淺談電表在電網智能運維管理係統中的應用

侯文莉
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：介紹在輸變電企業(ye) 運維、檢修工作量大，效率低、維護成本高的前提下，提出了電網智能運維管理係統，依據統一的數據傳(chuan) 輸規範借助通信網絡將微機保護的全景信息匯總到變電站內(nei) 的在線管理集中控製單元，並對數據進行分析、處理，將信息遠傳(chuan) 到調度主站端，並提供智能查詢或者智能診斷相關(guan) 功能。從(cong) 而減少運維人員對現場繼電保護裝置的巡視頻率，提高設備的精細化管理水平。
關(guan) 鍵詞：告警監視；設備巡視；狀態評估；缺陷診斷；監視預警
 
 
0 引言
    目前二次設備在線監視係統，都是基於(yu) 二次設備自身的運行信息及參數信息建立的，僅(jin) 能實現對站端保護動作相關(guan) 信息等的采集和傳(chuan) 輸，不具有針對性和多方麵綜合對比分析功能。電網智能運維管理係統依托變電站長期運行經驗，從(cong) 告警監視及管理、二次設備巡視、二次設備運行狀態評估、缺陷診斷及管理、監視預警五個(ge) 方麵綜合分析二次設備運行情況，提升電網故障分析及二次設備運維的信息化水平。
1 總體(ti) 方案
    二次設備運維管理係統屬於(yu) 繼電保護信息係統應用下的擴展子單元，建立二次設備運維的模型。依據二次設備在線運維的需要，並充分利用故障信息管理係統 FIS 現有的基礎數據模型、數據接入及處理機製，在原有的 FIS 模型基礎上進行擴展和定製，從(cong) 而直觀的幫助運檢人員在遠方實時掌握設備的運行狀況，並結合設備運行的曆史數據分析設備運行健康狀況，進而做到設備運行狀態可評估，缺陷可管理，風險可預警。二次設備運維管理係統的特征包含：告警監視及管理、二次設備巡視、二次設備運行狀態評估、缺陷診斷及管理、監視預警分析、數據采集和人機操作主界麵。如圖 1 所示。

                                                             圖1
2 實施方式
2.1告警監視及管理模塊
    通過對二次設備告警信息進行擴展建模，並對告警信息進行分類，形成告警信息的知識庫，在此基礎上對二次設備運維管理主站通過數據采集模塊采集來源於(yu) 二次設備原生告警、由二次設備原生告警產(chan) 生的主站平台告警、主站對二次設備巡視產(chan) 生的平台告警，數據采集模塊接收到的告警信息進行在線分析，實現二次設備的狀態監視、診斷及檢修決(jue) 策。

                                                                  圖2
    如圖 2 所示，二次設備的原生告警，通過前置及故障信息係統服務轉換為(wei) 平台告警，而巡視將直接產(chan) 生平台告警；故障信息係統服務還將二次設備的原生告警的狀態，寫(xie) 入實時庫表，以便進行狀態評估；告警展示模塊對平台告警進行實時展示，並提供依據告警手工生成缺陷功能將告警轉換為(wei) 缺陷；如果配置了自動根據告警生成缺陷功能，則缺陷在線生成模塊可自動根據生成規則將告警轉換為(wei) 缺陷。
    告警監視及管理模塊通過對二次設備告警信息進行擴展建模，並對告警信息進行詳細的分類，形成告警信息的知識庫，在此基礎上對主站收到的告警信息進行在線分析，從(cong) 而實現二次設備的狀態監視與(yu) 管理。
2.2二次設備巡視模塊
    主站定義(yi) 正常狀態專(zhuan) 家庫及巡視策略，並將標準值文件、巡視策略下發到子站，子站依此進行定期巡視，並返回巡視異常結果；子站也可依據主站手工觸發巡視策略進行巡檢，並
返回巡視結果。
    判斷二次設備的信息是否正確，需將采集到的量值與(yu) 標準值進行比較，巡視結果主要通過巡視記錄文件記錄，巡視記錄文件描述了近期本變電站的巡視情況，記錄每一次巡視，並簡要記錄巡視的結果，生成的巡視報告文件內(nei) 容有如下要求：正常、異常的結果應該都能看到，異常的結果需要更詳細地描述差異信息。
2.3二次設備運行狀態評估模塊
    包括在線監測狀態評估和曆史運行水平評估，在線監測狀態評估依據非檢修設備的在線數據，如告警、特征值、運行量值、通信狀態、自動化測試等，對設備的當前運行情況進行評估；曆史運行水平評價(jia) 則根據非檢修設備的曆史信息，如動作記錄、動作正確性、缺陷記錄等數據，對設備的曆史運行水平進行評價(jia) 。結合在線監測狀態評估、曆史運行水平兩(liang) 個(ge) 方麵得出二次非檢修設備運行狀態的綜合評價(jia) 。如圖 3 所示。

