智能變電站變電運維安全與設備的維護

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：由于我國當前經濟的高速發展與科技不斷進步，對供電要求進行了迅速的提升，其中用戶又對供電安全性提出了更高的需求，這就需要有關部門積極做好變電所的建設，特別針對目前智能變電站的變電運維安全與設備保護問題做出了積極成效的優化，以改進社會電能的充分供給，對用戶實現了安全高效的供電，以推動社會的健康發展。本文主要提供了智能變電站變電運維安全和設施保護與優化方面的對策，期望對推動智能變電站更良好的運營，并推動中國經濟社會的可持續發展，做出積極貢獻。

關鍵詞：智能變電站；變電；運維安全；設備維護

0 引言

科技水平的迅速成長，改進了變電站運維科技綜合能力的提高。經濟社會的高速發展，使得各個企業的日常運行管理和人們的日常生活中對電力服務的要求也在日益的提高，而以往變電站運維的傳統方法已經很明顯無法再適應現代電力系統運行的實際需求了，在這個中形勢下，智能變電站就應時而生了。但在智能變電站蓬勃發展的進程中，許多情況也伴隨發生了，從而也對變電站運維服務項目的實施產生了相應的影響，所以要求人們充分結合實際情況，選擇合理的方式來加以解決。

1智能變電站概述

智能變電站概念

智能變電站是把變電站數據的獲取、管理、傳送和輸出的全部流程由過去的虛擬數據轉變為數字信息，從而建立適應電能輸送的數據通信體系和網絡平臺。智能變電站系統內部的網絡采用了信號的傳遞與交流，隨著壓力與電流互感器電子技術的開發和智能化系統的互聯網技術的廣泛應用，推動著智能變電站的應用與開發。

智能變電站的獨特之處

智能變電站和常規變電所比較，常規的變電所更注重于是滿足資金保障以及自我發展的能力，而智能變電站則注重于滿足目標功能。在設備方面，智能變電站突出了具備更高集成化程度的智能裝置的理念。智能變電站還可增加了常規變壓器中所沒有的智慧集成功能。從整個系統角度看，智能變電站還可更好地滿足電力系統正常運行的各種工作需求，整合了電能通過網絡系統的成效傳輸，并且完成了變電所與變電站之間以及變電所與行控中心之間的協同管理和統一。智能變電站大大提升了動力系統的運行水平，智能變電站一般由二層網絡和三級結構所形成。二層網絡一般是指網站的管理平面網絡和過程級網；三級架構，指的是流程層級、機架等級，以及網站控制層級。

2智能變電站安全穩定運維的重要意義

進入二十一世紀后，中國的電能資源生產和消費均呈現了快速增長的趨勢，與電能消費水平相對應的是對電能資源的調度與管理也在逐漸提升。現在，中國的發電量與消費量較高，其中，智能變電站的運用對中國電能管理水平的提高有著重要的改進作用，并可以成效維護國家電網運營的安全和平穩。強化了智能變電所等配套設施的運維安全管理工作，對于提高供電系統的運營質量，保障電能的供應安全有著重大的作用，也可以成效防止電氣安全事故的產生，從而減少了人為的原因對電力設備造成的干擾，使變壓器的故障風險得以顯著減少。雖然智能變電站可以通過計算機技術進行高度智能化的控制，但計算機設備相比于一般的變電裝置，由于設備造價昂貴，對設備條件的要求也相對較高。一旦設施不能合理的維修保養，將導致設施的嚴重損毀，對計算機系統能力發展產生的復作用，進而影響到了整個變電所系統的運營安全，并帶來很大損失。所以，對智能變電站設施的運行保護就顯得很關鍵。需要在平時的管理中，建立科學的保養體系，同時提高專業人員的保養能力，通過經常的巡檢減少系統在工作環境中出現的問題，保證智能變電站永遠以高質量的區間工作。

3當前在智能變電站運維安全與設備維護上存在的突出問題

3.1設備管理存在問題

智能變電站設備和傳統的變電站設備之間有著很明顯的差別，主要體現在智能變電站設備中的材料應用技術含量相當高。而在智能變電站設備和傳統變電設備之間的連接配合上，因為材質構造和特點上的差異，常常會導致各個裝置間的可靠性受到影響，進而直接影響到變電裝置功能的實現。智能變電站設備中大部分都應用了電子技術，可以利用遠程的智能模塊進行電能變換，從而可以提高變電站的工作效能。不過由于電子元器件對設備工作環境影響較特殊，因此設備工作的穩定性相對較低，使用壽命也相對較短。因此，若光纖設施和變壓器的銜接不能根據技術標準進行的話，會對信息傳遞的成效性形成很大的影響，削弱設施的安全性，一旦信息出現傳遞困難，將會影響到變壓器設備的工作整體穩定性。

