安科瑞 陳聰
安科瑞電力改造監(jiān)控云平臺(tái)
【摘要】隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，依托自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)，可減少變電所值班運(yùn)行人員的需求，有助于減少企業(yè)對(duì)10KV級(jí)變電所的運(yùn)維成本。通過(guò)對(duì)原有人值班變電所的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的升級(jí)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工對(duì)變電所進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)異常故障進(jìn)行在線報(bào)警提升供配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全和可靠性。本文基于此背景，對(duì)原人工值班變電所改造為無(wú)人值守變電所的可行性進(jìn)行研究分析，其中對(duì)技術(shù)改造方案和經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行具體闡述。
【關(guān)鍵詞】無(wú)人值守；10KV；變電所
一、變電所相關(guān)理論基礎(chǔ)
1.變電所概述
變電所是指在電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所。變電所按照運(yùn)行模式分為有人值守變電所和無(wú)人值守變電所。
原變電所運(yùn)行規(guī)范要求，在10KV及以上帶高壓變電所至少有一人在崗24小時(shí)值班。而大型企業(yè)因用電負(fù)荷較大，多數(shù)中大型企、事業(yè)單位等均自行建設(shè)有10KV及以上變電所。
2.無(wú)人值守變電所概述
變電所內(nèi)不設(shè)置固定運(yùn)行、維護(hù)值班人員，運(yùn)行監(jiān)測(cè)主要由遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行，設(shè)備采取定期巡視維護(hù)的變電所稱為無(wú)人值守變電所。
3.無(wú)人值守變電所的標(biāo)準(zhǔn)與特點(diǎn)
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，智能變電站是采用、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備。全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能。
二、無(wú)人值守變電所項(xiàng)目建設(shè)分析
1.案列工廠變電所運(yùn)行現(xiàn)狀
為了了解企業(yè)級(jí)變電所運(yùn)行現(xiàn)狀，在本地區(qū)根據(jù)用電量和企業(yè)性質(zhì)等綜合分析后，按中位數(shù)原則選取大連市甘井子區(qū)某中等規(guī)模機(jī)械加工工廠進(jìn)行分析。該工廠設(shè)有10KV總變電所一座，為整個(gè)廠區(qū)5個(gè)車(chē)間、1棟辦公大樓、兩棟庫(kù)房供配電。變電所內(nèi)設(shè)兩臺(tái)容量為1250KVA干式變壓器。該變電所建于2000年，2002年投入運(yùn)行已運(yùn)行18年。投入運(yùn)行至今未進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)升級(jí)改造。變電所內(nèi)所有各種電氣設(shè)備、開(kāi)關(guān)、監(jiān)控系統(tǒng)均為上世紀(jì)末產(chǎn)品。電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的為“電力規(guī)約-1"，該系統(tǒng)軟件已淘汰多年，現(xiàn)故障頻發(fā)復(fù)價(jià)值。
目前該變電所配備專職運(yùn)行人員6人，班組長(zhǎng)一人組員五人。兩人一班，一班24小時(shí)，實(shí)行上一休二的排班制度。該班組負(fù)責(zé)變電所內(nèi)設(shè)備日常管理運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、每日用電量數(shù)據(jù)抄表記錄等工作。
2.無(wú)人化必要性和可行性分析
2.1變電所無(wú)人化現(xiàn)狀
我國(guó)從60年代開(kāi)始對(duì)無(wú)人值守變電所開(kāi)始試點(diǎn)工作，80年代開(kāi)始推廣，目前城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)無(wú)人值守已經(jīng)被廣泛推廣運(yùn)行。
目前國(guó)網(wǎng)供電公司，采用多站集中管理方式運(yùn)行。例如在某供電區(qū)域內(nèi)66KV高壓站設(shè)置監(jiān)控總站，下轄多個(gè)10KV變電所。10KV變電所站內(nèi)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)自動(dòng)化儀表和監(jiān)視系統(tǒng)，遠(yuǎn)程通信上傳至監(jiān)控總站在線監(jiān)測(cè)。10KV配電站均無(wú)人化管理，現(xiàn)場(chǎng)管理和維護(hù)由各供電公司配電班負(fù)責(zé)定期巡視管理。
2.2可行性分析
從技術(shù)角度分析：多數(shù)企業(yè)級(jí)變電所多為單體10KV變電所，所以無(wú)法按照供電公司設(shè)置集中總站進(jìn)行多級(jí)管理。且要達(dá)到變電所無(wú)人化需要滿足遙控、遙信、遙測(cè)、遙視四遙功能。在如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化采集儀表技術(shù)的快速發(fā)展，可在底層采用自動(dòng)化儀表采集相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)、通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)音視頻數(shù)據(jù)、通過(guò)通信傳輸層將數(shù)據(jù)上傳至云端Web端或APP端對(duì)變電所運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，同時(shí)在變電所高低也配電柜內(nèi)安裝PLC的IO接口搭配帶遙控塑殼斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。整體架構(gòu)圖如下圖所示：
