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Technical Articles
0引言
隨著經濟社會的發展，電網規模不斷擴大，國內供電企業大量采用了變電站綜合自動化系統，實現遠方集中監視、控制等，既提高了勞動生產率，同時降低了人為誤操作的可能性。采用變電站綜合自動化技術是計算機和通信技術應用的方向，同時也是電網滿足社會需求的必然途徑，在應用的過程當中，無法避免地引發出一些問題。自20世紀90年代以來，變電站綜合自動化系統在我國得以廣泛的應用。目前所使用的自動化運維技術，仍未能充分發揮所有功能，存在的問題較多，可以改進的地方也有很多，沒有達到無人值班的效果，如變電站綜合自動化系統的技術標準、運行和檢修的管理體制等問題。
1變電站綜合自動化系統概述
變電站綜合自動化系統指的是通過執行相關規定的功能，實現控制電氣設備的系統性動作。其主要是通過微處理器和計算機管理系統等系統組成，通過自動化控制技術與即時通信技術，實現對變電站運行設備的控制，借此實現提高運行幾率的效果。在此過程中，其還可以實現對變電站運行設備的實際監控、測量與控制等效果。在變電站運行的過程中，減少了二次設備的使用，簡化了變電站設備的二次連線，保障變電站的平穩運行，減小其實際成本，以此提高變電站的經濟效益。目前，變電站綜合自動化系統所采用的的結構形式主要有3種類型：集中式、分散與集中相結合和全分散式。
2變電站運維自動化技術的應用
變電站的二次系統的發展存在重控制，輕運維的情況。在電網控制方面，由于變電站自動化的發展，提高了操作的便捷性，已經基本實現了無人值守，多數操作已經可以通過二次系統（主要通過電網調度自動化系統）進行控制。但在運維管理方面，國內與變電站內設備運維相關的技術發展較國外緩慢一些。
完成變電站運維的作業任務，需要關注八大類信息，包括：電網量測數據（也叫電網運行數據）、故障和保護動作數據（繼電保護數據）、運行分析數據、設備狀態監測數據、電能質量數據、視頻數據、環境監測數據、作業管理數據。主要包含7個業務系統：調度SCADA系統、保信系統、安全生產管理系統、設備狀態監測系統、電能質量系統、環境預警系統、視*監測系統。其具體內容分別如下：
調度SCADA系統：內容包括設備模擬量數據、設備狀態量數據，用于掌握當前電網運行狀態也可用于確認設備運行狀態。
保信系統：內容包括事件順序記錄、保護裝置數據、故障錄波數據、保護錄波文件，用于掌握故障信息。
安全生產管理系統：內容包括設備臺賬、設備缺損、工作票操作票、運行交接*、運行日志、運行記錄、設備巡視檢修計劃，用于保存生產信息，進行任務安排。
設備狀態監測系統：內容包括變壓器監測、電纜監測、局部放電監測、斷路器監測、絕緣監測、避雷器監測、環境監測、S*6監測、變壓器油監測等等，用于設備檢修計劃安排的輔助決策。
電能質量系統：內容包括電能質量的穩態和暫態信息，用于監測電能質量信息。
環境預警系統：內容包括站內溫濕度、風速、水浸、S*6氣體濃度等自然環境狀況、照明設備、暖通設備的工作狀態。
視*監測系統：內容包括從視*主站系統采集的變電站的實時監控畫面，通過指*區域的監控設備監測運行狀況，并在巡維中*可以控制該視*裝置。
3變電站運維自動化現狀
隨著自動化運維的覆蓋面不斷增加和擴展，電氣二次設備日益增多，相互之間的聯系日益復雜，為電力二次系統運維帶來諸多挑戰，結合當前變電站自動化系統的運維方式，發現當前運維方式存在著一些問題：
從資源層面上，電力二次系統技術涵蓋電氣、自動化、計算機控制、通信等等多學科知識，軟硬件實現方式眾多，數據分散、異構、格式不一，要實現完整的運維數據的分析，需要運維人員不僅具有較高的專業技術水平，還需要具備相當廣泛的專業面。因此，運維事件處理過程中，往往難以快速地提取全局的、有*的信息，從而導致難以及時識別系統事件，定位故障原因。
從運行信息層面上，由于電力調度的實時性要求，二次系統運維人員需要時刻關注大量而且繁雜的數據，諸如二次系統業務運行狀態、二次設備運行狀況、網絡互連情況、系統信息安全、機房環境參數等；而同時關注這些運行數據和狀態數據，運維人員往往會被淹沒在海量的告警信息之中。
從業務層面上，當采用多種監控系統時，各個監控系統的業務對象不同，部署及管理相互獨立，導致系統安全的相關信息不集中互不相通，安全策略難以保持一致，不僅無法直接解決前面所述的各種問題，還會造成復雜數據干擾的情況，影響運維工作的實際效率。
從規則層面上，缺少知識庫和規則引擎等專家系統技術、人工智能技術的支撐，從海量原始數據提取關鍵信息進行分析的工作還是由運維人員人工完成，專業管理人員在業務決策時得不到有效支持；而由于日常運維經驗與知識不能以有效的方式積累，重復出現的事件和故障，一方面造成熟悉相關問題的人員不斷重復處理，另一方面無法通過預判分析避免相同問題的重復出現。
運行維護人員的操作水平關系到整個綜合自動化系統的順利運行[3]。在積極改變管理體制和學習電網企業相關標準的同時，還要培養出一批高素質的專業人才。現階段絕大部分設備依靠廠家進行維護，缺乏可以及時發現問題并解決問題的專*隊伍，發現設備缺失到處理完成需要歷經幾個階段，問題得不到及時的解決。
4安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
4.1概述
基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視屏場景等需求，實現數據一個中星，集中存儲、統一管理，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、接收警報，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
4.2應用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫用衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。
4.3系統結構
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、攝影頭、開關量采集裝置等。除攝影頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。
傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至指*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上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。
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。
4.4系統功能
4.4.1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。
4.4.2站點監測
