浅析电力系统变电运维管理与设备维护
- 发布时间：2024/6/26 11:54:09
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安科瑞 陈聪
摘要：通过分析电力系统变电运维工作的不足之处，基于变电运维数据库安全风险点统计表提出了对应的安全管理措施和设备维护策略，为后续变电运维安全管理与设备维护提供借鉴。
关键词：电力系统；变电；运维；安全维护
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引言
随着社会和经济的快速发展，人们对电力系统的安全性和可靠性提出了更高的要求，这给电力系统重要组成部分——变电环节提出了更高的要求。尽管电力系统的变电环节发展迅速，但是变电运行方面存在的一些弊病制约了电力系统的进一步发展。一方面现有的变电运维安全管理不到位，安全管理制度可执行性较差，未能及时通过制度制约人员的行为；另一方面现有的设备维护质量较差，不能及时反馈并解决设备缺陷，使得事故频发。这些问题如果不引起重视，轻则可能造成人员伤亡、重则可能造成导致重大安全事故和人员死亡，限制电网的发展。
1.电网变电运行管理存在的问题
电力系统在运行中，一方面需保证对电能的供应需求，保证供电的安全性和可靠性，另一方面要尽可能追求供电经济效益充分实现，形成经济效应的良性循环，从而不断促进电力系统的进一步发展。在这个过程中，安全管理是非常重要的组成部分，一方面通过采取培训教育和规章制度制约人员的不安全行为，另一方面为电力系统的安全可靠运行提供了切实的保障，是经济效益充分实现的前提条件。严守安全红线是任何情况下都不可逾越的红线。
1.1变电运维安全管理不到位
然而，随着工作年限的增加，在变电运维的部分员工逐渐出现了麻痹大意的思想，忽视安全管理的重要性。一方面，这是由于员工本身的安全意识不高引起的，认为抢修进度或设备维护等工作才是重中之重，安全管理是套在变电运维工作上的“枷锁”，影响工作效率；另一方面，安全管理的培训和教育落实不到位，尽管现有安全管理确实保证了必要频度的课时和讲座，但是千篇一律的枯燥授课使得培训和教育效果较差。此外，在变电运维的安全管理工作中，很多停留在“喊口号”和“做记录”阶段。由于在变电运维工作中并没有对如何进行安全管理做出细节上的说明，这使得很多班组安全员并没有切实执行自己的职责，导致安全管理形式化，为了应对检查而“做记录”。
1.2设备维护管理不到位
随着电力系统的不断发展，电力设备容量也不断在提升，这使得变电设备的成本越来越高。然而，变电设备采购成本的提高并没有对应越来越高的设备维护质量。一方面，这是由于电力企业不重视设备维护引起的，长期注重各种抢修速度、消缺次数等考核指标的变电运维班组，没有采取相应的措施提高设备的维护次数和质量；另一方面，变电设备检修模式有待改进，为了快速消缺，很多变电运维人员只注重消除现有故障而没有进行长远的考虑，这使得设备检修质量低下、人力资源浪费、设备稳定性差等。由于设备维护管理不到位，引起的变电设备“亚健康”，容易引起变电设备处于不稳定状态，容易频繁引发故障，威胁电力系统的可靠性和安全性。
2.变电运维与安全风险统计表
表1某电网变电所数据库中风险点统计分析表
基于变电安全风险分析三维模型，以某电网变电所近一年的数据，通过部门专责和管理人员头脑风暴所识别出的风险要因共计525个，共制定施2603项，其数据库的风险属性统计分析见表1。通过对某电网变电所数据库中风险点的汇总和分析，某电网变电所可以识别出所占比例较大的风险要因。如果从安全风险类型来分析的话，可以发现触电、高处坠落、机械伤害分别占总风险分布的22%、25%和28%（图1）。根据该数据可以制定安全管理和设备维护策略。
3.变电运维安全管理与维护策略
3.1变电运维安全管理策略
触电风险的管控措施。触电指的是一定量的电流通过人体从而引起不同程度的器官功能障碍或组织损伤，又称为电击伤。某电网变电所的触电风险较高的主要原因在于设备用电种类多，可以通过以下措施进行管控：首先需要把好人员资质，重视岗前培训；设置必要防护，建立实体屏障；随机进行检查，设置奖罚措施。
高处坠落的管控措施。根据标准规定，所有在坠落高度基准面2m及其以上有可能造成坠落事故的作业都为高处作业。某电网变电所存在大量的高处作业和高空作业，所评估出的风险等级也比较高，故需要较高标准的管控措施。为了实现安全生产，可以通过以下措施进行管控：首先方案逐级审批，实行专项管控；考察人员资质，加强岗前培训；重视安全措施，遵守作业规范；重视安全措施，遵守作业规范。
机械伤害的管控措施。机械伤害主要指得是施工现场各类转动机械的外漏部分和往复运动部分可能对人体造成的伤害。某电网变电所需要使用大量的机械设备不可避免会有机械伤害风险，为了实现安全生产，可以通过以下措施进行管控：首先，考察人员资质，加强岗前培训；其次，设置必要防护，建立实体屏障；然后，提高人员素质，标识危险部位。
3.2变电运维设备维护策略
首先，应编写变电设备维护大纲，实施合理的维护机制。根据电力系统变电设备的重要性，定期检查、更换、保养变电设备，从而使得变电设备的寿命得以延长，确保变电设备在服役期间各项性能满足要求，降低故障率；其次，应合理采购的维护工具，提高维护质量。一方面的维护工具可以有效提高工作效率、保障设备的维护质量，另一方面的维护工具可以提高对运维人员生命安全的保障；然后，改善变电运维评价指标，重视设备维护质量。变电运维工作的评价指标应适当从注重各种抢修速度、消缺次数等考核指标转变为注重抢修质量、消缺质量等。对变电运维的抢修、消缺工作进行设备质量跟踪，并建立合理的检测评价机制，通过合理的奖惩措施提高变电运维注重维护质量的有效性。
4.安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台
4.1概述
基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。
4.2应用场所
适用于电信、金融、交通、能源、医疗卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。
4.3系统结构
系统可分为四层：即感知层、传输层、应用层和展示层。
感知层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、摄像头、开关量采集装置等。除摄像头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。
传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过交换机把数据上传至相应的服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。
应用层：包含应用服务器和数据库服务器，若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址，以接收各智能网关主动传送过来的数据。
展示层：用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。
4.4系统功能
4.4.1用能月报
用能月报支持用户按总用电量、变电站名称、变电站编号等查询所管理站所的用电量，