                                                                    圖3
    設備的在線監測狀態算法是對數字量（表征運行狀態特征的模擬量）、邏輯量（告警）進行權重評級，確定基本得分，在此基礎上根據各級數字量個(ge) 數及越限個(ge) 數、各級邏輯量個(ge) 數以及數字量、邏輯量的權重進行綜合計算，得到設備的在線監測狀態。曆史運行評估僅(jin) 考慮曆史運行因素的影響，不再考慮原始質量信息及檢修情況的影響。
2.4缺陷診斷及管理模塊
    缺陷診斷模塊實時接收平台告警消息，根據具體(ti) 的告警類型分別進行診斷。若接收到新告警則生成一條缺陷，並向平台發送告警通知界麵發現新缺陷，若收到複歸的告警則更新缺陷的狀態，並向平台發送告警告知界麵有缺陷消除。缺陷診斷模塊應定時對告警進行查漏糾錯，定時讀取實時庫表及 IED 實時庫表中參與(yu) 缺陷診斷的記錄的告警值，如果存在告警隊列及缺陷告警映射隊列中不包含的告警，則需要將該告警放在告警隊列中等待缺陷診斷。
    缺陷分為(wei) 危急缺陷、嚴(yan) 重缺陷、一般缺陷，危急缺陷是指繼電保護和自動裝置自身或相關(guan) 設備及回路存在問題導致失去主要保護功能，直接威脅運行；嚴(yan) 重缺陷是指繼電保護和安全自動裝置自身或相關(guan) 設備及回路存在問題導致部分保護功能缺失或性能下降，但在短時內(nei) 尚能堅持運行，需盡快處理的缺陷；一般缺陷是指除危急、嚴(yan) 重缺陷以外的不直接影響設備運行和供電能力，繼電保護和安全自動裝置功能未受到實質性影響，性質一般、程度較輕，對運行影響不大，可暫緩處理的缺陷。

