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      電氣變配電智能運維方案


      第一部分 智能運維系統方案
      一、背景
      目前商業樓宇、工業園區、學校、醫院、工廠、等配電房內電氣運行維護通常由傳統人工巡檢方式進行,由于運維人員專業能力及檢測手段有限,配電房內電氣設備的異常情況無法及時發現。即使在配置了綜自系統的配電房內,因為測量設備監測范圍的局限性,對于開關柜及變壓器運行過程中的安全隱患也無法預警和干預。
      隨著傳感器技術和現代信息技術的發展,配電智能化運維系統通過對配電室內電氣設備及用電環境的全面監測,利用大數據、云計算和互聯網技術對配電室設備進行遠程智能監測服務,通過對設備運行狀態和用電負荷的實時監測,對設備實行“數字化、網絡化、智能化”管理和維護,實現從人工維護向智能代維轉變,從傳統檢修向狀態檢修轉變。
      二、目標要求
      為此提出以下要求:
      目前采用傳統運維模式,處置能力不強,希望整體智能托管;
      維修電工技能水平不足,希望能有專業性更強的維保團隊支持;
      希望通過物聯網+云計算手段,提高企業電力安全運行整體水平; 
      對電費支出有嚴格考核,希望通過能源系統進行管控;
      預防設備故障發生用電事故,希望能提高設備安全性和可靠性;
      目前維保成本較高,希望有所降低;
      用戶較多,希望增加電量集抄系統,做到電費收支平衡;
      因停電困難的設備和區域,提供不停電檢測手段;
      三、標準與規范
      1 GB 2423.10-89 電工電子產品基本環境試驗規程
      2 GB 26860-2011 電力安全工作規程
      3 GB 31989-2015 高壓電力用戶用電安全規范
      4 GL/T 596-2005 電力設備預防性試驗規程
      5 GB 50150   電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準
      6 DL/T 860 變電站通信網絡和系統
      四、項目建設方案
      基于現有的條件,本運維項目是在中心站、配電房、箱式變內各配一面能源在線測控站,通過本地通信方式(有線、無線)采集高壓開關柜內測量及運行狀態、直流柜內測量及運行狀態、高壓計量柜內用電量、環網柜內開關狀態、低壓柜內測量及斷路器狀態、電容器柜內測量及電容器投切狀態等。在低壓柜內增加溫度、煙感采集功能,在配電室內增加溫濕度及水浸等環境監測。在線測控站將數據統一送至電力智能運維云平臺。
      運維系統采用站云端一體化平臺架構,將電力用戶所屬高、低壓變電所實時運行參數及狀態傳送至云數據平臺,用戶通過WEB 或手機 公眾號訪問變電所內數據,數據平臺同時導入電力安全運行管理流程及運行規范,對變電所內設備運行異常及時預警,結合電力用戶駐站值班人員及區域線下服務人員提供現場服務或技術支持。實現變電所的無人值守或者少人值守,實現對配電運營情況的實時監控、運營數據的分析和故障信息的報警提示,最終達到安全可靠、集中監控、定期巡檢、現場缺陷處置、事故搶修、定期預防性試驗的電力智能運維管理模式。

      1.對110KV以下開關站智能化改造具體內容有:
      對高壓多路進線的電能參數和開關狀態進行數據采集;
      對高壓各路出線的電能參數和開關狀態進行數據采集;
      對高壓各回路的繼電保護裝置進行數據采集;
      對開關站內環境參數進行數據采集采集;
      2.低壓配電房智能化改造具體內容有:
      對高壓總進線的電能參數采集和開關狀態采集;
      對變壓器總出線的電能參數采集和開關狀態采集;
      對低壓各出線的電能參數采集和開關狀態采集;
      對無功補償控制器進行數據采集;
      對變壓器溫控裝置進行數據采集;
      對配電房環境參數采集;
      根據現場實際情況更換或加裝監測儀表和電流互感器;
      3.通信方式選擇:
      在配電站室內,能源信息基站到配電柜內各種電力監測儀表通信方式,優先選擇RS485布線,在條件不允許是采用無線方式;
      配電站室中能源信息基站與云平臺的上行通信方式優先接入企業內部局域網,在條件不允許時采用4G無線公網的方式。
      4.采集和監測的數據指標:
      電量參數:有功電量、有功電度、無功電量、無功電度、峰谷平電量等;
      電力參數:相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、無功功率、需量、功率因數、頻率等;
      電能質量參數:諧波電壓(2-32次)、諧波電流(2-32次)、三相不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、零線電流等;
      用電異常事件主要包括:過流、過壓、短路、失壓、缺相、跳閘、溫升、停電等。
      配電房環境參數:溫度、濕度等;
      5.系統結構圖:

