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浅谈物联技术下的变电站运维系统

发布时间:2020-07-21   点击次数:154次

摘要:物联网作为新一代信息技术的重要组成部分,其核心仍然是互联网,但是在互联网的基础之上进行了拓展和验收,实现了用户与物品、物品与物品之间的信息交换和数据通信。近年来,智能电网在全国范围内得到了推广和普及,将物联技术应用到中低压变电站的智能运维系统中不仅能够有效改善电网系统的供电质量,而且对于实现电力基础资源的整合、提升电力智能化水平起到了重要作用。

关键词:物联技术;中低压变电站;智能运维系统

 

国内中低压变电网络具有电压等级交错、各级变电站数量不一以及分布零散等特点,给中低压变电站的运维管理带来了较大的困难。基于物联技术的变电站智能运维系统,可以实现智能监控、数据采集、分析处理等多种功能,从而为电力单位开展电力设备工况检测提供了必要的技术支持,并在此基础上降低运维成本,保障电力网络的平稳运行。文章首先对物联网的特点和相关技术进行了简单概述,随后结合中低压变电站的工作需要,对如何构建智能运维系统提出了几点建议。

1、物联网技术的概述

2017年4月份,国家发改委能源局印发了《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》,其中明确提出了截至2020年,非化石能源结构 比例达到15%以上。新能源的使用,会对现有电网的架构模式带来较大的冲击影响,因此推行更加灵活和更加智能的电网,成为电力行业发展的必然趋势。而物联技术的应用,无疑成为促进电力行业智能化发展的重要动力。

1.1、物联网的基本特征   

(1)可感知。根据物联网的定义可知,物联技术可以利用射频识别、红外感应和GPS 等信息传感设备,对目标设备进行跟踪和监测,并将采集到的数据信息进行集中处理,实现对目标设备的“透明”管理。因此,借助于物联技术,管理人员可以感知物联网覆盖下的任何设备或物体的实时信息,为强化管理提供了必要的参考依据。

(2)可互联。物联网的核心基础仍然是互联网,将电力设备或其他物体接入到信息网络后,就可以借助于网络平台实现不同终端设备的信息共享。这样一来,作为整个系统的管理人员,就可以根据具体管理需要,随时调用和查看物联网中各个电气设备的相关信息,实现动态化的控制。

(3)智能化。为用户提供更加便捷和智能的服务,是现阶段物联技术发展的趋势之一。物联网可以借助于计算机实现对海量数据信息的分析和处理,一方面减轻了变电站工作人员的工作压力,另一方面也可以利用专门的计算机软件实现智能化决策。

1.2、物联网的技术内涵

物联技术是一个综合性的概念,其中包含了传感技术、信息技术、网络技术等。按照技术内容的不同,可以将物联网分为三个层次:其中顶端的为管理层,主要是利用监控技术、通信技术等,实现对智能电网的管 理和控制;同时,管理层还能够根据技术人员的控制,对下级发布区控制指令,实现电网系统的运 维管理;中间为网络层,主要是利用互联网、云计算、云存储,实现各类电气设备的互联互通,并在管理层和感知层之间起到连接作用;底部为感知层,包含了大量的传感器、射频器等,用来收集各类电气设备的相关信息,并利用无线网络或互联网实现信息的传递。                                               

2、中低压变电站职能运维系统中物联技术的应用

2.1智能运维系统架构

智能运维系统可以实现变电站调度、变电站间和变电设备等系统的相互连接。基于物联技术所实现的系统包括以下几种:一种是调度自动化系统,该系统的主要功能是在变电站终端计算机的控制之下,完成对基层各监控平台的数据采集和监测。利用这些基本信息,对变电站中个电气设备的运行状态有一个动态的了解,以便于及时采取相应的管理和维护措施。当电气设备出现异常状况后,还能够自动发出警报,便于运维技术人员快速确定故障。另一种是传感监测网络。中低压变电站智能运维系统中包含了大量的传感器和数据节点,例如温度传感器、烟雾传感器、电压谐波和相位监测节点等。这些传感器作为整个智能运维系统的前端装置,借助于物联技术实现信息的收集和传递,并且将数据进行初步的加工处理后上传到主机。还有一种是警卫系统。基于物联技术的变电站智能运维系统虽然具有操作简便、快捷等诸多优点,但是也面临着系统问题。近年来,许多投入使用的智能运维系统也暴露出数据丢失、系统无响应等问题,给中低压变电站的正常运转也造成了不利影响。基于物联技术的警卫系统,融合了现阶段较为先进的节点协同感知网络,可以实现目标的自动识别、多个设备的协同感知,对于智能运维系统中的隐患能够自动识别出来,从而保障了系统的完好。

