電表在電網(wǎng)智能運(yùn)維管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
瀏覽次數(shù):801更新時(shí)間:2021-07-16
摘要:介紹在輸變電企業(yè)運(yùn)維、檢修工作量大,效率低、維護(hù)成本高的前提下,提出了電網(wǎng)智能運(yùn)維管理系統(tǒng),依據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范借助通信網(wǎng)絡(luò)將微機(jī)保護(hù)的全景信息匯總到變電站內(nèi)的在線管理集中控制單元,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理,將信息遠(yuǎn)傳到調(diào)度主站端,并提供智能查詢或者智能診斷相關(guān)功能。從而減少運(yùn)維人員對現(xiàn)場繼電保護(hù)裝置的巡視頻率,提高設(shè)備的精細(xì)化管理水平。
關(guān)鍵詞:告警監(jiān)視;設(shè)備巡視;狀態(tài);缺陷診斷;監(jiān)視預(yù)警
0 引言
目前二次設(shè)備在線監(jiān)視系統(tǒng),都是基于二次設(shè)備自身的運(yùn)行信息及參數(shù)信息建立的,僅能實(shí)現(xiàn)對站端保護(hù)動(dòng)作相關(guān)信息等的采集和傳輸,不具有針對性和多方面綜合對比分析功能。電網(wǎng)智能運(yùn)維管理系統(tǒng)依托變電站長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),從告警監(jiān)視及管理、二次設(shè)備巡視、二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、缺陷診斷及管理、監(jiān)視預(yù)警五個(gè)方面綜合分析二次設(shè)備運(yùn)行情況,提升電網(wǎng)故障分析及二次設(shè)備運(yùn)維的信息化水平。
1 總體方案
二次設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)屬于繼電保護(hù)信息系統(tǒng)應(yīng)用下的擴(kuò)展子單元,建立二次設(shè)備運(yùn)維的模型。依據(jù)二次設(shè)備在線運(yùn)維的需要,并充分利用故障信息管理系統(tǒng) FIS 現(xiàn)有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)接入及處理機(jī)制,在原有的 FIS 模型基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和定制,從而直觀的幫助運(yùn)檢人員在遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況,并結(jié)合設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)分析設(shè)備運(yùn)行健康狀況,進(jìn)而做到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可,缺陷可管理,風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)警。二次設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的特征包含:告警監(jiān)視及管理、二次設(shè)備巡視、二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、缺陷診斷及管理、監(jiān)視預(yù)警分析、數(shù)據(jù)采集和人機(jī)操作主界面。如圖 1 所示。
圖1
2 實(shí)施方式
2.1告警監(jiān)視及管理模塊
通過對二次設(shè)備告警信息進(jìn)行擴(kuò)展建模,并對告警信息進(jìn)行分類,形成告警信息的知識庫,在此基礎(chǔ)上對二次設(shè)備運(yùn)維管理主站通過數(shù)據(jù)采集模塊采集來源于二次設(shè)備原生告警、由二次設(shè)備原生告警產(chǎn)生的主站平臺告警、主站對二次設(shè)備巡視產(chǎn)生的平臺告警,數(shù)據(jù)采集模塊接收到的告警信息進(jìn)行在線分析,實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、診斷及檢修決策。
圖2
如圖 2 所示,二次設(shè)備的原生告警,通過前置及故障信息系統(tǒng)服務(wù)轉(zhuǎn)換為平臺告警,而巡視將直接產(chǎn)生平臺告警;故障信息系統(tǒng)服務(wù)還將二次設(shè)備的原生告警的狀態(tài),寫入實(shí)時(shí)庫表,以便進(jìn)行狀態(tài);告警展示模塊對平臺告警進(jìn)行實(shí)時(shí)展示,并提供依據(jù)告警手工生成缺陷功能將告警轉(zhuǎn)換為缺陷;如果配置了自動(dòng)根據(jù)告警生成缺陷功能,則缺陷在線生成模塊可自動(dòng)根據(jù)生成規(guī)則將告警轉(zhuǎn)換為缺陷。
告警監(jiān)視及管理模塊通過對二次設(shè)備告警信息進(jìn)行擴(kuò)展建模,并對告警信息進(jìn)行詳細(xì)的分類,形成告警信息的知識庫,在此基礎(chǔ)上對主站收到的告警信息進(jìn)行在線分析,從而實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視與管理。
2.2二次設(shè)備巡視模塊
主站定義正常狀態(tài)專家?guī)旒把惨暡呗?,并將?biāo)準(zhǔn)值文件、巡視策略下發(fā)到子站,子站依此進(jìn)行定期巡視,并返回巡視異常結(jié)果;子站也可依據(jù)主站手工觸發(fā)巡視策略進(jìn)行巡檢,并
返回巡視結(jié)果。
