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安科瑞電氣股份有限公司

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【摘要】本文針對電氣化鐵路牽引變電所二次設備運維現(xiàn)狀，分析了基于現(xiàn)狀可采取的運維智能化改進措施，對未來基于智能牽引變電所的二次設備智能運維發(fā)展方向進行展望，為牽引變電所二次設備智能運維研究提供思路。同時引入安科瑞變電所運維云平臺，平臺關注解決智能運維相關難題,運用物聯(lián)網(wǎng)和信息技術,開發(fā)了一套對變配電站進行智能化運維管理的系統(tǒng),其對變配電站的電氣設備、環(huán)境狀況進行不間斷的智能監(jiān)控與故障預警,，實現(xiàn)在線監(jiān)測、遠程管理、用能分析、運維調(diào)度、聯(lián)動控制和月度報告等功能，為用戶提供變配電站智能化運維管理系統(tǒng)方案。

【關鍵詞】牽引變電所；智能運維；云平臺；二次設備；

1引言

       近幾年，我國高速鐵路發(fā)展迅速，在鐵路發(fā)展速度及在建規(guī)模、系統(tǒng)技術性、運營里程、運營速度等方面均在發(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)也對牽引供電系統(tǒng)**及可靠性提出了更為嚴峻的挑戰(zhàn)。牽引變電所作為動車組運行的動力源，其供電系統(tǒng)的**可靠對整個高鐵系統(tǒng)的可靠運行至關重要。牽引變電所的二次設備主要用于保障牽引供電系統(tǒng)**可靠運行，包括：繼電保護裝置、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、測量、 監(jiān)測和控制一次設備。在一次設備發(fā)生故障或其他異常運行情況時，二次設備保護一次設備的運行，并迅速**或隔離故障。如果無法及時監(jiān)測到二次設備的故障，一次系統(tǒng)發(fā)生故障時將無法及時有效地對其進行保護，給一次設備的運行**帶來威脅，影響牽引供電系統(tǒng)運行的可靠性。此外，如果二次設備本身出現(xiàn)故障，可能引起保護誤動作等問題，中斷一次設備的正常運行，也將影響整個牽引供電系統(tǒng)的可靠性。為此，電力行業(yè)在智能變電所方向不斷探究，漸漸推出很多針對智能變電站二次設備運維的研究成果，運維技術與建設方案。

2 運維現(xiàn)狀

       智能牽引變電所即將在高速鐵路普及，其二次設備的智能運維研究已勢在必行。對于智能牽引變電所，獨立的運維管理平臺的設置不可或缺。對于智能二次設備，可采用在線監(jiān)測設備，通過在線監(jiān)測設備采集二次設備的運行狀態(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)測對象包括現(xiàn)場采集網(wǎng)絡配置和設備實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，現(xiàn)場采集網(wǎng)絡配置信息包括智能電子設備配置信息及二次系統(tǒng)網(wǎng)絡配置信息等，設備實時數(shù)據(jù)監(jiān)測是在二次設備運行過程中實時采集獲得的數(shù)據(jù)。智能網(wǎng)關即可實現(xiàn)上述功能。在規(guī)定時間段內(nèi)，若二次設備的某項運行狀態(tài)指標處于非正常范圍，則表明該設備處于不健康運行狀態(tài)，由于二次設備的冗余設計，設備未出現(xiàn)故障情況，但在線監(jiān)測系統(tǒng)仍會發(fā)出告警。若工作人員能夠及時對告警設備進行維護，將大大降低二次系統(tǒng)設備的故障率。通過在線監(jiān)測設備對二次系統(tǒng)設備進行狀態(tài)評估，針對非健康運行設備進行維護，不僅能夠提高二次系統(tǒng)運行的可靠性，也將提高工作人員的檢修效率。 除了現(xiàn)場配置配電環(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)絡報文解析、臺賬檔案管理等，這些基于數(shù)字化變電站的二次回路運維手段已經(jīng)成熟，且與于同樣基于IEC 61850標準的智能牽引變電所通用。

3 安科瑞變電所運維云平臺整體方案

       AcrelCloud-1000變電所運維云平臺，利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)通信技術、云計算、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**的變電所線上線下運維監(jiān)控服務。

       平臺使用高算力邊緣計算網(wǎng)關將智能儀表與傳感器采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一化、標準化處理后以有線/無線的網(wǎng)絡傳輸模式上傳到云服務器統(tǒng)一存儲。通過平臺提供的電能實時監(jiān)測、用能情況分析、設備精益管理、任務運維調(diào)度、月度報表展示、環(huán)境視頻監(jiān)控等功能，可協(xié)助用戶達到分析變電所運行環(huán)境、減少故障停電時間、保障電網(wǎng)穩(wěn)定供電與設備**運行的目的。

       AcrelCloud-1000變電所運維平臺采用分層分布式結構進行設計，系統(tǒng)拓撲結構如下：

       變配電室裝設一套智能網(wǎng)關，采集變電室智能設備的數(shù)據(jù)，經(jīng)過協(xié)議轉換、壓縮加密后定時上傳或觸發(fā)式上傳平臺，平臺可完成對變配電室內(nèi)所有智能設備完成數(shù)據(jù)交換，能實時監(jiān)測變電站內(nèi)變壓器、斷路器等重要運行設備的運行狀態(tài)；實時監(jiān)測變配電室內(nèi)各回路的運行數(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(xiàn)場智能網(wǎng)關RS485端口。

      傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關和交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過交換機把數(shù)據(jù)上傳至指定的服務器端口，網(wǎng)絡故障時數(shù)據(jù)可存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

       應用層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，若變電所數(shù)量小于30個則應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器可以合一配置。服務器須具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關主動傳送過來的數(shù)據(jù)。

       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。

4 核心功能

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，大查詢跨度為月。

站點監(jiān)測

       站點監(jiān)測包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、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站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

運維界面

       運維界面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。

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

視頻監(jiān)控

       視頻監(jiān)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(nèi)視頻信息。

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指定采集間隔運行參數(shù)和電能抄表的實時值及平均值行統(tǒng)計。

報警信息

       對平臺所有報警信息進行分析。

任務管理

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

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(shù)據(jù)，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報警事件等進行統(tǒng)計分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。

APP監(jiān)測

       電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設備檔案”、“待辦事項”、“巡檢記錄”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶報告”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.適用產(chǎn)品

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