2.2传感器设置和预警控制

根据工况下需要监测的设备和对象,需要大量多类型工业传感器如:压力、加速度、角度、红外、涡流、放电、漏电特种气体和噪声等。从主要的变电一次设备和二次设备来看,可在站内灵活设置多传感器,用来监测各变电设备的运行状态,构成基于无线网络、局域网络和互连网络的传感网络,各站之间利用电力专用局域网实现数据通信。

2.3系统的主要功能

设备级智能融合监控:一次、二次变电设备和变电运行环境监测,如:主变套管、穿墙套管等接头设备温度,避雷器的泄漏总电流、谐波电流和阻眭电流,变电站水浸、漏水报警,优化动力环境控制方案。

运维级站内检修维护行为的智能认证与监督:自动分析操作票,物物确认操作对象,自动图像识别检修过程;自动完成路径引导和巡检详细采集、报表生成和填表引导。

3、安科瑞变电所运维云平台及硬件的选型

3.1、云平台简介

随着国家电网改革政策的逐步推进和落实,普通线下运维模式已无法满足市场需求,迫切需要配套智能化线上运维管理和服务平台,安科瑞变电所运维云平台(AcrelCloud-1000)根据市场需求反馈,运用互联网和大数据技术,为电力运维公司提供配套线上运维服务该平台作为连接运维单位和用电企业的纽带,监视用户配电系统的运行状态和电量数据,为客户提供更好的运维服务,平台提供系统总览、电力数据监测、电能质量分析、用电统计分析和日/月/年电能统计报表、异常预警、事故报警和事件记录、运行环境监测、运维巡检派单等功能,并支持多平台、多终端数据访问

3.2、应用场所:

(一)电力运行维护企业;

(二)连锁商业、门店;

(三)物业管理企业;

(四)集团企业;

(五)院校主管单位;

(六)智慧社区

 

3.3、平台结构

 

3.4、平台主要功能

 

 

3.5、云平台配置

现场硬件配置

应用场合

型号

功    能

高压进线

AM5/AM5SE

三段式过流/零序过流、过负荷保护(告警/跳闸)、PT断线告警、三相一次重合闸、低频减载、后加速过流、逆功率保护

AEM96

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

ACR230EFLH

三相(I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ),四象限电能计量,THDu,THDi,2~31次各次谐波分量,CF(电压波峰系数),THFF(波形因子),KF(电流K系数),εu(电压不平衡度),εi(电流不平衡度)计算,电网电压电流正、负、零序分量(含负序电流)测量,平均值,RS485/Modbus,大屏幕点阵式LCD图形显示,全中文菜单

APM810

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO

RS485/Modbus;LCD显示

高压出线

AM5/AM5SE

三段式过流/零序过流、过负荷保护(告警/跳闸)、PT断线告警、三相一次重合闸、低频减载、后加速过流、逆功率保护

AEM96

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

APM810

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO

RS485/Modbus;LCD显示

ACR220EFL

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),RS485/Modbus,四象限电能,LCD显示

低压进线

APM810

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO

RS485/Modbus;LCD显示

ACR230EFLH

三相(I、U、kW、kvar、kVA、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ),四象限电能计量,THDu,THDi,2~31次各次谐波分量,CF(电压波峰系数),THFF(波形因子),KF(电流K系数),εu(电压不平衡度),εi(电流不平衡度)计算,电网电压电流正、负、零序分量(含负序电流)测量,平均值,RS485/Modbus,大屏幕点阵式LCD图形显示,全中文菜单

低压出线

AEM96

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

APM810

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In;四象限电能;电流、电压不平衡度;负载电流柱状图显示;66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录;2-63次谐波;2DI+2DO