                                                              圖4
    缺陷診斷模塊實時接收平台告警消息，根據具體(ti) 的告警類型分別進行診斷，將告警消息分類為(wei) 危急缺陷、嚴(yan) 重缺陷還是一般缺陷。
    缺陷通過四種方式產(chan) 生：告警手工轉換為(wei) 缺陷；如果配置了自動轉換，告警可根據規則自動轉換為(wei) 缺陷；通過工具人工增加缺陷；如果與(yu) 缺陷管理係統有接口，可以通過缺陷管理係統獲取係統中的缺陷。此外，如果與(yu) 缺陷管理係統有接口，可以將前三種產(chan) 生的缺陷提交到缺陷管理係統，向缺陷管理係統增加缺陷。
    缺陷消除有三種方式：如果配置了告警自動轉換缺陷，當告警消除時，對應的缺陷也消除；可通過手工消除缺陷；如果與(yu) 缺陷管理係統有接口，在缺陷管理係統消除缺陷時，本係統收到通知可實現本係統缺陷的同步消除。
    按照缺陷診斷規則，若接收到新告警則生成一條缺陷，並向平台發送告警通知界麵發現新缺陷，若收到複歸的告警則更新缺陷的狀態，並向平台發送告警告知界麵有缺陷消除。應實時獲取裝置的檢修狀態，對於(yu) 處在檢修狀態下的裝置不進行缺陷的診斷，根據告警信息和缺陷生成規則，自動生成缺陷信息記錄，係統定期根據缺陷記錄，自動對設備的生產(chan) 廠商、裝置型號、軟件版本、出廠時間等進行多維度統計分析，給出分析結果；缺陷診斷模塊應定時對告警進行查漏糾錯，定時讀取實時庫表及IED實時庫表中參與(yu) 缺陷診斷的記錄的告警值，如果存在告警隊列及缺陷告警映射隊列中不包含的告警，則需要將該告警放在告警隊列中等待缺陷診斷。
2.5監視預警分析模塊
    監視預警的實現方式，監視預警是對設備亞(ya) 健康狀態的一個(ge) 提前預警，引起運行維護人員的注意，通過做好設備的維護檢修工作，達到設備事故防範的目的，通過對 16 種預警類型分類，給出相應的預警方案。
所有類別的風險預警都采用主站係統平台告警來發送，風險預警的類別采用告警原因來標識。監視預警是對設備亞(ya) 健康狀態的一個(ge) 提前預警，引起運行維護人員的注意，通過做好設備的維護檢修工作，達到設備事故防範的目的。
2.6數據采集和人機操作主界麵模塊
    數據采集模塊，基礎數據的來源，在I區，部署數據采集服務器，用於(yu) 采集繼電保護設備信息；在 II 區，部署數據采集服務器和應用服務器和曆史服務器，用於(yu) 采集故障錄波器等二次設備數據及數據處理和存儲(chu) 。
    人機操作主界麵框架采用分級的配置實現，即電網級、地區級、廠站級、設備級四個(ge) 層級。本包括電網地理圖可視化展示、動作異常情況實時監視、KPI 指標監視、告警情況統計、設備健康狀態實時監視、檢修設備的監視及動作設備實時監視。其它還有故障及動作行為(wei) 分析展示、運行缺陷管理人機界麵、知識庫管理界麵、巡視報告界麵展示等界麵。
3 安科瑞變電所電力運維雲(yun) 平台
3.1雲(yun) 平台架構

3.2雲(yun) 平台概述
    我司的運維平台綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀(yi) 表、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀(yi) 、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳(chuan) 感器統一接入變電所現場的邊緣計算網關(guan) ，經邊緣計算網關(guan) 將數據封裝、壓縮、加密後上傳(chuan) 至雲(yun) 平台。實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動；實現用戶側(ce) 變配電所的24小時無人值守，監測各配電回路運行狀態，即時定位故障，降低風險。通過手機APP下發運維任務到人員手機上，並通過GPS跟蹤運維執行過程。將企業(ye) 集團/高等院校內(nei) 廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發現運行缺陷並做消缺處理。為(wei) 售電企業(ye) 提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為(wei) 後期的增值服務開展做準備。
3.3雲(yun) 平台功能
 

 
 
3.4雲(yun) 平台配置方案

3.5產(chan) 品介紹
AM5SE係列微機綜合保護裝置
功能
保護功能：主變差動保護功能、主變後備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓；
低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT並列功能、非電量保護、並網逆功率保護、檢同期功能；
測量功能：保護電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量；
通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網口接口；
故障錄波功能：保護動作時觸發錄波，可以記錄故障前8個(ge) 周波後四個(ge) 周波的數據；
控製回路：自帶操作回路，防跳功能；
GPS校時功能：提供時鍾同步接口，接收GPS校時信號。
應用
35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯/PT等設備的保護和自動控製功能。

ASD300係列智能操控裝置
功能
一次動態模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢；
核相、強製加熱、強製照明；
語音防誤提示；
人體(ti) 感應及櫃內(nei) 照明、已帶電語音播報；
分合閘、遠方就地、儲(chu) 能轉換開關(guan) ；
分合閘回路完好指示/電壓測量；
預分預合閃光指示；
斷路器分合次數統計；
RS485串行通訊接口；
開關(guan) 櫃節點無線測溫；
全電參量測量。
應用
35KV高壓及以下中置櫃，手車櫃，環網櫃。