判斷二次設(shè)備的信息是否正確,需將采集到的量值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,巡視結(jié)果主要通過巡視記錄文件記錄,巡視記錄文件描述了近期本變電站的巡視情況,記錄每一次巡視,并簡要記錄巡視的結(jié)果,生成的巡視報(bào)告文件內(nèi)容有如下要求:正常、異常的結(jié)果應(yīng)該都能看到,異常的結(jié)果需要更詳細(xì)地描述差異信息。
2.3二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)模塊
包括在線監(jiān)測狀態(tài)和歷史運(yùn)行水平,在線監(jiān)測狀態(tài)依據(jù)非檢修設(shè)備的在線數(shù)據(jù),如告警、特征值、運(yùn)行量值、通信狀態(tài)、自動(dòng)化測試等,對設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行情況進(jìn)行;歷史運(yùn)行水平評價(jià)則根據(jù)非檢修設(shè)備的歷史信息,如動(dòng)作記錄、動(dòng)作正確性、缺陷記錄等數(shù)據(jù),對設(shè)備的歷史運(yùn)行水平進(jìn)行評價(jià)。結(jié)合在線監(jiān)測狀態(tài)、歷史運(yùn)行水平兩個(gè)方面得出二次非檢修設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合評價(jià)。如圖 3 所示。
圖3
設(shè)備的在線監(jiān)測狀態(tài)算法是對數(shù)字量(表征運(yùn)行狀態(tài)特征的模擬量)、邏輯量(告警)進(jìn)行權(quán)重評級,確定基本得分,在此基礎(chǔ)上根據(jù)各級數(shù)字量個(gè)數(shù)及越限個(gè)數(shù)、各級邏輯量個(gè)數(shù)以及數(shù)字量、邏輯量的權(quán)重進(jìn)行綜合計(jì)算,得到設(shè)備的在線監(jiān)測狀態(tài)。歷史運(yùn)行僅考慮歷史運(yùn)行因素的影響,不再考慮原始質(zhì)量信息及檢修情況的影響。
2.4缺陷診斷及管理模塊
缺陷診斷模塊實(shí)時(shí)接收平臺告警消息,根據(jù)具體的告警類型分別進(jìn)行診斷。若接收到新告警則生成一條缺陷,并向平臺發(fā)送告警通知界面發(fā)現(xiàn)新缺陷,若收到復(fù)歸的告警則更新缺陷的狀態(tài),并向平臺發(fā)送告警告知界面有缺陷消除。缺陷診斷模塊應(yīng)定時(shí)對告警進(jìn)行查漏糾錯(cuò),定時(shí)讀取實(shí)時(shí)庫表及 IED 實(shí)時(shí)庫表中參與缺陷診斷的記錄的告警值,如果存在告警隊(duì)列及缺陷告警映射隊(duì)列中不包含的告警,則需要將該告警放在告警隊(duì)列中等待缺陷診斷。
缺陷分為危急缺陷、嚴(yán)重缺陷、一般缺陷,危急缺陷是指繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置自身或相關(guān)設(shè)備及回路存在問題導(dǎo)致失去主要保護(hù)功能,直接威脅運(yùn)行;嚴(yán)重缺陷是指繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置自身或相關(guān)設(shè)備及回路存在問題導(dǎo)致部分保護(hù)功能缺失或性能下降,但在短時(shí)內(nèi)尚能堅(jiān)持運(yùn)行,需盡快處理的缺陷;一般缺陷是指除危急、嚴(yán)重缺陷以外的不直接影響設(shè)備運(yùn)行和供電能力,繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置功能未受到實(shí)質(zhì)性影響,性質(zhì)一般、程度較輕,對運(yùn)行影響不大,可暫緩處理的缺陷。
圖4
缺陷診斷模塊實(shí)時(shí)接收平臺告警消息,根據(jù)具體的告警類型分別進(jìn)行診斷,將告警消息分類為危急缺陷、嚴(yán)重缺陷還是一般缺陷。
缺陷通過四種方式產(chǎn)生:告警手工轉(zhuǎn)換為缺陷;如果配置了自動(dòng)轉(zhuǎn)換,告警可根據(jù)規(guī)則自動(dòng)轉(zhuǎn)換為缺陷;通過工具人工增加缺陷;如果與缺陷管理系統(tǒng)有接口,可以通過缺陷管理系統(tǒng)獲取系統(tǒng)中的缺陷。此外,如果與缺陷管理系統(tǒng)有接口,可以將種產(chǎn)生的缺陷提交到缺陷管理系統(tǒng),向缺陷管理系統(tǒng)增加缺陷。
缺陷消除有三種方式:如果配置了告警自動(dòng)轉(zhuǎn)換缺陷,當(dāng)告警消除時(shí),對應(yīng)的缺陷也消除;可通過手工消除缺陷;如果與缺陷管理系統(tǒng)有接口,在缺陷管理系統(tǒng)消除缺陷時(shí),本系統(tǒng)收到通知可實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)缺陷的同步消除。
按照缺陷診斷規(guī)則,若接收到新告警則生成一條缺陷,并向平臺發(fā)送告警通知界面發(fā)現(xiàn)新缺陷,若收到復(fù)歸的告警則更新缺陷的狀態(tài),并向平臺發(fā)送告警告知界面有缺陷消除。應(yīng)實(shí)時(shí)獲取裝置的檢修狀態(tài),對于處在檢修狀態(tài)下的裝置不進(jìn)行缺陷的診斷,根據(jù)告警信息和缺陷生成規(guī)則,自動(dòng)生成缺陷信息記錄,系統(tǒng)定期根據(jù)缺陷記錄,自動(dòng)對設(shè)備的生產(chǎn)廠商、裝置型號、軟件版本、出廠時(shí)間等進(jìn)行多維度統(tǒng)計(jì)分析,給出分析結(jié)果;缺陷診斷模塊應(yīng)定時(shí)對告警進(jìn)行查漏糾錯(cuò),定時(shí)讀取實(shí)時(shí)庫表及IED實(shí)時(shí)庫表中參與缺陷診斷的記錄的告警值,如果存在告警隊(duì)列及缺陷告警映射隊(duì)列中不包含的告警,則需要將該告警放在告警隊(duì)列中等待缺陷診斷。
2.5監(jiān)視預(yù)警分析模塊
