未曉妃
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)是保障高鐵安全運營的重要設施,運營維護工作能夠很大限度地保障高鐵牽引供電安全性。目前,高鐵還未針對綜合自動化系統(tǒng)維護維修進行信息化管理,依然停留在“計劃修”“故障修”階段,自動化程度較低,維護顆粒度較粗。電力系統(tǒng)研究智能變電站的運維,制定《智能變電站保護設備在線監(jiān)視與診斷裝置技術規(guī)范》(Q/GDW11361—2017)[1]標準。文章通過科研立項,針對傳統(tǒng)和智能牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的智能運維進行深入研究,現(xiàn)場搭建運維管理系統(tǒng),可以提高綜合自動化系統(tǒng)運維智能化水平,綜合自動化系統(tǒng)運維向“狀態(tài)修”轉(zhuǎn)變。
1 自動化系統(tǒng)的智能運維功能
1.1傳統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)
1)綜合自動化裝置履歷信息管理
(1)裝置臺賬信息管理。
(2)裝置運維記錄管理。
2)綜合自動化裝置運行狀態(tài)診斷
(1)動態(tài)自診斷管理。
(2)綜合診斷管理。
1.2智能綜合自動化系統(tǒng)
1)智能保護裝置履歷管理
建立“電子卡片”,實現(xiàn)對裝置板件的自我身份識別,可查詢、可追溯。實現(xiàn)板件的精細化管理,可以對設備板卡信息進行全生命過程跟蹤。記錄設備板卡更換信息,進行統(tǒng)計分析,提供決策所需數(shù)據(jù)依據(jù)。建立設備履歷管理系統(tǒng),進行設備臺賬管理,記錄追溯資產(chǎn)事件??梢葬槍ρb置信息實現(xiàn)記錄控制、存檔控制、基線控制分層管理。
2)智能變電站運維狀態(tài)診斷
(1)運行狀態(tài)自診斷。
包括保護裝置的CPU板件、模擬量插件、開入插件、操作插件、內(nèi)部工作電源監(jiān)視回路、過程層光口的監(jiān)視的自診斷。自動化裝置定時向運維終端傳送裝置的日志文件。
運維終端通過日志文件對裝置的自檢和動態(tài)運行狀態(tài)進行正確分析。
設置對板件5V工作電源回路的采樣回路,實時監(jiān)測工作電壓波動。電壓超出設置的工作范圍時,裝置發(fā)出告警信號,及時在裝置故障之前進行維修檢查。
(2)裝置MTBF與剩余壽命估算。
參考TelcordiaSR-332Issue42016標準,利用元器件計數(shù)可靠性預計法預測裝置的MTBF值。設置裝置箱體內(nèi)部溫度采集回路,根據(jù)箱內(nèi)實時溫度計算裝置剩余壽命。裝置壽命計算利用內(nèi)部元器件的短板即電解電容的溫度老化特性,結(jié)合實時測量溫度進行計算,計算采用阿列紐斯方程:
(1)式中:L——環(huán)境溫度為T時的使用壽命(h);L0——峰值溫度時額定壽命(h);T0——額定峰值使用溫度(℃);T——環(huán)境溫度(℃)。
保護測控裝置壽命預測曲線如圖2所示。
圖2保護測控裝置壽命預測曲線
3)虛端子可視化與數(shù)字化網(wǎng)絡分析診斷
系統(tǒng)采集過程層交換機和站控層的管理數(shù)據(jù),結(jié)合業(yè)務數(shù)據(jù)對虛端子回路實路徑進行在線監(jiān)視,實現(xiàn)智能變電站虛端子回路的可視化,符合NB/T42015-2013[2]的相關規(guī)定。
系統(tǒng)通過網(wǎng)絡分析裝置可以實時記錄各個裝置接入的網(wǎng)絡報文,分析網(wǎng)絡報文的錯誤和故障。繼電保護裝置對接入的過程層的SV和GOOSE相關數(shù)據(jù)進行檢驗。
2 安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
2.1概述
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*心,集中存儲、統(tǒng)一管理,方便使用,支持具有權(quán)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。
2.2應用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)*衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護系統(tǒng)的新建、擴建和改建。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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。
5.4系統(tǒng)功能
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,
2)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。
3)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。
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。
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(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)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。
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。
8)報警信息
對平臺所有報警信息進行分析。
9)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。
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(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。
11)APP
3 系統(tǒng)硬件配置
作者介紹
未曉妃,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。
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