      電力運維平臺系統架構 



      電能源在線測控站結構圖 


      6.配電監控設備

       
      五、智能運維模式
      改造后變電所采用線上服務和線下服務相結合的運維模式:
      1.線上服務
      用電在線監測:24 小時實時在線監測變電所的各開關狀態,電流、電壓、功率、頻率和電量值等遙信、遙測、遙控信息,用戶可隨時隨地了解變電所用電情況,各種設備的運行狀態一目了然。
      異常用電預警、報警:針對用電過程中的過負荷,變壓器溫度、電纜頭溫度過高或者其他表計故障,互感器故障,接線盒故障和終端故障等進行提前的預警,當異常和故障發生后及時報警。
      自動抄表:自動統計用電量,分路電能計量,時間間隔自定義,理清電能消耗結構;分路計算,理清成本構成計算能耗指標,認清消費水平。
      電能質量監測:對電網各項電能質量指標包括:電流、電壓、頻率、功率因數、三項及單項功率以及各類諧波和不平衡因數進行在線監測和統計分析。
      用電環境監測:對變電所內的各類設備進行視頻監控,設置水浸、煙感系統,保證變電所在水災、火災和人員入侵情況下及時響應處理。
      能耗分析,節能決策:對用戶的用電量進行統計,通過數據挖掘和分析,定位能耗的關鍵點,提供可行的節能決策。
      統計報表:針對用戶用電使用過程中的關注點,進行定制化的報表統計和生成,為用戶提供第一手的統計資料和決策來源。
      WEB 瀏覽、公眾號:隨時隨地通過 WEB 和 公眾號 連接互聯網訪問變電站數據,第一時間知道變電站異常情況。
      其它定制化服務:可根據用戶需求進行其它專屬的定制化線上服務。
      2.線下服務
      日常的運行監視由公司運檢部 24h 監視和調控,配電室現場無人或少人值守完成。
      公司運檢部根據電力用戶現場要求,通過編制“配電室標識標準化月度維保作業計劃”,按要求負責高壓站、低壓配電室的全面巡檢、倒閘操作、維護保養、一般消缺、現場管理、事故響應等工作。應急搶修工作由就近電力服務站負責,應急響應時間為 30 分鐘。
      電力服務站設置運維值守班組管理周圍所有配電室,設置專職人員,3 個班組,以白班、倒班模式進行維護工作,運維值守人員每班按巡檢要求、維護作業計劃進行日常巡檢維護負責開閉所、變電站的全面巡檢、倒閘操作、維護保養、一般消缺、現場管理、事故響應等工作。日常缺陷處置、事故搶險、試驗由我公司線下服務操作隊支持配合完成。
      運檢部配置紅外成像儀、超聲波/地電波局放設備、電能質量測試儀等尖端設備,定期對高低壓設施進行帶電狀態檢修,保障缺陷故障檢測成功率 95%以上,有效做到預防預判、杜絕事故發生。
      運檢部根據部署在現場物聯網實時預警分析判斷、日常巡檢、帶電狀態檢測等發現設備運行過程缺陷,及時提交消缺建議,得到電力用戶同意后,及時對缺陷設備進行維修、消缺處理,讓設備、設施保持在良好的運行狀態,變被動搶修變主動維護。
      清掃電氣設備絕緣表面的污垢并檢查其破損裂紋痕跡,清掃儀表上積塵和異物,緊固電器連接點,檢查儀表部件是否缺少,在清掃檢査后一段時間內為客戶提供評估消缺建議。清掃檢查每年 1-2 次。
      平臺提供 7*24 小時電力故障搶修服務,監控中心根據故障現場分析,進行判定,采取隔離和處理措施。系統通知最近的搶修隊伍實施搶修施工和設備更換,恢復送電。對于用戶配電室設備易損件,搶修平臺共享庫房,保證備件預留。