監(jiān)視預(yù)警的實(shí)現(xiàn)方式,監(jiān)視預(yù)警是對設(shè)備亞健康狀態(tài)的一個(gè)提前預(yù)警,引起運(yùn)行維護(hù)人員的注意,通過做好設(shè)備的維護(hù)檢修工作,達(dá)到設(shè)備事故防范的目的,通過對 16 種預(yù)警類型分類,給出相應(yīng)的預(yù)警方案。
所有類別的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警都采用主站系統(tǒng)平臺告警來發(fā)送,風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的類別采用告警原因來標(biāo)識。監(jiān)視預(yù)警是對設(shè)備亞健康狀態(tài)的一個(gè)提前預(yù)警,引起運(yùn)行維護(hù)人員的注意,通過做好設(shè)備的維護(hù)檢修工作,達(dá)到設(shè)備事故防范的目的。
2.6數(shù)據(jù)采集和人機(jī)操作主界面模塊
數(shù)據(jù)采集模塊,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源,在I區(qū),部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,用于采集繼電保護(hù)設(shè)備信息;在 II 區(qū),部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器和歷史服務(wù)器,用于采集故障錄波器等二次設(shè)備數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理和存儲。
人機(jī)操作主界面框架采用分級的配置實(shí)現(xiàn),即電網(wǎng)級、地區(qū)級、廠站級、設(shè)備級四個(gè)層級。本包括電網(wǎng)地理圖可視化展示、動(dòng)作異常情況實(shí)時(shí)監(jiān)視、KPI 指標(biāo)監(jiān)視、告警情況統(tǒng)計(jì)、設(shè)備健康狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、檢修設(shè)備的監(jiān)視及動(dòng)作設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)視。其它還有故障及動(dòng)作行為分析展示、運(yùn)行缺陷管理人機(jī)界面、知識庫管理界面、巡視報(bào)告界面展示等界面。
3 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺
3.1云平臺架構(gòu)
3.2云平臺概述
我司的運(yùn)維平臺綜合運(yùn)用綜合保護(hù)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(jì)算網(wǎng)關(guān),經(jīng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排,線上線下聯(lián)動(dòng);實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí),監(jiān)測各配電回路運(yùn)行狀態(tài),即時(shí)定位故障,降低風(fēng)險(xiǎn)。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員手機(jī)上,并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度,即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),即時(shí)掌握用戶用電量情況,避免偏差考核;響應(yīng)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(wù)開展做準(zhǔn)備。
3.3云平臺功能
3.4云平臺配置方案
3.5產(chǎn)品介紹
AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置
功能
保護(hù)功能:主變差動(dòng)保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護(hù)、過電壓;
低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能;
測量功能:保護(hù)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(hù)接口,IRIG-B對時(shí)接口、USB升級接口,RJ45網(wǎng)口接口;
故障錄波功能:保護(hù)動(dòng)作時(shí)觸發(fā)錄波,可以記錄故障前8個(gè)周波后四個(gè)周波的數(shù)據(jù);
控制回路:自帶操作回路,防跳功能;
GPS校時(shí)功能:提供時(shí)鐘同步接口,接收GPS校時(shí)信號。
應(yīng)用
35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測控功能,至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器(一般容量2000kVA以上)/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器(一般容量2000kVA以下)/高壓電動(dòng)機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。
ASD300系列智能操控裝置
功能
一次動(dòng)態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢;
核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明;
語音防誤提示;
人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報(bào);
分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān);