經(jīng)濟(jì)效益角度分析：對(duì)企業(yè)而言無(wú)人值守直接效益是可以減少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的配置數(shù)量，降低工廠為此付出的人工成本和潛在的管理成本，在縮減人工成本支出的同時(shí)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
原有人值守變電所改造為無(wú)人值守變電所后，通過(guò)的自動(dòng)化儀表，因數(shù)據(jù)采集記錄能力提升實(shí)時(shí)采集，且數(shù)據(jù)采集也更為全面。豐富詳實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將采集數(shù)據(jù)可視化后可為工廠的生產(chǎn)成本考核提供有力的數(shù)據(jù)支撐。尤其在成本管理、節(jié)能管理等方面有助于工廠降低成本，同時(shí)有助于為工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型做好基礎(chǔ)支撐。
3.項(xiàng)目建設(shè)成本和收益
為能夠更進(jìn)一步對(duì)企業(yè)級(jí)10KV變電所改造為無(wú)人值守模式的投資合理性分析，決策風(fēng)險(xiǎn)控制和效益評(píng)估提供可靠依據(jù)和直觀的數(shù)據(jù)對(duì)比。以前后對(duì)比法為基礎(chǔ)，采用全壽命周期成本理論，分析該項(xiàng)目全壽命成本結(jié)構(gòu)。
目前該變電所6人運(yùn)行班組，2019年度發(fā)放工資及其保險(xiǎn)福利等綜合成本費(fèi)用近60萬(wàn)元。暫不考慮工人工資增長(zhǎng)及其因素造成的成本上升，后續(xù)均固定按照2019年度綜合成本計(jì)算。根據(jù)目前社會(huì)主流配電系統(tǒng)發(fā)展情況和自動(dòng)化技術(shù)的迭代速度綜合考慮，暫對(duì)改造后的無(wú)人值守系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)壽命按照20年估算。結(jié)合市場(chǎng)調(diào)研情況，該所無(wú)人化改造預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)需要57萬(wàn)元。
壽命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益分析表：
綜上所述，該工廠對(duì)變電所進(jìn)行無(wú)人化改造后按照20年經(jīng)濟(jì)壽命周期計(jì)算，無(wú)人值守方案可為該工廠節(jié)約成本1212-64=1148萬(wàn)元。
三、無(wú)人值守變電所建設(shè)管理工作分析
1.項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化管理
在建設(shè)過(guò)程中需依據(jù)國(guó)家和電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)遵循DL5009.3-1997《電力建設(shè)安全規(guī)程(變電所部分)》、GB/T30155-2013《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、DL\T550《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化管理規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在儀表和設(shè)備選型上優(yōu)先選擇，技術(shù)、通用性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定的品牌。
2.無(wú)人值守運(yùn)行制度管理
建成后主要參照《國(guó)家電網(wǎng)公司無(wú)人值守變電站運(yùn)維管理規(guī)定》、《遼寧省35KV以下電力用戶變電所運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》、GB∕T37136-《電力用戶供配電設(shè)施運(yùn)行維護(hù)規(guī)范》為主要參考依據(jù)，并結(jié)合工廠內(nèi)部人員組織架構(gòu)情況編制無(wú)人值守變電所運(yùn)維管理規(guī)定。取消專職運(yùn)維崗位后，可考慮由相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員或維護(hù)人員兼職負(fù)責(zé)變電所遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。結(jié)合上述規(guī)范要求，對(duì)無(wú)人值守變電所進(jìn)行定期巡視。并根據(jù)設(shè)備壽命和保養(yǎng)周期，開(kāi)展定期巡檢維保工作。
四、安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺(tái)介紹
1.云平臺(tái)架構(gòu)
我司的運(yùn)維平臺(tái)綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測(cè)溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門(mén)磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場(chǎng)的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺(tái)。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí)無(wú)人值守，監(jiān)測(cè)各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員手機(jī)上，并通過(guò)GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過(guò)程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開(kāi)展做準(zhǔn)備。
2.平臺(tái)功能
3.平臺(tái)配置方案
4.平臺(tái)價(jià)值
為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)。
將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度；
響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開(kāi)展做準(zhǔn)備；
為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；
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