電力智能運維-電力運維-電氣變配電智能運維系統方案

 智能運維系統方案
一、背景
目前商業(yè)樓宇、工業(yè)園區、學(xué)校、醫院、工廠(chǎng)、等配電房?jì)入姎膺\行維護通常由傳統人工巡檢方式進(jìn)行，由于運維人員專(zhuān)業(yè)能力及檢測手段有限，配電房?jì)入姎庠O備的異常情況無(wú)法及時(shí)發(fā)現。即使在配置了綜自系統的配電房?jì)?，因為測量設備監測范圍的局限性，對于開(kāi)關(guān)柜及變壓器運行過(guò)程中的安全隱患也無(wú)法預警和干預。
隨著(zhù)傳感器技術(shù)和現代信息技術(shù)的發(fā)展，配電智能化運維系統通過(guò)對配電室內電氣設備及用電環(huán)境的全面監測，利用大數據、云計算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對配電室設備進(jìn)行遠程智能監測服務(wù)，通過(guò)對設備運行狀態(tài)和用電負荷的實(shí)時(shí)監測，對設備實(shí)行“數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化”管理和維護，實(shí)現從人工維護向智能代維轉變，從傳統檢修向狀態(tài)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(zhuān)業(yè)性更強的維保團隊支持；
希望通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)+云計算手段,提高企業(yè)電力安全運行整體水平； 
對電費支出有嚴格考核,希望通過(guò)能源系統進(jìn)行管控；
預防設備故障發(fā)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(hù)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(chǎn)品基本環(huán)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(hù)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(wǎng)絡(luò )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(xiàn)測控站，通過(guò)本地通信方式（有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)）采集高壓開(kāi)關(guān)柜內測量及運行狀態(tài)、直流柜內測量及運行狀態(tài)、高壓計量柜內用電量、環(huán)網(wǎng)柜內開(kāi)關(guān)狀態(tài)、低壓柜內測量及斷路器狀態(tài)、電容器柜內測量及電容器投切狀態(tài)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(huán)境監測。在線(xiàn)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(hù)所屬高、低壓變電所實(shí)時(shí)運行參數及狀態(tài)傳送至云數據平臺，用戶(hù)通過(guò)WEB 或手機 公眾號訪(fǎng)問(wèn)變電所內數據，數據平臺同時(shí)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(shí)預警，結合電力用戶(hù)駐站值班人員及區域線(xiàn)下服務(wù)人員提供現場(chǎng)服務(wù)或技術(shù)支持。實(shí)現變電所的無(wú)人值守或者少人值守，實(shí)現對配電運營(yíng)情況的實(shí)時(shí)監控、運營(yíng)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(chǎng)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(kāi)關(guān)站智能化改造具體內容有：
對高壓多路進(jìn)線(xiàn)的電能參數和開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行數據采集；
對高壓各路出線(xiàn)的電能參數和開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行數據采集；
對高壓各回路的繼電保護裝置進(jìn)行數據采集；
對開(kāi)關(guān)站內環(huán)境參數進(jìn)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(jìn)線(xiàn)的電能參數采集和開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集；
對變壓器總出線(xiàn)的電能參數采集和開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集；
對低壓各出線(xiàn)的電能參數采集和開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集；
對無(wú)功補償控制器進(jìn)行數據采集；
對變壓器溫控裝置進(jìn)行數據采集；
對配電房環(huán)境參數采集；
根據現場(chǎng)實(shí)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(yōu)先選擇RS485布線(xiàn)，在條件不允許是采用無(wú)線(xiàn)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(yōu)先接入企業(yè)內部局域網(wǎng)，在條件不允許時(shí)采用4G無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)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(wú)功電量、無(wú)功電度、峰谷平電量等；
電力參數：相電壓、線(xiàn)電壓、相電流、線(xiàn)電流、有功功率、無(wú)功功率、需量、功率因數、頻率等；
電能質(zhì)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(xiàn)電流等；
用電異常事件主要包括：過(guò)流、過(guò)壓、短路、失壓、缺相、跳閘、溫升、停電等。
配電房環(huán)境參數：溫度、濕度等；
5.系統結構圖：

