智能变电站变电运维安全与设备的维护

智能变电站变电运维安全与设备的维护

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：由于我国当前经济的高速发展与科技不断进步，对供电要求进行了迅速的提升，其中用户又对供电安全性提出了更高的需求，这就需要有关部门积极做好变电所的建设，特别针对目前智能变电站的变电运维安全与设备保护问题做出了积极成效的优化，以改进社会电能的充分供给，对用户实现了安全高效的供电，以推动社会的健康发展。本文主要提供了智能变电站变电运维安全和设施保护与优化方面的对策，期望对推动智能变电站更良好的运营，并推动中国经济社会的可持续发展，做出积极贡献。

关键词：智能变电站；变电；运维安全；设备维护

0 引言

科技水平的迅速成长，改进了变电站运维科技综合能力的提高。经济社会的高速发展，使得各个企业的日常运行管理和人们的日常生活中对电力服务的要求也在日益的提高，而以往变电站运维的传统方法已经很明显无法再适应现代电力系统运行的实际需求了，在这个中形势下，智能变电站就应时而生了。但在智能变电站蓬勃发展的进程中，许多情况也伴随发生了，从而也对变电站运维服务项目的实施产生了相应的影响，所以要求人们充分结合实际情况，选择合理的方式来加以解决。

1智能变电站概述

智能变电站概念

智能变电站是把变电站数据的获取、管理、传送和输出的全部流程由过去的虚拟数据转变为数字信息，从而建立适应电能输送的数据通信体系和网络平台。智能变电站系统内部的网络采用了信号的传递与交流，随着压力与电流互感器电子技术的开发和智能化系统的互联网技术的广泛应用，推动着智能变电站的应用与开发。

智能变电站的独特之处

智能变电站和常规变电所比较，常规的变电所更注重于是满足资金保障以及自我发展的能力，而智能变电站则注重于满足目标功能。在设备方面，智能变电站突出了具备更高集成化程度的智能装置的理念。智能变电站还可增加了常规变压器中所没有的智慧集成功能。从整个系统角度看，智能变电站还可更好地满足电力系统正常运行的各种工作需求，整合了电能通过网络系统的成效传输，并且完成了变电所与变电站之间以及变电所与行控中心之间的协同管理和统一。智能变电站大大提升了动力系统的运行水平，智能变电站一般由二层网络和三级结构所形成。二层网络一般是指网站的管理平面网络和过程级网；三级架构，指的是流程层级、机架等级，以及网站控制层级。

2智能变电站安全稳定运维的重要意义

进入二十一世纪后，中国的电能资源生产和消费均呈现了快速增长的趋势，与电能消费水平相对应的是对电能资源的调度与管理也在逐渐提升。现在，中国的发电量与消费量较高，其中，智能变电站的运用对中国电能管理水平的提高有着重要的改进作用，并可以成效维护国家电网运营的安全和平稳。强化了智能变电所等配套设施的运维安全管理工作，对于提高供电系统的运营质量，保障电能的供应安全有着重大的作用，也可以成效防止电气安全事故的产生，从而减少了人为的原因对电力设备造成的干扰，使变压器的故障风险得以显著减少。虽然智能变电站可以通过计算机技术进行高度智能化的控制，但计算机设备相比于一般的变电装置，由于设备造价昂贵，对设备条件的要求也相对较高。一旦设施不能合理的维修保养，将导致设施的严重损毁，对计算机系统能力发展产生的复作用，进而影响到了整个变电所系统的运营安全，并带来很大损失。所以，对智能变电站设施的运行保护就显得很关键。需要在平时的管理中，建立科学的保养体系，同时提高专业人员的保养能力，通过经常的巡检减少系统在工作环境中出现的问题，保证智能变电站永远以高质量的区间工作。

3当前在智能变电站运维安全与设备维护上存在的突出问题

3.1设备管理存在问题

智能变电站设备和传统的变电站设备之间有着很明显的差别，主要体现在智能变电站设备中的材料应用技术含量相当高。而在智能变电站设备和传统变电设备之间的连接配合上，因为材质构造和特点上的差异，常常会导致各个装置间的可靠性受到影响，进而直接影响到变电装置功能的实现。智能变电站设备中大部分都应用了电子技术，可以利用远程的智能模块进行电能变换，从而可以提高变电站的工作效能。不过由于电子元器件对设备工作环境影响较特殊，因此设备工作的稳定性相对较低，使用寿命也相对较短。因此，若光纤设施和变压器的衔接不能根据技术标准进行的话，会对信息传递的成效性形成很大的影响，削弱设施的安全性，一旦信息出现传递困难，将会影响到变压器设备的工作整体稳定性。

