变电站综合自动化系统指的是通过执行相关规定的功能，实现控制电气设备的系统性动作。其主要是通过微处理器和计算机管理系统等系统组成，通过自动化控制技术与即时通信技术，实现对变电站运行设备的控制，借此实现提高运行几率的效果。在此过程中，其还可以实现对变电站运行设备的实际监控、测量与控制等效果。在变电站运行的过程中，减少了二次设备的使用，简化了变电站设备的二次连线，保障变电站的平稳运行，减小其实际成本，以此提高变电站的经济效益。目前，变电站综合自动化系统所采用的的结构形式主要有3种类型：集中式、分散与集中相结合和全分散式。

变电站运维自动化技术的应用

变电站的二次系统的发展存在重控制，轻运维的情况。在电网控制方面，由于变电站自动化的发展，提高了操作的便捷性，已经基本实现了无人值守，多数操作已经可以通过二次系统（主要通过电网调度自动化系统）进行控制。但在运维管理方面，国内与变电站内设备运维相关的技术发展较国外缓慢一些。

完成变电站运维的作业任务，需要关注八大类信息，包括：电网量测数据（也叫电网运行数据）、故障和保护动作数据（继电保护数据）、运行分析数据、设备状态监测数据、电能质量数据、视频数据、环境监测数据、作业管理数据。主要包含7个业务系统：调度SCADA系统、保信系统、安全生产管理系统、设备状态监测系统、电能质量系统、环境预警系统、视*监测系统。其具体内容分别如下：

调度SCADA系统：内容包括设备模拟量数据、设备状态量数据，用于掌握当前电网运行状态也可用于确认设备运行状态。

保信系统：内容包括事件顺序记录、保护装置数据、故障录波数据、保护录波文件，用于掌握故障信息。

安全生产管理系统：内容包括设备台账、设备缺*、工作票操作票、运行交接*、运行日志、运行记录、设备巡视检修计划，用于保存生产信息，进行任务安排。

设备状态监测系统：内容包括变压器监测、电缆监测、局部放电监测、断路器监测、绝缘监测、避雷器监测、环境监测、S*6监测、变压器油监测等等，用于设备检修计划安排的辅助决策。

电能质量系统：内容包括电能质量的稳态和暂态信息，用于监测电能质量信息。

环境预警系统：内容包括站内温湿度、风速、水浸、S*6气体浓度等自然环境状况、照明设备、暖通设备的工作状态。

视*监测系统：内容包括从视*主站系统采集的变电站的实时监控画面，通过指*区域的监控设备监测运行状况，并在巡维中*可以控制该视*装置。

变电站运维自动化现状

随着自动化运维的覆盖面不断增加和扩展，电气二次设备日益增多，相互之间的联系日益复杂，为电力二次系统运维带来诸多挑战，结合当前变电站自动化系统的运维*式，发现当前运维*式存在着一些问题：

从资源层面上，电力二次系统技术涵盖电气、自动化、计算机控制、通信等等多学科知识，软硬件实现方式众多，数据分散、异构、格式不一，要实现完整全*的运维数据的分析，需要运维人员不仅具有较高的专*技术水平，还需要具备相当广泛的专*面。因此，运维事件处理过程中，往往难以快速地提取全局的、有*的信息，从而导致难以及时识别系统事件，定位故障原因。

从运行信息层面上，由于电力调度的实时性要求，二次系统运维人员需要时刻关注大量而且繁杂的数据，诸如二次系统业务运行状态、二次设备运行状况、网络互连情况、系统信息安全、机房环境参数等；而同时关注这些运行数据和状态数据，运维人员往往会被淹没在海量的告警信息之中。

从业务层面上，当采用多种监控系统时，各个监控系统的业务对象不同，部署及管理相互独*，导致系统安全的相关信息不集中互不相通，安全策略难以保持一致，不仅无法直接解决前面所述的各种问题，还会造成复杂数据干扰的情况，影响运维工作的实际效率。

从规则层面上，缺少知识库和规则引擎等专家系统技术、人工智能技术的支撑，从海量原始数据提取关键信息进行分析的工作还是由运维人员人工完成，专*管理人员在业务决策时得不到有*支持；而由于日常运维经验与知识不能以有*的方式积累，重复出现的事件和故障，一方面造成熟悉相关问题的人员不断重复处理，另一方面无法通过预判分析避免相同问题的重复出现。