4.4.2站点监测
站点监测包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。
4.4.3变压器状态
变压器状态支持用户查询所有或京张个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据，支持按负荷率、功率等升、降序排名。
4.4.4运维
运维展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。
4.4.5配电图
配电图展示被选中的变电所的配电信息，配电图显示各回路的开关状态、电流等运行状态及信息，支持电压、电流、功率等详细运行参数查询。
4.4.6视频监控
视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中京张一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。
4.4.7电力运行报表
电力运行报表显示选定站所选定设备各回路相应采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。
4.4.8报警信息
对平台所有报警信息进行分析。
4.4.9任务管理
任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。
4.4.10用户报告
用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、报警事件等进行统计分析，并列出在该周期内巡检时发现的各类缺陷及处理情况。
4.4.11APP监测
3.12APP支 电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺陷记录”、“文档管理”和“用户报告”七大模块，支持一次图、需量、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。
4.5系统硬件配置
| 应用场合 | 型号 | 外观图 | 型号、规格 |
| 变电所运维云平台 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。 |
| 网关 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。 |
| 扩展模块ANet-485 | M485模块：4路光耦隔离RS485 | ||
| 扩展模块ANet-M4G | M4G模块：支持4G全网通 | ||
| 中压进线 | AM6-L |
| 三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护 |
| APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；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； | |
| 中压进线 | APView500 |
| 相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压／电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动／闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G,16D0+22D1,通讯 2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口，支持U盘读取数据，支持61850协议。 |
| 中压馈线 | AM6-L |
| 三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护 |
| APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；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 | 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；工作温度：-10℃～+55℃；相对湿度：≤95不结露 |
| 低压出线 | AEM72 |
| 三相电参量U、1、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、低压出线分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3x1.5(6)A,有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 |
| ADW300 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目） | |
| 无线测温 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A,测温范围－50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米 |
| ATC-600 |
| 两种工作模式：终端、中继。ATC600-Z做中继透传，ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收ATE系列传感器、 AHE等传输的数据，1路485,2路报警出口。 | |
| 环境温湿度 | WHD |
| WHD温湿度控制器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0RH～99RH |
| 水浸传感器 | RS-SJ-*-2 |
| 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：DC10-30V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，高支持分辨率可达到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（DC12V):+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 |
| 常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出 |
| KDYA-DG30-24K |
| 输出DC24V;24V电源 |
5.结束语
通过分析变电运维管理中存在的不足及设备管理中可能出线的风险因素，提出相应的安全管理与运维策略，为后续变电所安全运维提供借鉴。
参考文献
[1]贾立峰.试析电力系统变电运行安全管理与设备维护要点[J].科技创新导报,2019,12.
[2]魏晓军,王楠.论提高变电运维人员工程验收质量的策略[J].决策探索(中),2019,3.
[3]马春杰，王其玉，刘路路.电力系统变电运维安全管理与设备维护
[4]安科瑞企业微电网设计与应用设计,2022,05版.