6.配電監控設備

 

五、智能運維模式
改造后變電所采用線(xiàn)上服務(wù)和線(xiàn)下服務(wù)相結合的運維模式：
1.線(xiàn)上服務(wù)
用電在線(xiàn)監測：24 小時(shí)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測變電所的各開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電流、電壓、功率、頻率和電量值等遙信、遙測、遙控信息，用戶(hù)可隨時(shí)隨地了解變電所用電情況，各種設備的運行狀態(tài)一目了然。
異常用電預警、報警：針對用電過(guò)程中的過(guò)負荷，變壓器溫度、電纜頭溫度過(guò)高或者其他表計故障，互感器故障，接線(xiàn)盒故障和終端故障等進(jìn)行提前的預警，當異常和故障發(fā)生后及時(shí)報警。
自動(dòng)抄表：自動(dòng)統計用電量，分路電能計量，時(shí)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(zhì)量監測：對電網(wǎng)各項電能質(zhì)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(lèi)諧波和不平衡因數進(jìn)行在線(xiàn)監測和統計分析。
用電環(huán)境監測：對變電所內的各類(lèi)設備進(jìn)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(shí)響應處理。
能耗分析，節能決策：對用戶(hù)的用電量進(jìn)行統計，通過(guò)數據挖掘和分析，定位能耗的關(guān)鍵點(diǎn)，提供可行的節能決策。
統計報表：針對用戶(hù)用電使用過(guò)程中的關(guān)注點(diǎn)，進(jìn)行定制化的報表統計和生成，為用戶(hù)提供第一手的統計資料和決策來(lái)源。
WEB 瀏覽、公眾號：隨時(shí)隨地通過(guò) WEB 和 公眾號 連接互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)變電站數據，第一時(shí)間知道變電站異常情況。
其它定制化服務(wù)：可根據用戶(hù)需求進(jìn)行其它專(zhuān)屬的定制化線(xiàn)上服務(wù)。
2.線(xiàn)下服務(wù)
日常的運行監視由公司運檢部 24h 監視和調控,配電室現場(chǎng)無(wú)人或少人值守完成。
公司運檢部根據電力用戶(hù)現場(chǎng)要求,通過(guò)編制“配電室標識標準化月度維保作業(yè)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(chǎng)管理、事故響應等工作。應急搶修工作由就近電力服務(wù)站負責,應急響應時(shí)間為 30 分鐘。
電力服務(wù)站設置運維值守班組管理周?chē)信潆娛?設置專(zhuān)職人員,3 個(gè)班組,以白班、倒班模式進(jìn)行維護工作,運維值守人員每班按巡檢要求、維護作業(yè)計劃進(jìn)行日常巡檢維護負責開(kāi)閉所、變電站的全面巡檢、倒閘操作、維護保養、一般消缺、現場(chǎng)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(xiàn)下服務(wù)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(zhì)量測試儀等尖端設備,定期對高低壓設施進(jìn)行帶電狀態(tài)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(fā)生。
運檢部根據部署在現場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)預警分析判斷、日常巡檢、帶電狀態(tài)檢測等發(fā)現設備運行過(guò)程缺陷,及時(shí)提交消缺建議,得到電力用戶(hù)同意后,及時(shí)對缺陷設備進(jìn)行維修、消缺處理,讓設備、設施保持在良好的運行狀態(tài),變被動(dòng)搶修變主動(dòng)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(diǎn),檢查儀表部件是否缺少,在清掃檢査后一段時(shí)間內為客戶(hù)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(shí)電力故障搶修服務(wù),監控中心根據故障現場(chǎng)分析,進(jìn)行判定,采取隔離和處理措施。系統通知最近的搶修隊伍實(shí)施搶修施工和設備更換,恢復送電。對于用戶(hù)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(hù)設備狀態(tài)進(jìn)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(fā)現的問(wèn)題找到故障隱患,電力用戶(hù)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(mǎn)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(guān)人員做出反應，采取措施，并對相關(guān)設備進(jìn)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(gè)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(kāi)放的接口，可與不同供應商的設備及軟件系統互聯(lián)互通。 
穩定性
能源數據采集器采用嵌入式實(shí)時(shí)Linux操作系統和專(zhuān)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(huán)境比較復雜、可靠性要求較高的環(huán)境中運行。WEB系統平臺采用J2EE業(yè)內專(zhuān)業(yè)級的開(kāi)發(fā)框架，滿(mǎn)足大數據采集、大容量數據存儲和高并發(fā)的數據訪(fǎng)問(wèn)請求。
經(jīng)濟性
系統開(kāi)發(fā)運行平臺均采用當今最為通用的各種操作系統和開(kāi)發(fā)工具，充分利用了我們在其它監控領(lǐng)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?xún)r(jià)比。
先進(jìn)性
基于組態(tài)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(dòng)電力智能化。
擴展性
整個(gè)系統具有進(jìn)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(hù)在系統上進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)和使用，并為今后的發(fā)展提供一個(gè)良好的環(huán)境?？沙浞掷煤捅Ｗo現有網(wǎng)絡(luò )資源便于當前以及以后的擴建；平臺服務(wù)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(diǎn)數、存儲空間擴容能力。
實(shí)用性
以實(shí)時(shí)數據庫為依托，可多用戶(hù)多畫(huà)面實(shí)時(shí)監控、遠程控制、可連接多種報警設備完全滿(mǎn)足用戶(hù)的監控要求。
安全性
平臺監控系統安全性在管理中是關(guān)鍵問(wèn)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(jìn)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(wǎng)絡(luò )傳輸過(guò)程中的安全，不會(huì )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(shí)行信息集中管理；
分級授權：對下屬管理員的應用功能、訪(fǎng)問(wèn)范圍進(jìn)行授權。由下屬管理員對所屬機構操作員的應用功能、訪(fǎng)問(wèn)范圍進(jìn)行授權和管理。
2、建設目標
該系統可以幫助電力部門(mén)實(shí)現配電房的無(wú)人值守或者少人值守，可以實(shí)現對配電運營(yíng)情況的實(shí)時(shí)監控、運營(yíng)數據的分析和故障信息的報警提示，逐步推動(dòng)電力監控的自動(dòng)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(fā)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(shí)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(wù)數據層。
3、WEB平臺結構