3.2運行管理不夠規范

智能變電站的科學技術化要求較高，對電氣設備的操作精密度也較高，在對電氣設備的操作保養過程中，須注意對操作技能人員的嚴格規范，以保持對電氣設備狀態的穩定性。因為現代智能變電設備的科學技術含量比較較高，而且工藝操作比較復雜，控制系統往往與不同裝置功能之間交叉嵌合子，從而造成了對有關技術人員的維修作業技術水平要求比較高。在對智能變電設備的日常維修過程中，有關技術人員的業務素質高低對電氣設備的正常工作狀況影響很大，若在電氣設備操作維修過程中不能及時根據運行規范對有關裝置加以規范地檢測檢查，將很易導致電氣設備操作故障的出現，從而威脅著智能變電站正常安全運行的能力。

3.3設備保密能力不夠

智能變電站設備操作的智能化，其設備之間的連接通過電信號傳遞來完成，利用電信號的傳遞使電子設備產生訊息，進而控制設備的操作。智能變電站的數據能夠在局域網絡內實現傳送，這樣數據傳送的安全性很好，能夠很大程度保證了系統的安全工作。但是在實際運行中，由于大多數智能變電站的信息傳輸技術保護能力還不夠，而且設備的保密水平也不高，因此一旦遭遇到數據入侵時，就很容易導致系統工作狀態發生異常現象，從而威脅著整個供電系統的安全性。

4加強智能變電站變電運維安全和設備維護的策略

4.1準確評估安全風險

對智能變電站的環境安全風險進行評價，就可以對智能變電所設施實施合理的保護，從而改進了智能變電站的良性運行。同時運維管理者也要積極成效地處理變電所運營和維修中的潛在環境安全隱患，因為唯有監控和防范其中的環境安全隱患，才可以成效降低潛在環境安全隱患所帶來的社會影響和經濟損失。又因為由于動力系統通常在室外，對自然環境中的危險往往無法控制，但是經過環境安全風險評價，就能夠及時地制定防范計劃，將環境危險抑制在萌芽狀態。同時維修與保養管理人員也要在平時工作中時時注意氣象變化，比如夏季暴雨等，從而盡早制定措施以保障供電系統的順利運營。實現了對變電所良好工作條件的維護，保障社會的基本電力供應，保障了人們的正常生活需求。

4.2為變電站的運行和維護創建完整的安全管理系統

為保證變電所的正常運行和維護安全，電力公司應當針對自身的特殊工作環境并根據當前的工作實際情況，對整個變電所的正常運行和維護工作建立安全管理體系，并進行成效的電力系統運維控制。安全管理體系的工作范疇和內容，要充分體現到整個變電所運行和維護工作的安全管理系統中。要制定整個供電系統工作所需要的人員、設施等有關條件，形成成效的管理制度，并實施成效的監控。加強對供電系統的調度管理監督員監督管理系統的成效執行，使得整個變電所正常運行和維護的安全管理體系貫徹整個供電系統工作，并要完善相應制度的制定。同時為提高智能變電站操作管理與技術維修的可靠性，有必要完善現行規章制度，完善智能變電站管理系統。

4.3提高運維管理人員的專業素質

在智能變電所的維修過程中，由于運行體系十分龐大，運行工作內容繁中國科技期刊數據庫工業A18雜，變電所管理工作人員的素質和專業技能水平也不盡相同。所以，很有必要對變電所運維與管理工作加以完善，做好變電所的客戶服務與保障，以增強變電所管理運維工作人員的實際能力，并充實基礎知識，以應對日益變動的外部市場條件。要不斷更新自身的技術力量。一方面做好對運維管理人員的專業化的培養，以提升其專業技能素質，適應智能變電所實際工作的要求，另一方面還應積極收集電力系統運行工作人員的改進建議，支持變電所的正常運營與維修。另外，有必要增強變電站操作和維修技術人員的現場急救意識，在出現緊急情況后，其能夠盡快做出反應，制定妥善的方案，降低安全相關問題造成的風險和給居民群體帶來的危害，從而盡快發現和處理操作的技術問題。

4.4加強對智能變電站的控制

在對智能變電運維安全和電氣設備維修管理時，還應完善對智能變電站的管理，以提升運維水平，對智能變電站實現更成效的控制。而系統管理智能變電站運營與維修的較大優點就是實現了運營與維修的良好融合。關于智能變電站的安全檢查，分為常規檢查、特別審查、常規檢測、集成檢查和異地測試等，在《智能變電站作業標準》中有規定。通過安全檢查的工作內容，包括了操作與維護的和運行管理的兩方面，從而實現有機融合并簡化了運維管理工作。但同時也要更成效地對運行與作業的兩方面進行監管，才能更成效改進智能變電站技術的發展，從而提升了智能變電站變電運維安全水平和技術保障能力。

