變電所項目電力運維系統(tǒng)的可行性分析報告

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司  上海 嘉定

一、總論
1、項目名稱
變電所項目。

2、項目情況
  為貫徹落實《國務yuan關于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》(國發(fā)[2007]15號)、和《關于加強辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實施意見》（建科[2007]245號），根據《辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設實施方案》要求，逐步建立起全國聯(lián)網的辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺。
  是職能機構，維持低耗高效運轉非常重要。在變電所各饋線回路加裝電力儀表用于監(jiān)測各回路電力參數及電能統(tǒng)計，在變電所內增設煙霧報警傳感器、環(huán)境溫濕度變送器、高清網絡攝像頭等監(jiān)控模塊等用于變電所的可視化管理，從而提高供電安全和可靠。

 

二、變電所現(xiàn)狀及存在問題
1、電力運維背景
  電力系統(tǒng)為人們提供生活用電,保障著經濟的發(fā)展,變電工作是電力系統(tǒng)運行的重要內容之一。變電設備比較復雜,容易出現(xiàn)問題,檢修工作難度較大,一旦出現(xiàn)故障將會嚴重影響供電質量。因此,電力系統(tǒng)變電運維安全管理與設備維護顯得尤為重要,只有加強運維安全管理,保證設備維護工作的有序進行,才能減少故障,提高供電效率。
  近年來，隨著我國經濟的持續(xù)高速發(fā)展，能源問題也日益突出，而與此同時，在市場競爭加劇、整個經濟的發(fā)展趨勢及政策的推動下，越來越多的開始重視變電所節(jié)能增效管理工作。 
  據部門統(tǒng)計，目前很多在變電所電力系統(tǒng)運行方面都存在不少困難，比如缺乏完善的變電所信息管理工具，沒有的能源統(tǒng)計方法，變電所實際運行情況記錄缺失，無法對變電所現(xiàn)狀做出匯總分析等。
2、項目現(xiàn)狀及存在問題
現(xiàn)狀：
  現(xiàn)場變電所400V低壓柜饋線回路為傳統(tǒng)模擬指針表或未帶通訊的數顯儀表，無法滿足各饋線回路電力參數查看。變電所內未設置煙霧報警、溫濕度報警、水浸報警、視頻監(jiān)控等，變電所安全隱患高且不能立刻了解變電所內信息。變電所低壓柜饋線回路及所內信息沒有平臺監(jiān)測，需要人員定時抄表記錄，脫離推出的節(jié)能減排政策。
存在問題：
  根據現(xiàn)場勘查實際情況及眾多現(xiàn)場經驗分析，預估變電所電力運維問題如下：
? 變電所未安裝電力儀表導致運維人員對各饋線回路電力參數（電壓、電流、功率、功率因數等）信息不了解，無法確定電力系統(tǒng)是否正常運行。
? 現(xiàn)有的變電所值班人員都為人工抄表，有以下幾點弊端：
1、人工抄表工作量大，首先人工紙質記錄，其次出現(xiàn)安全隱患后電hua溝通，缺乏智能化的手段；
2、人員巡shi

頻率低、巡檢任務無法定位、巡檢過程不標準規(guī)范；
3、工作人員人身安全得不到保障，在工作過程中發(fā)現(xiàn)漏電、漏水、大火花等問題時如人員逃離不及時或者處理不當會直接危及到生命。
? 變電所內安全隱患高缺少所內安全運行信息，如不及時發(fā)現(xiàn)和處理，會導致故障范圍擴大，影響整個用電情況。如：線纜溫度檢測、煙霧檢測、斷路器合分閘狀態(tài)檢測、溫濕度檢測、水浸檢測、門狀態(tài)檢測、視頻監(jiān)控等。
? 人工運維成本高。目前，一個變電所配備5-6個電工維護人員，造成好多電工日常巡檢外無事可做，既造成人力資源的浪費，同時造成不必要的費用支出。
? 設備老化導致供電不正常，嚴重影響維護人員工作。例如：線纜老化，刀閘輔助接點不能準確到位，接線端子接觸不良等。這些問題有的是設備本身質量和工藝方面的原因，有的則是施工、維護變電站設備不到位引起的，特別是在很多設備還不能通過在線監(jiān)測裝置獲取運行數據的情況下，容易造成供電故障。
? 現(xiàn)場沒有監(jiān)測平臺，領導層無法及時準確的了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，無法及時掌握能源消耗成本，不能及時的對變電所問題進行分析與指導，經常導致底層長期盲目浪費而無法自查，上層無法管理指導。
  因此，對變電所供電情況和用電安全的實時監(jiān)視就顯得十分重要，同時建立和完善計量、監(jiān)控、分析和管理的系統(tǒng)，能及時、、迅速、準確的獲取變電所內各詳細數據，掌握能耗成本，監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，定期分析各類數據報表、對整個系統(tǒng)的安全性、能源利用率能及時掌握，制定科學、合理的電力系統(tǒng)運維流程。

