浅谈物联技术下的变电站运维系统

时间：2020-11-02 阅读：180

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*家*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中心、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。还有一种是安全警卫系统。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，但是也面临着系统安全问题。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。基于物联技术的安全警卫系统，融合了现阶段较为*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安全隐患能够自动识别出来，从而保障了系统的安全。

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*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*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
低压进线	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中心。
	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中心。
	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中心。
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

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.
康新.基于物联技术的中低压变电站智能运维系统探究.
企业微电网设计与应用手册.2019.11版.
安科瑞用户变电站综合自动化与运维解决方案.2020.01版.