安科瑞變電所智能運(yùn)維在鐵路牽引的研究

時(shí)間：2022-9-30閱讀：894

周穎

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

【摘要】本文針對(duì)電氣化鐵路牽引變電所二次設(shè)備運(yùn)維現(xiàn)狀，分析了基于現(xiàn)狀可采取的運(yùn)維智能化改進(jìn)措施，對(duì)未來(lái)基于智能牽引變電所的二次設(shè)備智能運(yùn)維發(fā)展方向進(jìn)行展望，為牽引變電所二次設(shè)備智能運(yùn)維研究提供思路。同時(shí)引入安科瑞變電所運(yùn)維云平臺(tái)，平臺(tái)關(guān)注解決智能運(yùn)維相關(guān)難題,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù),開發(fā)了一套對(duì)變配電站進(jìn)行智能化運(yùn)維管理的系統(tǒng),其對(duì)變配電站的電氣設(shè)備、環(huán)境狀況進(jìn)行不間斷的智能監(jiān)控與故障預(yù)警,，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程管理、用能分析、運(yùn)維調(diào)度、聯(lián)動(dòng)控制和月度報(bào)告等功能，為用戶提供變配電站智能化運(yùn)維管理系統(tǒng)方案。

【關(guān)鍵詞】牽引變電所；智能運(yùn)維；云平臺(tái)；二次設(shè)備；

1引言

近幾年，我高速鐵路發(fā)展迅速，在鐵路發(fā)展速度及在建規(guī)模、系統(tǒng)技術(shù)性、運(yùn)營(yíng)里程、運(yùn)營(yíng)速度等方面均在發(fā)展。高鐵的發(fā)展為人們的出行提供了便利，但如此大規(guī)模的高速鐵路網(wǎng)也對(duì)牽引供電系統(tǒng)安全及可靠性提出了為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。牽引變電所作為動(dòng)車組運(yùn)行的動(dòng)力源，其供電系統(tǒng)的安全可靠對(duì)整個(gè)高鐵系統(tǒng)的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。牽引變電所的二次設(shè)備主要用于保障牽引供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，包括：繼電保護(hù)裝置、變壓器二次回路、電流互感器二次回路、故障錄波系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、二次絕緣監(jiān)控等，其主要功能是保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)測(cè)和控制一次設(shè)備。在一次設(shè)備發(fā)生故障或其他異常運(yùn)行情況時(shí)，二次設(shè)備保護(hù)一次設(shè)備的運(yùn)行，并迅速消除或隔離故障。如果無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)到二次設(shè)備的故障，一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)將無(wú)法及時(shí)有效地對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，給一次設(shè)備的運(yùn)行安全帶來(lái)威脅，影響牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。此外，如果二次設(shè)備本身出現(xiàn)故障，可能引起保護(hù)誤動(dòng)作等問(wèn)題，中斷一次設(shè)備的正常運(yùn)行，也將影響整個(gè)牽引供電系統(tǒng)的可靠性。為此，電力行業(yè)在智能變電所方向不斷探究，漸漸推出很多針對(duì)智能變電站二次設(shè)備運(yùn)維的研究成果，運(yùn)維技術(shù)與建設(shè)方案。

2 運(yùn)維現(xiàn)狀

智能牽引變電所即將在高速鐵路普及，其二次設(shè)備的智能運(yùn)維研究已勢(shì)在必行。對(duì)于智能牽引變電所，獨(dú)立的運(yùn)維管理平臺(tái)的設(shè)置。對(duì)于智能二次設(shè)備，可采用在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備采集二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，并將信息發(fā)送至變電所調(diào)度區(qū)。智能牽引變電所二次系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象包括現(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)配置和設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)采集網(wǎng)絡(luò)配置信息包括智能電子設(shè)備配置信息及二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置信息等，設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是在二次設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)采集獲得的數(shù)據(jù)。智能網(wǎng)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)上述功能。在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)，若二次設(shè)備的某項(xiàng)運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)處于非正常范圍，則表明該設(shè)備處于不健康運(yùn)行狀態(tài)，由于二次設(shè)備的冗余設(shè)計(jì)，設(shè)備未出現(xiàn)故障情況，但在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍會(huì)發(fā)出告警。若工作人員能夠及時(shí)對(duì)告警設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，將大大降低二次系統(tǒng)設(shè)備的故障率。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)二次系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，針對(duì)非健康運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，不僅能夠提高二次系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，也將提高工作人員的檢修效率。除了現(xiàn)場(chǎng)配置配電環(huán)境的智能化，軟件方面也可借鑒電力行業(yè)的研究成果，包括二次回路的可視化、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文解析、臺(tái)賬檔案管理等，這些基于數(shù)字化變電站的二次回路運(yùn)維手段已經(jīng)成熟，且與于同樣基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的智能牽引變電所通用。

3 安科瑞變電所運(yùn)維云平臺(tái)整體方案

AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)，利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等多種信息化手段和綜合管理策略為用戶提供安全的變電所線上線下運(yùn)維監(jiān)控服務(wù)。

平臺(tái)使用高算力邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將智能儀表與傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化處理后以有線/無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)傳輸模式上傳到云服務(wù)器統(tǒng)一存儲(chǔ)。通過(guò)平臺(tái)提供的電能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、用能情況分析、設(shè)備精益管理、任務(wù)運(yùn)維調(diào)度、月度報(bào)表展示、環(huán)境視頻監(jiān)控等功能，可協(xié)助用戶達(dá)到分析變電所運(yùn)行環(huán)境、減少故障停電時(shí)間、保障電網(wǎng)穩(wěn)定供電與設(shè)備安全運(yùn)行的目的。

AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

變配電室裝設(shè)一套智能網(wǎng)關(guān)，采集變電室智能設(shè)備的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換、壓縮加密后定時(shí)上傳或觸發(fā)式上傳平臺(tái)，平臺(tái)可完成對(duì)變配電室內(nèi)所有智能設(shè)備完成數(shù)據(jù)交換，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變配電室內(nèi)各回路的運(yùn)行數(shù)據(jù)及環(huán)境溫度等數(shù)字量；通訊管理單元與廠內(nèi)局域網(wǎng)連接，把數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)界面。

系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)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(jiān)測(cè)裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過(guò)RS485總線接入現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。

傳輸層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)交換機(jī)把數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個(gè)則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器須具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。

展示層：用戶通過(guò)手機(jī)、平板、電腦等多終端的方式訪問(wèn)平臺(tái)信息。

4 核心功能

用能月報(bào)

用能月報(bào)支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號(hào)等查詢所管理站所的用電量，大查詢跨度為月。

站點(diǎn)監(jiān)測(cè)

站點(diǎn)監(jiān)測(cè)包括概況、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時(shí)用電曲線、用電概況。

變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個(gè)站所的變壓器功率、負(fù)荷率、等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負(fù)荷率、功率等升、降序。

運(yùn)維界面

運(yùn)維界面展示當(dāng)用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

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(guān)狀態(tài)、電流等運(yùn)行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)查詢。

視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)實(shí)時(shí)畫面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

電力運(yùn)行報(bào)表

電力運(yùn)行報(bào)表顯示選定站所選定設(shè)備各回路采集間隔運(yùn)行參數(shù)和電能抄表的實(shí)時(shí)值及平均值行統(tǒng)計(jì)。

報(bào)警信息

對(duì)平臺(tái)所有報(bào)警信息進(jìn)行分析。

任務(wù)管理

任務(wù)管理頁(yè)面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。

APP監(jiān)測(cè)

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項(xiàng)"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶報(bào)告"七大模塊，支持一次圖、需量、值、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報(bào)告、文檔管理等。