 

三、方案建議
針對以上現(xiàn)狀及問題建議方案如下
本項目建議方案為3部分：1、設備層；2、網絡層；3、平臺層；具體說明如下：
1、設備層
  ? 變電所進/出線柜內加裝電力儀表（帶通訊），儀表實時采集饋線回路電力參數（電壓、電流、功率、斷路器分合信號等）。
  ? 在線纜溝內加裝水浸傳感器；在門上加裝開關監(jiān)測模塊（實時監(jiān)測門的開關狀態(tài)）；在配電柜上方加裝煙霧傳感器（如煙霧產生后模塊會聲音報警）；在重要配電柜附近加裝視頻監(jiān)控，從而實時監(jiān)測配電柜狀態(tài)（是否有人在操作、是否冒火花等）
2、網絡層
  網絡層也為采集部分，在每個變電所內安裝采集箱（包含無線采集器、開關電源、交換機等），采集器采集所內電力儀表、煙霧報警器、溫濕度變送器、水浸傳感器等，通過4G網絡把相關數據及視頻內容上傳至電力運維平臺。
3、平臺層
  前面所有的設備加裝以及采集器的安裝都是為了平臺采集變電所內數據，電力運維平臺將變電站電表運行狀態(tài)及數據、變電站溫濕度狀況、門開關狀態(tài)、高壓綜保狀態(tài)位置報警、視頻監(jiān)控、煙霧報警等數據匯總至云平臺，進行監(jiān)管。當所內有異常狀態(tài)發(fā)生時，接收到云平臺報警信息，通過現(xiàn)場安裝的攝像頭觀看現(xiàn)場運行情況，安排相關人員去現(xiàn)場查看問題并分析原因。

 

四、技術標準
  本報告遵循的標準有：
  DL/T 5430-2009 《無人值班變電站遠方監(jiān)控中心設計技術規(guī)程》
  GB/T 2887-2011 《計算機場地通用規(guī)范》
  GB50054-2011 《低壓配電設計規(guī)范》
  Q/GDW 231-2008 《無人值守變電站及監(jiān)控 中心技術導則》
  GB/T 32893-2016 10kV及以上電力用戶變電站運行管理規(guī)范
  Q/GDW11 浙江省電力公司企業(yè)標準 變電站運維管理規(guī)范
  GB/T 13462-2008電力變壓器經濟運行
  GB/T 19862-2005電能質量監(jiān)測設備通用要求
  GB/T 14549-93 電能質量-公用電網諧波
  GB/T 5623-2008 產品電耗定額制定和管理導則
  GB/T 156-2007 標準電壓
  GB/T 23331-2009 能源管理體系要求
  GB/T 15316-2009 節(jié)能檢測技術通則
  GB/T 17166 企業(yè)能源審計技術通則
  GB/T 15587-2008 工業(yè)企業(yè)能源管理導則 
  DL/T 645-1997 多功能電能表通信規(guī)約
  DL/T 645-2007 多功能電能表通信規(guī)約
  CJ/T 188-2004 戶用計量儀表數據傳輸技術條件
  GB/T 19582-2008 基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網絡規(guī)范

 

五、實現(xiàn)效果
1、拓撲結構
  電力運維平臺采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：

  現(xiàn)場可通過4G互聯(lián)網和平臺通訊，平臺側需要具備固定IP地址的寬帶接入。

  系統(tǒng)可分為三層：即現(xiàn)場設備層、網絡通訊層和平臺管理層。
  現(xiàn)場設備層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、漏水監(jiān)測裝置、煙霧探測器、攝像頭、開關量采集裝置、門磁開關等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網關RS485端口。
  網絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網關和4G路由器等設備。智能網關主動采集現(xiàn)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4G路由器把數據上傳至的服務器端口，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。4G路由器需要當地運營商的SIM卡支持，流量根據接入儀表數量和是否接入視頻信號而定。
  平臺管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據庫服務器。