3.2运行管理不够规范

智能变电站的科学技术化要求较高，对电气设备的操作精密度也较高，在对电气设备的操作保养过程中，须注意对操作技能人员的严格规范，以保持对电气设备状态的稳定性。因为现代智能变电设备的科学技术含量比较较高，而且工艺操作比较复杂，控制系统往往与不同装置功能之间交叉嵌合子，从而造成了对有关技术人员的维修作业技术水平要求比较高。在对智能变电设备的日常维修过程中，有关技术人员的业务素质高低对电气设备的正常工作状况影响很大，若在电气设备操作维修过程中不能及时根据运行规范对有关装置加以规范地检测检查，将很易导致电气设备操作故障的出现，从而威胁着智能变电站正常安全运行的能力。

3.3设备保密能力不够

智能变电站设备操作的智能化，其设备之间的连接通过电信号传递来完成，利用电信号的传递使电子设备产生讯息，进而控制设备的操作。智能变电站的数据能够在局域网络内实现传送，这样数据传送的安全性很好，能够很大程度保证了系统的安全工作。但是在实际运行中，由于大多数智能变电站的信息传输技术保护能力还不够，而且设备的保密水平也不高，因此一旦遭遇到数据入侵时，就很容易导致系统工作状态发生异常现象，从而威胁着整个供电系统的安全性。

4加强智能变电站变电运维安全和设备维护的策略

4.1准确评估安全风险

对智能变电站的环境安全风险进行评价，就可以对智能变电所设施实施合理的保护，从而改进了智能变电站的良性运行。同时运维管理者也要积极成效地处理变电所运营和维修中的潜在环境安全隐患，因为唯有监控和防范其中的环境安全隐患，才可以成效降低潜在环境安全隐患所带来的社会影响和经济损失。又因为由于动力系统通常在室外，对自然环境中的危险往往无法控制，但是经过环境安全风险评价，就能够及时地制定防范计划，将环境危险抑制在萌芽状态。同时维修与保养管理人员也要在平时工作中时时注意气象变化，比如夏季暴雨等，从而尽早制定措施以保障供电系统的顺利运营。实现了对变电所良好工作条件的维护，保障社会的基本电力供应，保障了人们的正常生活需求。

4.2为变电站的运行和维护创建完整的安全管理系统

为保证变电所的正常运行和维护安全，电力公司应当针对自身的特殊工作环境并根据当前的工作实际情况，对整个变电所的正常运行和维护工作建立安全管理体系，并进行成效的电力系统运维控制。安全管理体系的工作范畴和内容，要充分体现到整个变电所运行和维护工作的安全管理系统中。要制定整个供电系统工作所需要的人员、设施等有关条件，形成成效的管理制度，并实施成效的监控。加强对供电系统的调度管理监督员监督管理系统的成效执行，使得整个变电所正常运行和维护的安全管理体系贯彻整个供电系统工作，并要完善相应制度的制定。同时为提高智能变电站操作管理与技术维修的可靠性，有必要完善现行规章制度，完善智能变电站管理系统。

4.3提高运维管理人员的专业素质

在智能变电所的维修过程中，由于运行体系十分庞大，运行工作内容繁中国科技期刊数据库工业A18杂，变电所管理工作人员的素质和专业技能水平也不尽相同。所以，很有必要对变电所运维与管理工作加以完善，做好变电所的客户服务与保障，以增强变电所管理运维工作人员的实际能力，并充实基础知识，以应对日益变动的外部市场条件。要不断更新自身的技术力量。一方面做好对运维管理人员的专业化的培养，以提升其专业技能素质，适应智能变电所实际工作的要求，另一方面还应积极收集电力系统运行工作人员的改进建议，支持变电所的正常运营与维修。另外，有必要增强变电站操作和维修技术人员的现场急救意识，在出现紧急情况后，其能够尽快做出反应，制定妥善的方案，降低安全相关问题造成的风险和给居民群体带来的危害，从而尽快发现和处理操作的技术问题。