运行维护人员的操作水平关系到整个综合自动化系统的顺利运行[3]。在积*改*管理体制和学*电网企业相关标准的同时，还要培养出一批高素质的专*人才。现阶段绝大部分设备依靠厂家进行维护，缺乏可以及时发现问题并解决问题的专*队伍，发现设备缺*到处理完成需要历经几个阶段，问题得不到及时的解决。

4、安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台

4.1概述

基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视屏场景等需求，实现数据一个中星，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收警报，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。

4.2应用场所

适用于电信、金融、交通、能源、医用卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。

4.3系统结构

系统可分为四层：即感知层、传输层、应用层和展示层。

感知层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、摄影头、开关量采集装置等。除摄影头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。

传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过交换机把数据上传至指*的服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

应用层：包含应用服务器和数据库服务器，若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址，以接收各智能网关主动传送过来的数据。

展示层：用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。

4.4系统功能

4.4.1用能月报

用能月报支持用户按总用电量、变电站名称、变电站编号等查询所管理站所的用电量，查询跨度可设置为月。

4.4.2站点监测

站点监测包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。

4.4.3变压器状态

变压器状态支持用户查询所有或某个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据，支持按负荷率、功率等升、降序排名。

4.4.4运维

运维展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。

4.4.5配电图

配电图展示被选中的变电所的配电信息，配电图显示各回路的开关状态、电流等运行状态及信息，支持电压、电流、功率等详细运行参数查询。

4.4.6视屏监控

视屏监控展示了当前实时画面（视屏直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视屏信息。

4.4.7电力运行报表

电力运行报表显示选定站所选定设备各回路指*采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。

4.4.8警报信息

对平台所有警报信息进行分析。

4.4.9任务管理

任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。

4.4.10用户报告

用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、警报事件等进行统计分析，并列出在该周期内巡检时发现的各类缺失及处理情况。

4.4.11APP监测

电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺失记录”、“文档管理”和“用户报告”七大模块，支持一次图、需量、用电量、视屏、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件警报查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。

4.5系统硬件配置

应用场合	型号	外观图	型号、规格
变电所运维云平台	AcrelCloud-1000		AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视屏场景等需求，实现数据一个中星，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收警报，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。
网关	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。
	扩展模块ANet-485		M485模块：4路光耦隔离RS485
	扩展模块ANet-M4G		M4G模块：支持4G全网通
中压进线	AM6-L		三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护
中压进线	APM810		三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种警报类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD显示；
中压进线	APView500		相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压／电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动／闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G,16D0+22D1,通讯 2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口，支持U盘读取数据，支持61850协议。
中压馈线	AM6-L		三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护
中压馈线	APM810		三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种警报类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD显示；
低压进线	AEM96		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3×1。5(6)A，有功电能精度0。5S级,无功电能精度2级；工作温度：-10℃～+55℃；相对湿度：≤95不结露
低压出线	AEM72		三相电参量U、1、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、低压出线分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3x1。5(6)A,有功电能精度0。5S级，无功电能精度2级
低压出线	ADW300		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0。5S级
无线测温	ATE-400		合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A,测温范围－50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米
无线测温	ATC-600		两种工作模式：终端、中继。ATC600-Z做中继透传，ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收ATE系列传感器、 AHE等传输的数据，1路485,2路警报出口。
环境温湿度	WHD		WHD温湿度控制器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40。0℃～99。9℃工作湿度：0RH～99RH
水浸传感器	RS-SJ-*-2		接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC10-30V工作温度：－20℃+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点。
摄影机	CS-C5C-3B1WFR		支持720P高清图像，高支持分辨率可达到130万像素（1280960)内置麦克风与扬声器具有语英双向对讲功能，支持萤石云互联网服务，通过手机、PC等终端实现远程互动和视屏观看。
烟雾传感器	BRJ-307		光电式烟雾传感：电源正*（DC12V):+12V 继电器输出：常开触点
门禁	MC-58(常开型）		常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度，干接点输出。
配套附件	ARTU-K16		常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出
配套附件	KDYA-DG30-24K		输出DC24V;24V电源