2、平臺功能
  2.1平臺登錄
  用瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關信息。
  2.2平臺首頁
  平臺首頁能描述變電所概況，包括變電所狀態(tài)、地圖導航和用能月報。變電所狀態(tài)包括：變電所概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
  2.3電力監(jiān)控
  電力監(jiān)控包含變電所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運行狀態(tài)及信息，顯示變壓器溫度、電流、功率因數、負荷率等曲線，電力數據顯示變電所各回路的電力數據和曲線，包括電流、相電壓、線電壓、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、視在功率等參數，并可導出圖表。
  2.4用電分析
  用電分析包括用能報表、同比分析、環(huán)比分析、電能集抄、計量及線路損耗。用能報表顯示各回路的用能數據，包括日報、月報、年報，日報顯示分時用能，月報顯示分日用能，年報顯示分月用能，報表可以導出。同比分析顯示各回路以月為單位的同比用能情況，有柱狀圖和表格兩種表現(xiàn)形式。計量及損耗分析顯示各變電所的用能損耗，包括進線和出線每月的用能，并計算差值和損耗。
  2.5安全用電
  平臺能記錄斷路器合分、門開門關、電流電壓越限告警、短信日志、平臺運行日志。平臺統(tǒng)計查看報警狀態(tài)，提醒運維人員及時處理隱患。
  2.6運行環(huán)境
  平臺具有環(huán)境監(jiān)測顯示當前環(huán)境狀況，包括溫度、濕度、水浸、煙霧，視頻監(jiān)控展示了變電所內的實時視頻畫面。
  2.7設備管理
  平臺可配置每個變電所內變壓器、進線柜、出線柜、計量柜、高壓電纜等設備信息，記錄設備的廠家、型號、投運日期等，并可靈活定義設備的巡檢項、缺陷類別等信息。
  2.8用戶報告
  系統(tǒng)自動匯總變電所一個月的運行數據，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(tǒng)計分析，并列出在該周期內巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。
  2.9運維管理
  運維管理顯示維護、檢查和巡shi計劃的制定、審批和分配，以及巡shi組的創(chuàng)建，包括巡shi檢修和系統(tǒng)設置。

3、解決問題
? 通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。
? 通過線纜溫度檢測、煙霧檢測、斷路器合分閘狀態(tài)檢測、溫濕度檢測、水浸檢測、門狀態(tài)檢測、視頻監(jiān)控等。減少變電所安全隱患，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，
? 人工運維成本低，變電所電工維護人員能從以前的5-6人減少為1-2人，且工作效率高，工作人員能統(tǒng)計分析整個電力系統(tǒng)運行狀況。
? 平臺提供詳盡的能耗統(tǒng)計、對比分析數據報表、圖表，及時掌握變電所電力系統(tǒng)情況，管理者提能直觀、了解供配電信息。
? 人身安全得到保障，平臺能實時采集電流電壓越限告警、非電量告警（煙霧、水浸、溫濕度、視頻監(jiān)控等），并提醒運維人員及時處理隱患，人員能針對性提前做好預防工作，而不是盲目去現(xiàn)場查看（安全隱患高）。
? 平臺可一鍵打印用戶分析報告（運行狀況、報警匯總、巡檢信息）。

 

六、結論
  電力運維平臺能幫助機構建立和完善的計量、監(jiān)測、分析和管理系統(tǒng)，及時、準確、快速、獲取變電所相關數據，監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行態(tài)勢、及時發(fā)現(xiàn)故障隱患、保證供電安全、穩(wěn)定。 
詳盡的能耗統(tǒng)計、對比分析數據報表、圖表，及時掌握能耗水平及能源分布情況，對比同部門先進能效水平，幫助企業(yè)制定科學、合理的節(jié)能目標。能耗診斷和需求預測，評估能耗現(xiàn)狀，挖掘節(jié)能潛力，提供節(jié)能建議。綜合運行狀態(tài)監(jiān)測與耗能統(tǒng)計數據進行關聯(lián)性診斷分析，評估重要耗能負荷和環(huán)節(jié)的能源利用效率，提供原因分析和改進建議，輔助用戶實施主動的能源管理與節(jié)能改進。
為管理者提供直觀的供配電能源報表和能源審計及報告服務，更加方便管理者對的日常的能源管理及未來能源規(guī)劃 。

 

作者簡介：
劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電