4.4加强对智能变电站的控制

在对智能变电运维安全和电气设备维修管理时，还应完善对智能变电站的管理，以提升运维水平，对智能变电站实现更成效的控制。而系统管理智能变电站运营与维修的较大优点就是实现了运营与维修的良好融合。关于智能变电站的安全检查，分为常规检查、特别审查、常规检测、集成检查和异地测试等，在《智能变电站作业标准》中有规定。通过安全检查的工作内容，包括了操作与维护的和运行管理的两方面，从而实现有机融合并简化了运维管理工作。但同时也要更成效地对运行与作业的两方面进行监管，才能更成效改进智能变电站技术的发展，从而提升了智能变电站变电运维安全水平和技术保障能力。

4.5使用在线监控系统进行视频控制

采用在线监视系统，进行信息接收与维护监控等。通过将监测装置的电压设定至高值，能够保证整个变压器的维护与检修的稳定性，同时能够更成效地提升变压器的输电效益。针对监测体系中的一次性设施，有必要利用监测实际数据来评价设施的成效性和准确性，并通过监测平台形成的数据曲线在设施的管理、保护与监测中起到积极影响。通过网络监测系统实现视频管理，能够在不需派人去现场作业的条件下，实现远程管理，提高了智能变电站的管理效能，利用远程管理对智能变电站实施操作，推动了智能变电站的良性运转。

4.6成效记录变电站运行和维护设备的维护信息

在变电站运转保养、检查维护过程中，如出现问题，应当及时做出记录和分析，涉及设备故障的起因、故障部位、修理方式、修复结果等应当详细记载。上述记录能够作为成效的依据，为今后有关管理工作的实施进行指引。成效记载变电站操作情况与保护装置的维护信息，就可以对以后的运行情况进行佐证，并对以后的运营情况做出科学的指引。而同时对变电所操作情况进行成效记载，也可以有助于运维人员对设备状况做出评估，并对容易出现故障的地方做出合理的控制，从而提升了智能变电所的运营效益。

4.7优化故障时维护方案

4.7.1间隔合并单元故障的优化

合并单元故障须认真地结合故障现场分析，在保证故障检测精度的基础上，还须正确的诊断造成问题的原因。在系统配置合理的基础上，须针对不同模块进行分别处理，整个流程中也须认真地做好模块问题的调查研究，并采用合理的方案加以解决并且须针对母线保护装置问题进行排查，提高系统整个工作的安全性。

4.7.2终端故障的优化

智能变电站的运行过程中智能终端一旦发生故障，通常都是由开关设备重合闸而造成的后果。因此想要避免出现这种现象，就须及时加强对变电站内运行设备地跳合闸控制。在发现终端问题的同时，需要首先考察是不是由出口压板问题而引起的，从而进行问题处理；然后就须对智能终端的问题根源展开深入的探究，找出具体的问题进行处理。

4.7.3交换机故障的优化

智能变电站工作过程中也会发生换换机故障。交换机故障在一般情况下都是多类型的，所以确定起来故障原因困难得很多。在实际故障排查时，首先就须根据GOOSE的网络图做好资源的分类梳理，并且确定出交换机的种类和花色，并根据间隔交换机的故障状况来做出链路的诊断，从而适时对交换机中存在问题的环节加以解决。

5安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台

5.1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，实现数据一个中心，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。

5.2应用场所

适用于电信、金融、交通、能源、医用卫生、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。

5.3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。

5.4系统功能

5.4.1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，查询跨度可设置为月。

5.4.2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。

5.4.3变压器状态

变压器状态支持用户查询所有或某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。

5.4.4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。

5.4.5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。

5.4.6视频监控

视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中某一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。

5.4.7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采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。

5.4.8报警信息

对平台所有报警信息进行分析。

5.4.9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。

5.4.10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失及处理情况。

5.4.11APP监测

电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺失记录”、“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。

5.5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，实现数据一个中心，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
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

6结束语

综上所述，针对新形势下国家经济社会建设的高质量发展。

参考文献

[1]吴军,郑维权.智能变电站变电运维安全与设备维护探讨[J].通信电源技术,2020,37(4):244-246.

[2]刘卫权.智能变电站变电运维安全与设备维护技术[J].电子元器件与信息技术,2019,3(9):109-111.

[3]李冰.智能变电站变电运维安全与设备维护的再思考[J].国网电力

[4]安科瑞企业微电网设计与应用设计,2022,05版.

审核编辑 黄宇