 

三、平臺系統功能 

1. 平臺功能列表

1. 移動(dòng)公眾號功能結構 

四、平臺指標和接口

1、性能指標

響應時(shí)間：100萬(wàn)級數據，頁(yè)面平均響應時(shí)間 <3秒；

吞吐量：每秒鐘請求事務(wù)的數量150；

并發(fā)用戶(hù)數：用戶(hù)并發(fā)數 <= 1000次/秒。

2、容量指標

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

3、數據采集接口

通訊管理機內置組態(tài)軟件，與各傳感器、智能儀表、控制器通過(guò)標準的規約進(jìn)行通訊，包括：modbusRTU、DLT645、IEC60870-101/103/104，完全滿(mǎn)足各類(lèi)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(xié)議，該協(xié)議提供如下功能：身份認證、心跳檢測（校時(shí)）、事件上報、能效數據等功能。所有數據均以主動(dòng)觸發(fā)式上報為主，充分發(fā)揮通訊管理機邊緣計算的功能。

5、第三方數據訪(fǎng)問(wèn)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(fā)到其它云平臺。其上傳協(xié)議包括：住建部XML上傳協(xié)議、IEC60870-104協(xié)議、GW376.1協(xié)議、KEASI上報協(xié)議等。

五、系統功能界面

1、在線(xiàn)監測

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

系統概覽

一次接線(xiàn)圖

實(shí)時(shí)數據

監測點(diǎn)對比

2、能效分析

能效管理主要通過(guò)對站點(diǎn)用電信息進(jìn)行分析，通過(guò)對歷史數據的集中分析、多維度分析，使站點(diǎn)用戶(hù)對自身用電質(zhì)量有一個(gè)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(diǎn)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(lèi)數據查詢(xún)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(yè)信息的管理、監控子站的管理、子站內設備信息的管理、電價(jià)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(hù)賬戶(hù)管理