 
ARTM-Pn無線測溫裝置
功能
接收60個(ge) ATE100/200/300/400；
3U3I電參量測量；
實時測溫功能；
RS485通訊接口，通過標準的MODBUS RTU協議實現組網功能；
具備自檢功能；
超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。
應用
變電站、配電室、箱變等。
 

 
APM810係列多功能電力儀(yi) 表
功能
準確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級；
測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數、頻率、需量；
電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能；
電能質量監測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰係數、電話波峰因子、電流K係數測量；
輸入輸出：2路開關(guan) 量輸出（選配MD82模塊可擴至8路）；
及2路開關(guan) 量輸入（選配MD82模塊可擴至26路），開關(guan) 量輸出；
可配置為(wei) 報警輸出或遠程遙控，DO用作報警輸出時可自由關(guan) 聯報警內(nei) 容；
SD卡存儲(chu) 功能：用於(yu) 電參量、電能、諧波等數據定時存儲(chu) ，波形存儲(chu) 等功能。
應用
適用於(yu) 電力係統、工礦企業(ye) 、公用設施、智能大廈等需要18luck新客户端的場合。

DTSD1352導軌式電能表
功能
測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計；
準確級精度：有功0.5S；
電流信號接入：直接接入10（80)A 經CT接入1（6）A；
電壓信號：100V 380V；
通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協議。
應用
適用於(yu) *和大型公建中對電能的分項計量，也可用於(yu) 企事業(ye) 單位作電能管理考核。

ADW300無線智能儀(yi) 表
功能
測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計；
電能質量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波；
需量：電流、功率需量及實時電流，功率需量；
準確級精度：0.5s級 ADW300外置互感器型1級；
電流信號規格：100A輸入 ，經互感器輸入，二次互感接入；
通訊方式：RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應用
ADW300方便用戶進行用電監測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用於(yu) 電力運維、環保監管等在線監測類平台中。

 
ARCM300係列電氣火災監控儀(yi) 表
功能
測量：單回路剩餘(yu) 電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數、視在電能、四象限電能；
保護：剩餘(yu) 電流、溫度、過流等；
報警：聲光報警，支持消音、複位操作；
開關(guan) 量：1路繼電器輸出、4路開關(guan) 量輸入；
通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應用
適用於(yu) 智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(ye) 、國家消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。
                     
ANET智能網關(guan)
功能
數據采集（支持串口、以太網，隻需配置即可兼容支持標準電力規約的各類儀(yi) 表）；
數據上傳(chuan) （支持往上海分類分項能耗平台、寧夏電力需求側(ce) 平台、江蘇電力運維平台、浙江電力運維平台上傳(chuan) 數據）；
邊緣計算（靈活的報警閾值設置、主動上傳(chuan) 報警信息、數據合並計算、斷點續傳(chuan) 、數據加密、4G路由）；
遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監視）。
應用
泛在電力物聯網、能耗係統平台、電力需求側(ce) 管理平台、第三方雲(yun) 平台、預付費係統、運維係統平台、18luck新客户端平台、能源綜合管理平台。

 
3.6雲(yun) 平台現場應用圖片  
  

      
3.7平台價(jia) 值
    為(wei) 電力運維企業(ye) 提供線上運維服務平台，實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動。
將企業(ye) 集團/高等院校內(nei) 廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度；響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為(wei) 後期的增值服務開展做準備；為(wei) 售電企業(ye) 提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核。

4 結語
    該二次設備運維管理係統適用於(yu) 部署在智能電網調度現場，對以往傳(chuan) 統的調度係統進行了大數據擴展和綜合分析，隨著電力係統信息化迅速發展的需要，基於(yu) 繼電保護遠程化智能運維技術的研究具有重要意義(yi) 。
 
 
 
參考文獻：
[1]張寶旭,王安山,毛琨.一種變電站智能運維管理統:CN,CN202798149U[P].2013.
[2]張誌強,黃佳胤,羅琨. 電網智能運維管理係統.
[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版．
作者簡介：
侯文莉，女，現任職於(yu) 安科瑞電氣股份有限公司。主要從(cong) 事智能電力電容器產(chan) 品的研發與(yu) 應用