      運檢部可根據客戶設備狀態進行:微機保護預防性試驗,直流屏預防性試驗、高低壓配電室整體預防性試驗、根據試驗中發現的問題找到故障隱患,電力用戶提供設備改造方案。
      第二部分 智能運維系統功能
      一、系統需求
      1、需求分析
      為了滿足配電房的監控系統的要求,達到對供電房的全方位監控,使有關人員做出反應,采取措施,并對相關設備進行集中監控、集中維護和集中管理。監控系統設計遵循以下原則:
      標準化
      整個監控系統的設計符合國家標準或國際標準。系統軟件、硬件均采用標準化設計,提供開放的接口,可與不同供應商的設備及軟件系統互聯互通。 
      穩定性
      能源數據采集器采用嵌入式實時Linux操作系統和專用的硬件結構,性能穩定可靠,保證系統整體的穩定,尤其適合在環境比較復雜、可靠性要求較高的環境中運行。WEB系統平臺采用J2EE業內專業級的開發框架,滿足大數據采集、大容量數據存儲和高并發的數據訪問請求。
      經濟性
      系統開發運行平臺均采用當今最為通用的各種操作系統和開發工具,充分利用了我們在其它監控領域中成功應用的中間件和模塊,大大減少在系統平臺方面的投入,具有極高的性價比。
      先進性
      基于組態軟件的設計理念,以一套通用平臺,解決能源數據采集、現地SCADA監控、云平臺數據分析、手機公眾號運維管理。四維一體的解決方案推動電力智能化。
      擴展性
      整個系統具有進一步擴展功能的能力,可以很好的適應現代智能管控的需求。保證用戶在系統上進行有效的開發和使用,并為今后的發展提供一個良好的環境??沙浞掷煤捅Wo現有網絡資源便于當前以及以后的擴建;平臺服務器具備擴展和堆疊能力,便于不同級別的中心整合與擴建,系統必須具有很強的監控點數、存儲空間擴容能力。
      實用性
      以實時數據庫為依托,可多用戶多畫面實時監控、遠程控制、可連接多種報警設備完全滿足用戶的監控要求。
      安全性
      平臺監控系統安全性在管理中是關鍵問題之一,安全性分為數據安全和信息安全,在上述三方面有如下要求:
      數據安全:對數據進行多級別、分布式的存儲,數據不容易受到破壞。數據的AES加密機制,保證數據在網絡傳輸過程中的安全,不會被截獲、篡改和利用;
      信息安全:所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數據庫,實行信息集中管理;
      分級授權:對下屬管理員的應用功能、訪問范圍進行授權。由下屬管理員對所屬機構操作員的應用功能、訪問范圍進行授權和管理。
      2、建設目標
      該系統可以幫助電力部門實現配電房的無人值守或者少人值守,可以實現對配電運營情況的實時監控、運營數據的分析和故障信息的報警提示,逐步推動電力監控的自動化、集中化和智能化。
      二、系統結構介紹
      1、系統結構
      系統采用三層高可用的結構,既可以完成終端層數據采集,也可以完成現地數據采集,并可以將數據發送到云平臺。
      2、數據采集結構
      數據采集結構由三層模型構成,采用二層或三層均可以實現數據采集與上傳,即設備數據采集層、現地數據監控層和云服務數據層。
      3、WEB平臺結構
       