站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
4.4.3變壓器狀態
變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
4.4.4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。
4.4.5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、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。
4.4.6視屏監控
視屏監控展示了當前實時畫面（視屏直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視屏信息。
4.4.7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指*采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。
4.4.8警報信息
對平臺所有警報信息進行分析。
4.4.9任務管理
任務管理頁面可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。
4.4.10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據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、警報事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發現的各類缺失及處理情況。
4.4.11APP監測
電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺失記錄"、“文檔管理"和“用戶報告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視屏、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件警報查詢，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。
4.5系統硬件配置
應用場合 | 型號 | 外觀圖 | 型號、規格 |
變電所運維云平臺 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視屏場景等需求，實現數據一個中星，集中存儲、統一管理，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、接收警報，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
網關 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
中壓進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
中壓進線 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
中壓饋線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
低壓進線 | AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1。5(6)A，有功電能精度0。5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結露 |
低壓出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3x1。5(6)A,有功電能精度0。5S級，無功電能精度2級 |
ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0。5S級 | |
無線測溫 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
ATC-600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸的數據，1路485,2路警報出口。 | |
環境溫濕度 | WHD |
| WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和濕度調節控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40。0℃～99。9℃工作濕度：0RH～99RH |
水浸傳感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點。 |
攝影機 | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清圖像，*高支持分辨率可達到130萬像素（1280*960)內置麥克風與揚聲器具有語英雙向對講功能，支持螢石云互聯網服務，通過手機、PC等終端實現遠程互動和視屏觀看。 |
煙霧傳感器 | BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感：電源正*（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點 |
門禁 | MC-58(常開型） |
| 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度，干接點輸出。 |
配套附件 | ARTU-K16 |
| 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 |
KDYA-DG30-24K |
| 輸出DC24V;24V電源 |
未來，隨著通訊和網絡技術的逐步完善，變電站運維自動化技術在提高變電站工作效率方面將有更加顯著的效果。利用技術手段，改變電站運維工作的效率和質量，改變變電站運維的工作現狀，已然成為發展的必然趨勢。總之，變電站運維自動化技術可以提高變電站工作的效率，保證電網的穩定運行。
參考文獻
[1]盧天宇,任萬利,武鑫.無人值班變電站運維管理模式分析及其應用發展[J].民營科技,2018(10):8.
[2]于東.變電運維技術中的智能化技術[J].通信電源技術,2018,35(09):54-55+59.
[3]梁敬鑄.智能化變電站運行維護實踐分析[J].集成電路應用,2018,35(09):90-92.
[4]任瑞玲.變電站運維自動化技術應用.
[5]安科瑞企業微電網設計與應用設計,2022.05版.
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