安科瑞 陳聰

 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(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。可對變電站繼電保護遠程多方位管控。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

   提高變電站二次設備維護水平，需要將設備進行可視化展示，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進行高級應用開發(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(shù)據(jù)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(wǎng)絡和站控層網(wǎng)絡獲取信息，將與運維相關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

   建立變電站二次系統(tǒng)全景信息模型，應用纖芯自動搜索算法實現(xiàn)虛、實對應的二次設備全景可視化展示技術，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)視應能實現(xiàn)如下功能：

　　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)評估及監(jiān)視預警

   提出電力二次設備“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(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，當兩份定值單不一致時，應觸發(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。當定值修改后，應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(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備、物理回路、端口等點位，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"，想將檢修設備與運行設備隔離開來，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、預演和回放于一體。

   基于二次虛回路圖，依據(jù)相關檢修安措規(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)設備當前狀態(tài)，自動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具備操作過程 及結果可記錄回放功能，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 的關聯(lián)，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(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(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，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(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。

4 應用場所

   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、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 平臺結構

   變配電室裝設一套智能網(wǎng)關，采集變電室智能設備的數(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(xiàn)場智能網(wǎng)關RS485端口。

   傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關和交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(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)上傳至相應的服務器端口，網(wǎng)絡故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

   應用層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，若變電所數(shù)量小于30個則應用服務器和數(shù)據(jù)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(wǎng)關主動傳送過來的數(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)、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、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

   運維展示當前用戶管理的有關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備各回路相應采集間隔運行參數(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），報警上下限可設置，變電所運行環(huán)境（水浸、煙霧等）報警

6.10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。

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支 電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“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(zhì)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。

7. 系統(tǒng)硬件配置

8 結束語

　　變電站智能運維管理平臺的應用，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.

[2]王燕，智能化變電站運行維護技術研究[J].通訊世界，2015（22）.

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[4] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2020.05版