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无人值守变电站智慧运维建设方案研究

李春富 杨成会 刘寿光 宋啟能

云南电网有限责任公司文山供电局,云南文山,663000

摘要: 为提高运维效率,降低电网运维成本,国内各供电公司变电站正朝着无人值守的模式发展。虽然现代电气自动化技术和远程检测技术已经非常成熟,基本满足对无人值守变电站的站内设备远程监控,但是仍存在因为设备故障或隐患发现不及时,导致变压器等设备损毁,甚至造成严重后果的情况。
关键词: 无人值守;变电站;智慧运维;建设方案
DOI:10.12721/ccn.2023.157047
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1无人值守变电站的特点

无人值守变电站,故名思意就是不需要或者减少了人力的参与,而相应的技术手段增多。第一,电子互感器的应用。电子互感器能够对数字信号进行传输,避免了二次接线的复杂性,大大减少了维护工作量,提高了信息的共享率。第二,智能设备开关。安装在电柜内的智能装置实现了设备操作的一体化和数字化,提高了工作效率。第三,在线检测和专家修复系统的应用。它们能够提高了信息采集率,提高了信号传输的稳定性,能够在第一时间完成维护任务。另外,智能交直流一体化电源系统和智能巡检系统的联合也实现了变电站的智能化管理,减少了人力巡视的工作量,而且还能够自动报警,自动弹出故障画面、分析故障数据。

2变电站无人值守的现状

某地铁已在多个主变电站形成了无人值守的运维模式。在该模式下,站内巡检工作主要利用两类终端监测设备,即远程巡视终端和监控摄像机。远程巡视终端用于采集和识别设备间开关柜的表计读数、开关位置、指示灯状态等信息,以及设备间环境的巡视,代替人工巡检。而监控摄像机用于实时监控房间内环境情况和查看设备开关位置和指示灯状态等,代替人工巡检,实现变电所无人值守。

另外,设备的状态监测也是无人值守的一项重要组成部分。通过对无人值班变电站设备状态的检测与管理,可在设备检测的同时,完成可靠性评估,对变电站正常运转有着显著的促进作用。在发生故障时,检修人员可利用全方位的状态监测数据,寻找异常特征数据,节省了时间。因此,新模式的运行对于指导应急抢修有着重要意义:如现场下载故障录波改为在线读取录波数据、拆开设备寻找故障模块变为远程遥信故障信息、局部放电问题难以排摸变成可以在线精准定位。同时,数据的在线监测将逐步变革运行检修模式,传统的计划性运检模式将变化为基于设备状态的运检模式,由此将进一步精简无人值守的人力成本,优化人员结构,提高生产组织效率。

3无人值守变电站智慧运维建设

3.1智慧传感器

除了变电站一次设备监控外,二次设备的正常运行也是重点监视的对象,常规的机房动环监测系统对机房温湿度、水浸等参数进行实时监控,但是缺少对机房环境的洁净度、噪声、振动等参数的监测。参照GB50174—2008《电子信息系统机房设计规范》,对机房、机柜微环境采用物联网智慧传感器,基于MEMS(微机电系统)技术,单支传感器内置多种特征采集芯片,可同时进行温湿度、噪声、气压、TVOC(总挥发性有机化合物)、振动、照度等特征采集。采用先进的集成电路模块,内置边缘算法,传感器端进行单个特征提取、过滤、转换以及多数据耦合分析,全数字输出数据,并具备强大边缘计算能力,减轻智慧运维平台数据的采集和计算量。

3.2完善遥视措施

按照规程规定,110kV变电站应装设图像安全监视系统,视频信号应上传至远方监控中心;同时应具有与火灾和防盗报警联动功能,并能在远方监控中心实现画面切换。目前有部分无人值守变电站安装了视频监控系统,但效果不理想,正在通过企业智能化升级方案逐年完善光纤通道。

3.3运维人员联动

平台投入使用后,每个监测子系统都会为运维人员提供便利,实现无人变电站的无忧环境。充分利用运维平台一体化监控的优势,重新调整设置运维部门和生产班组人员的岗位和职责,使其原来的单一专业职责向多职能监控转型。岗位职责的复合进一步减少了控制中心及各线路配置的班组值守人员,同时实现了对人员架构的优化。另外,监测数据的分析利用,使设备维修逐步从计划修向状态修转变,抢修时效也将得到进一步提高,有利于降低超大规模网络化运维的人力成本。

(1)优化转型变电运修多职能队伍建设。

(1)在全网络推行小班化和多职能维修班组,提高员工故障排出处置能力。(2)推动运行专业人员向两大检修专业和项目管理团队的转型和人才的储备。

(2)形成生产管理效率提升的主要抓手。(1)精简一线部门管理层级,推进现场的扁平化管理。(2)建设“生产管理平台”,将计划、工单、故障、员工绩效等全面融入信息数字化管理。

(3)建立接触网专业强基固本的生产模式。(1)摸索寻找规律,建立接触网(轨)设备科学的集中修模式。(2)触网悬挂监测、离线手推式接触网(轨)数据静态检测进一步替代人工巡检,加强触网运行可靠性。

3.4积极提高无人值守变电站的自动化程度

无人值守变电站以设备系统及其有关指令代替了人力,对系统的稳定性、安全性要求较高。否则,一旦发出错误指令将造成损失。因此,应根据无人值守变电站的具体职能和当地的自然环境对设备和系统进行调试,尽力提高系统的自动化程度,并定期升级系统。

3.5智能机器人

智能机器人是一项应用范围广、十分成熟的巡检技术,早在上世纪80年代欧美发达国家就开启了电力巡线机器人的研究,经过40年多的发展,国内智能机器人的使用场景和机器人的远程控制、多传感器信息融合、导航定位、图像识别、红外检测、视频采集等技术都得到了验证。

实现无人值守变电站的全方位监控,智能机器人的应用是必选项。相较于人工巡检,机器人有着先天的优势,能够实现全天候的巡检工作,巡检过程中的所有路线、隐患等数据,都可以通过音频、视频、图像等方式进行保存,便于运维人员的随时调阅。

通过机器人可以识别开关设备类型:空气开关、红绿开关、旋钮开关等;仪表设备:数字仪表、普通仪表和横向指针仪表;保护压板设备:投退保护压板、方形保护压板和圆点保护压板;指示灯设备:红色指示灯、黄绿指示灯、文字指示灯等。对于机器人的视觉盲区,可以通过加装反光镜的方式进行弥补。

平台同时提供多种巡检模式,如周期巡检、设备联动巡检、特定设备巡检等。对机器人识别出的故障信息,平台能够自动生成巡检报告,并将巡检过程中的视频、图像进行存储,经过人工确认后自动生成缺陷记录,并触发工单消缺流程。

结论

全国各地的无人值守变电站智慧运维建设正在如火如荼的展开,已经成为近年的项目建设重点,但是差异化和侧重点差别较大,尚未形成强制性的行业标准。本文从智慧传感器、智能机器人、视频分析等方面进行介绍,全面描述了无人值守变电站智慧运建设的重点和方向。

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