      WEB系統結構分為數據感知層、通訊服務層、數據處理層和數據展示層。 
      三、平臺系統功能 


      1. 平臺功能列表

      一級菜單

      二級菜單

      備注

      站電概況

      變配電站狀態

      包括電壓等級、變壓器容量測控裝置等等

       

      電力監測

      配電圖

      高壓圖和低壓圖可以互相切換

      光子牌

      綜保直流屏的遙信值正常顯示黃色,異常顯示紅色

      變壓器監測

      變壓器容量,有功、無功、功率因數、符合率、最大需量

      日原始數據

      每個設備的用電情況

      逐日極值數據

      曲線展示

      歷史電量

      日報、月報、年報

       

      用電分析

      用能報表

      有日報,月報,年報

      峰谷平尖

      監測用電時段

      三相不平衡

      相與相之間的功耗平衡度

      功率因數

      0-1

      主變負載率

      負載占比

      需量分析

      負荷占比

       

      事件記錄

      遙信事件

      按時間和編號查詢

      越限事件

      按時間和編號查詢

      網關儀表日志

      按時間和編號查詢

      網關儀表日志

      按時間和編號查詢

      遙控事件

      按時間和編號查詢

      故障事件

      按時間和編號查詢

       

      專項設備

      觸頭溫度

      按時間和編號查詢

      直流屏

      合母和控母參數

      電容柜

      電容補償參數

      微機綜保

      里面有遙信、遙測

       

      運行環境

      環境監測

      溫濕度、水浸

      儀表通訊狀態

      看設備通許狀態

      網關通訊狀態

      看網關通訊狀態

       

      企業檔案

      配置企業和監控點的檔案信息,包括企業類別、合同容量、地址、名稱等

       

      站電管理

      管理員設置

       

      峰谷平尖設置

      設置不同的時段

       

      月度報告

      可以以報表形式導出用電分析情況

      1. 移動公眾號功能結構 


      四、平臺指標和接口

      1、性能指標

      響應時間:100萬級數據,頁面平均響應時間 <3秒;

      吞吐量:每秒鐘請求事務的數量150;

      并發用戶數:用戶并發數 <= 1000次/秒。

      2、容量指標

      WEB平臺的接入量是無限制的,只需要提供相應的硬件支撐。一般性能的服務器,如:CPU(E5-2640),內存(16G),帶寬4M,可接入200站點。

      3、數據采集接口

      通訊管理機內置組態軟件,與各傳感器、智能儀表、控制器通過標準的規約進行通訊,包括:modbusRTU、DLT645、IEC60870-101/103/104,完全滿足各類設備的數據接入。

      4、數據上傳接口

      智能通訊管理機數上傳云平臺采用上海沈電平臺私有協議,該協議提供如下功能:身份認證、心跳檢測(校時)、事件上報、能效數據等功能。所有數據均以主動觸發式上報為主,充分發揮通訊管理機邊緣計算的功能。

      5、第三方數據訪問接口

      智能通訊管理機支持多路數據上傳,即可向上海沈電平臺上傳數據,亦可將數據轉發到其它云平臺。其上傳協議包括:住建部XML上傳協議、IEC60870-104協議、GW376.1協議、KEASI上報協議等。

      五、系統功能界面

      1、在線監測

      在線監測分為三大模塊顯示,分別為系統概覽、分路監測、監控點對比分析

      系統概覽

      一次接線圖

      實時數據

      監測點對比


      2、能效分析

      能效管理主要通過對站點用電信息進行分析,通過對歷史數據的集中分析、多維度分析,使站點用戶對自身用電質量有一個全面了解。能效管理主要分為:電量分析、負荷分析、用電能效排名、監測點對比分析。

      電量分析

      負荷分析


      3、統計報表

      統計報表包括電量、負荷、原始值數據統計,可以將各類數據查詢并導出Excel文件

      電量統計報表

      4、檔案管理

      檔案管理提供對企業信息的管理、監控子站的管理、子站內設備信息的管理、電價管理和電費單管理

      5、系統設置

      系統設置主要系統管理員所具備的 權限,分為:系統菜單管理、角色管理和用戶賬戶管理



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