4.5使用在線監控系統進行視頻控制

采用在線監視系統，進行信息接收與維護監控等。通過將監測裝置的電壓設定至高值，能夠保證整個變壓器的維護與檢修的穩定性，同時能夠更成效地提升變壓器的輸電效益。針對監測體系中的一次性設施，有必要利用監測實際數據來評價設施的成效性和準確性，并通過監測平臺形成的數據曲線在設施的管理、保護與監測中起到積極影響。通過網絡監測系統實現視頻管理，能夠在不需派人去現場作業的條件下，實現遠程管理，提高了智能變電站的管理效能，利用遠程管理對智能變電站實施操作，推動了智能變電站的良性運轉。

4.6成效記錄變電站運行和維護設備的維護信息

在變電站運轉保養、檢查維護過程中，如出現問題，應當及時做出記錄和分析，涉及設備故障的起因、故障部位、修理方式、修復結果等應當詳細記載。上述記錄能夠作為成效的依據，為今后有關管理工作的實施進行指引。成效記載變電站操作情況與保護裝置的維護信息，就可以對以后的運行情況進行佐證，并對以后的運營情況做出科學的指引。而同時對變電所操作情況進行成效記載，也可以有助于運維人員對設備狀況做出評估，并對容易出現故障的地方做出合理的控制，從而提升了智能變電所的運營效益。

4.7優化故障時維護方案

4.7.1間隔合并單元故障的優化

合并單元故障須認真地結合故障現場分析，在保證故障檢測精度的基礎上，還須正確的診斷造成問題的原因。在系統配置合理的基礎上，須針對不同模塊進行分別處理，整個流程中也須認真地做好模塊問題的調查研究，并采用合理的方案加以解決并且須針對母線保護裝置問題進行排查，提高系統整個工作的安全性。

4.7.2終端故障的優化

智能變電站的運行過程中智能終端一旦發生故障，通常都是由開關設備重合閘而造成的后果。因此想要避免出現這種現象，就須及時加強對變電站內運行設備地跳合閘控制。在發現終端問題的同時，需要首先考察是不是由出口壓板問題而引起的，從而進行問題處理；然后就須對智能終端的問題根源展開深入的探究，找出具體的問題進行處理。

4.7.3交換機故障的優化

智能變電站工作過程中也會發生換換機故障。交換機故障在一般情況下都是多類型的，所以確定起來故障原因困難得很多。在實際故障排查時，首先就須根據GOOSE的網絡圖做好資源的分類梳理，并且確定出交換機的種類和花色，并根據間隔交換機的故障狀況來做出鏈路的診斷，從而適時對交換機中存在問題的環節加以解決。

5安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺

5.1概述

基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

5.2應用場所

適用于電信、金融、交通、能源、醫用衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。

5.3系統結構

系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。

感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。

傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。

應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。

展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。

5.4系統功能

5.4.1用能月報

用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設置為月。

5.4.2站點監測

站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。

5.4.3變壓器狀態

變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

5.4.4運維

運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。

5.4.5配電圖

配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關狀態、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。

5.4.6視頻監控

視頻監控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

5.4.7電力運行報表

電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。

5.4.8報警信息

對平臺所有報警信息進行分析。

5.4.9任務管理

任務管理頁面可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。

5.4.10用戶報告

用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發現的各類缺失及處理情況。

5.4.11APP監測

電力運維手機支持“監控系統”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”、“缺失記錄”、“文檔管理”和“用戶報告”七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環比、電能質量、各種事件報警查詢，設備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。

5.5系統硬件配置

應用場合	型號	外觀圖	型號、規格
變電所運維云平臺	AcrelCloud-1000

	AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
網關	ANet-2E4SM

	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。
擴展模塊ANet-485	M485模塊：4路光耦隔離RS485
擴展模塊ANet-M4G	M4G模塊：支持4G全網通
中壓進線	AM6-L

	三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護
APM810

	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示；
中壓進線	APView500		相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。
中壓饋線	AM6-L

	三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護
APM810

	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示；
低壓進線	AEM96

	三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結露
低壓出線	AEM72

	三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級
ADW300

	三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級
無線測溫	ATE-400		合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米
ATC-600		兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸的數據，1路485,2路報警出口。
環境溫濕度	WHD

	WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和濕度調節控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH
水浸傳感器	RS-SJ-*-2		接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點。
攝像機	CS-C5C-3B1WFR		支持720P高清圖像，*高支持分辨率可達到130萬像素（1280*960)內置麥克風與揚聲器具有語音雙向對講功能，支持螢石云互聯網服務，通過手機、PC等終端實現遠程互動和視頻觀看。
煙霧傳感器	BRJ-307		光電式煙霧傳感：電源正極（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點
門禁	MC-58(常開型）

	常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度，干接點輸出。
配套附件	ARTU-K16		常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
KDYA-DG30-24K		輸出DC24V;24V電源

6結束語

綜上所述，針對新形勢下國家經濟社會建設的高質量發展。

參考文獻

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[3]李冰.智能變電站變電運維安全與設備維護的再思考[J].國網電力

[4]安科瑞企業微電網設計與應用設計,2022,05版.

審核編輯 黃宇