分合閘回路完好指示/電壓測量;
預(yù)分預(yù)合閃光指示;
斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì);
RS485串行通訊接口;
開關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無線測溫;
全電參量測量。
應(yīng)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(gè)ATE100/200/300/400;
3U3I電參量測量;
實(shí)時(shí)測溫功能;
RS485通訊接口,通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能;
具備自檢功能;
超溫、高溫、相間溫差報(bào)警、溫度突變量告警功能。
應(yīng)用
變電站、配電室、箱變等。
APM810系列多功能電力儀表
功能
準(zhǔn)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(jì)量:分相及總雙向電能、四象限無功電能;
電能質(zhì)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(guān)量輸出(選配MD82模塊可擴(kuò)至8路);
及2路開關(guān)量輸入(選配MD82模塊可擴(kuò)至26路),開關(guān)量輸出;
可配置為報(bào)警輸出或遠(yuǎn)程,DO用作報(bào)警輸出時(shí)可自由關(guān)聯(lián)報(bào)警內(nèi)容;
SD卡存儲功能:用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時(shí)存儲,波形存儲等功能。
應(yīng)用
適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。
DTSD1352導(dǎo)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(jì)、總正反向無功電能統(tǒng)計(jì);
準(zhǔn)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(yīng)用
適用于和大型公建中對電能的分項(xiàng)計(jì)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(jì)、總正反向無功電能統(tǒng)計(jì);
電能質(zhì)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(shí)時(shí)電流,功率需量;
準(zhǔn)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(yīng)用
ADW300方便用戶進(jìn)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(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。
ARCM300系列電氣火災(zāi)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(hù):剩余電流、溫度、過流等;
報(bào)警:聲光報(bào)警,支持消音、復(fù)位操作;
開關(guān)量:1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入;
通訊方式:RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應(yīng)用
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、、電信等領(lǐng)域。
ANET智能網(wǎng)關(guān)
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(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運(yùn)維平臺、浙江電力運(yùn)維平臺上傳數(shù)據(jù));
邊緣計(jì)算(靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動(dòng)上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由);
遠(yuǎn)程管理(遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)視)。
應(yīng)用
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。
3.6云平臺現(xiàn)場應(yīng)用圖片
3.7平臺價(jià)值
為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺,實(shí)時(shí)集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排,線上線下聯(lián)動(dòng)。
將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度;響應(yīng)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(wù)開展做準(zhǔn)備;為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),即時(shí)掌握用戶用電量情況,避免偏差考核。
參考文獻(xiàn):
[1]張寶旭,王安山,毛琨.一種變電站智能運(yùn)維管理統(tǒng):CN,CN202798149U[P].2013.
[2]張志強(qiáng),黃佳胤,羅琨. 電網(wǎng)智能運(yùn)維管理系統(tǒng).
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版.