【應用案例】智慧電力系統(tǒng)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(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)據依據。建立設備履歷管理系統(tǒng)，進行設備臺賬管理，記錄追溯資產事件。可以針對裝置信息實現(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(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，結合業(yè)務數(shù)據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(shù)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(lián)網＋、大數(shù)據、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)據一個*心，集中存儲、統(tǒng)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(yī)*衛(wèi)生、文體、教育科研、農林水利、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)結構

    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)場智能網關RS485端口。

    傳輸層：包含現(xiàn)場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據存儲，并通過交換機把數(shù)據上傳至服務器端口，網絡故障時數(shù)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(shù)據，保證服務器端數(shù)據不丟失。

    應用層：包含應用服務器和數(shù)據庫服務器，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(shù)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(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，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，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能效管理和環(huán)保安全用電。