RS485/Modbus;LCD显示

ACR220EFL

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),RS485/Modbus,四象限电能,LCD显示

AEW100

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量,总正反向有功电能统计,总正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率);RS485接口、470MHz无线通讯、红外通讯;电流规格3×1.5(6)A,有功电能精度1级,无功电能精度2级

变压器温度监测

ARTM-8

8路温度巡检,热电阻信号输入,RS485接口,2路继电器输出

线缆剩余电流/温度监测

ARCM300-J1/T4

1路剩余电流监测,4路温度监测,1路继电器输出,事件记录,LCD显示,1路RS485/Modbus通讯

无线测温

ASD-320

一次动态模拟图、语音提示、带电显示及闭锁、温湿度数字控制、液晶显示、分合闸、储能、远方/就地、柜内照明操作、人体感应,无线测温功能(标配3点),RS485/Modbus

ARTM-Pn

可以单独安装在高压柜、低压抽屉柜内,每台装置可以接收3、6、9、12、18个传感器的数据,传感器型号可选配ATE100、ATE200、ATE300。装置带有一路485接口,可将采集到的温度数据上传到监控。

ATC-200/400

一款带有一路485接口的温度收发器,可同时接收ATE100/200/300传感器发射的数据并将采集到的数据上传到监控。

ARTM-100

可以嵌入式安装在高压柜、低压抽屉柜内,每台装置可以接收240个传感器的数据,可与ATE100、ATE200、ATE300三种传感器选配使用。装置带有一路485接口、可选配一路以太网口,可将采集到的温度数据上传到监控。

环境温湿度

WHD96-22

测量并显示控制2路温度、2路湿度。

水浸

RS-SJ-*-2 接触式水浸传感器

接触式水浸传感器,监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况,工作电源:DC 10-30V 工作温度:-20~+60℃ 工作湿度:0%RH~80%RH  响应时间:1s  继电器输出:常开触点

摄像机

CS-C5C-3B1WFR

支持720P高清图像,支持分辨率可达到130万像素(1280*960)内置麦克风与扬声器具有语音双向对讲功能,支持萤石云互联网服务,通过手机、PC等终端实现远程互动和视频观看

烟雾传感器

BRJ-307

光电式烟雾传感; 电源正极(DC 12V):+12V

继电器输出:常开触点

门禁

MC-58(常开型)

常开型;感应距离:30-50mm 材质:锌合金,银灰色电度 干接点输出

配套附件

ARTU-K16  

16路开关量输入

KDYA-DG30-24K  

输出 DC 24V 24V电源

KDYA-DG30-12K  

 输出 DC 12V;12V电源

网关

ANet-YW1E2/2G

1路10M/100M以太网口  2路RS485,1路2G(移动)上传通道,工作电源:24V直流

用于安科瑞电力运维系统,支持能耗管理系统

ANet-YW1E2/4G

1路10M/100M以太网口  2路RS485,1路4g(全网通)上传通道,工作电源:24V直流

用于安科瑞电力运维系统,支持能耗管理系统

ANet-YW1E1

1路10M/100M以太网口  1路RS485,1路4G(移动)上传通道,工作电源:24V直流  仅支持采集点数100个点,用于安科瑞电力运维系统,支持能耗管理系统

ANet-YW2E4

2网4串   工作电源:24V直流

用于安科瑞电力运维系统,支持能耗管理系统

平台系统

变电所运维云平台

平台提供用户概况、电力数据监测、电能质量分析、用电分析、日/月/年用能数据报表、异常事件报警和记录、运行环境监测、设备台账、售电服务、运维派单等功能,并支持多平台、多终端数据访问。

4结束语

为了更好的满足电力用户的用电需求,中低压变电站与时俱进的引进新技术,实现运维系统的优化和升级。物联技术能够很好的满足中低压变电站智能运维系统的需要,不仅实现了电网系统的工况巡检、设备监测,而且还能够发挥智能识别和自动保护等功能,对于推动中低压变电站的智能化改造和信息化升级起到了推动作用。

 参考文献

[1]沈硕尧,宋嘉鹏,李刚.智能变电站继电保护在线检测系统设计与应用[J].商品与质量,2016.

[2]康新.基于物联技术的中低压变电站智能运维系统探究.

[3]企业微电网设计与应用手册.2019.11.

[4] 安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2020.01版.

 

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