【應用案例】智慧電力系統在高鐵牽引變電所的應用

 

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。電力系統研究智能變電站的運維，制定《智能變電站保護設備在線監視與診斷裝置技術規范》（Q/GDW11361—2017）[1]標準。文章通過科研立項，針對傳統和智能牽引變電所綜合自動化系統的智能運維進行深入研究，現場搭建運維管理系統，可以提高綜合自動化系統運維智能化水平，綜合自動化系統運維向“狀態修”轉變。

1 自動化系統的智能運維功能

1.1傳統綜合自動化系統

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診斷

（1）動態自診斷管理。

（2）綜合診斷管理。

1.2智能綜合自動化系統

1）智能保護裝置履歷管理

    建立“電子卡片”，實現對裝置板件的自我身份識別，可查詢、可追溯。實現板件的精細化管理，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，進行統計分析，提供決策所需數據依據。建立設備履歷管理系統，進行設備臺賬管理，記錄追溯資產事件。可以針對裝置信息實現記錄控制、存檔控制、基線控制分層管理。

2）智能變電站運維狀態診斷

（1）運行狀態自診斷。

    包括保護裝置的CPU板件、模擬量插件、開入插件、操作插件、內部工作電源監視回路、過程層光口的監視的自診斷。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運行狀態進行正確分析。

設置對板件5V工作電源回路的采樣回路，實時監測工作電壓波動。電壓超出設置的工作范圍時，裝置發出告警信號，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，利用元器件計數可靠性預計法預測裝置的MTBF值。設置裝置箱體內部溫度采集回路，根據箱內實時溫度計算裝置剩余壽命。裝置壽命計算利用內部元器件的短板即電解電容的溫度老化特性，結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）虛端子可視化與數字化網絡分析診斷

    系統采集過程層交換機和站控層的管理數據，結合業務數據對虛端子回路實路徑進行在線監視，實現智能變電站虛端子回路的可視化，符合NB/T42015-2013[2]的相關規定。

    系統通過網絡分析裝置可以實時記錄各個裝置接入的網絡報文，分析網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相關數據進行檢驗。

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、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個*心，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*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。

5.3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。

5.4系統功能

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。

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）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、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。

6）視頻監控

   視頻監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和電能抄表的實時值及平均值行統計。

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。

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、報警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陷及處理情況。

11）APP

3 系統硬件配置

 

 

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能效管理和環保安全用電。