胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

【摘要】：隨著(zhù)現代自動(dòng)化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，依托自動(dòng)化數據采集和分析技術(shù)，可減少變電所值班運行人員的需求，有助于減少企業(yè)對10KV級變電所的運維成本。通過(guò)對原有人值班變電所的數據采集系統和在線(xiàn)監測系統的升級，可以代替傳統人工對變電所進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監測，并對異常故障進(jìn)行在線(xiàn)報警提升供配電系統的運行安全和可靠性。本文基于此背景，對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，其中對技術(shù)改造方案和經(jīng)濟效益等進(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

1.變電所概述

變電所是指在電力系統中對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。

原變電所運行規范要求，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)因用電負荷較大，多數中大型企、事業(yè)單位等均自行建設有10KV及以上變電所。

2.無(wú)人值守變電所概述

變電所內不設置固定運行、維護值班人員，運行監測主要由遠程控制端進(jìn)行，設備采取定期巡視維護的變電所稱(chēng)為無(wú)人值守變電所。

3.無(wú)人值守變電所的標準與特點(diǎn)

根據國家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導則》，智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備。全站信息數字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò )化、信息共享標準化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能。

二、無(wú)人值守變電所項目建設分析

1.案列工廠(chǎng)變電所運行現狀

為了了解企業(yè)級變電所運行現狀，在本地區根據用電量和企業(yè)性質(zhì)等綜合分析后，按中位數原則選取大連市甘井子區某中等規模機械加工工廠(chǎng)進(jìn)行分析。該工廠(chǎng)設有10KV總變電所一座，為整個(gè)廠(chǎng)區5個(gè)車(chē)間、1棟辦公大樓、兩棟庫房供配電。變電所內設兩臺容量為1250KVA干式變壓器。該變電所建于2000年，2002年投入運行已運行18年。投入運行至今未進(jìn)行相應技術(shù)升級改造。變電所內所有各種電氣設備、開(kāi)關(guān)、監控系統均為上世紀末產(chǎn)品。電力數據采集系統使用的為“電力規約-1"，該系統軟件已淘汰多年，現故障頻發(fā)無(wú)X復價(jià)值。

目前該變電所配備專(zhuān)職運行人員6人，班組長(cháng)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。該班組負責變電所內設備日常管理運行、設備狀態(tài)監測、每日用電量數據抄表記錄等工作。

2.無(wú)人化必要性和可行性分析

2.1變電所無(wú)人化現狀

我國從60年代開(kāi)始對無(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)和農網(wǎng)無(wú)人值守已經(jīng)被廣泛推廣運行。

目前國網(wǎng)供電公司，采用多站集中管理方式運行。例如在某供電區域內66KV高壓站設置監控總站，下轄多個(gè)10KV變電所。10KV變電所站內運行數據通過(guò)自動(dòng)化儀表和監視系統，遠程通信上傳至監控總站在線(xiàn)監測。10KV配電站均無(wú)人化管理，現場(chǎng)管理和維護由各供電公司配電班負責定期巡視管理。

2.2可行性分析

從技術(shù)角度分析：多數企業(yè)級變電所多為單體10KV變電所，所以無(wú)法按照供電公司設置集中總站進(jìn)行多級管理。且要達到變電所無(wú)人化需要滿(mǎn)足遙控、遙信、遙測、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)運行數據、通過(guò)現場(chǎng)攝像頭采集現場(chǎng)音視頻數據、通過(guò)通信傳輸層將數據上傳至云端Web端或APP端對變電所運行狀況進(jìn)行遠程在線(xiàn)監控，同時(shí)在變電所高低也配電柜內安裝PLC的IO接口搭配帶遙控塑殼斷路器實(shí)現遠程遙控。整體架構圖如下圖所示：

經(jīng)濟效益角度分析：對企業(yè)而言無(wú)人值守直接效益是可以減少現場(chǎng)運行人員的配置數量，降低工廠(chǎng)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)先進(jìn)的自動(dòng)化儀表，因數據采集記錄能力提升實(shí)時(shí)采集，且數據采集也更為全面。豐富詳實(shí)的數據結合數據分析技術(shù)，將采集數據可視化后可為工廠(chǎng)的生產(chǎn)成本考核提供有力的數據支撐。尤其在成本管理、節能管理等方面有助于工廠(chǎng)降低成本，同時(shí)有助于為工廠(chǎng)的數字化轉型做好基礎支撐。

3.項目建設成本和收益

為能夠更進(jìn)一步對企業(yè)級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)險控制和效益評估提供可靠依據和直觀(guān)的數據對比。以前后對比法為基礎，采用全壽命周期成本理論，分析該項目全壽命成本結構。

目前該變電所6人運行班組，2019年度發(fā)放工資及其保險福利等綜合成本費用近60萬(wàn)元。暫不考慮工人工資增長(cháng)及其因素造成的成本上升，后續均固定按照2019年度綜合成本計算。根據目前社會(huì )主流配電系統發(fā)展情況和自動(dòng)化技術(shù)的迭代速度綜合考慮，暫對改造后的無(wú)人值守系統經(jīng)濟壽命按照20年估算。結合市場(chǎng)調研情況，該所無(wú)人化改造預計經(jīng)費需要57萬(wàn)元。

壽命周期內經(jīng)濟效益分析表：

綜上所述，該工廠(chǎng)對變電所進(jìn)行無(wú)人化改造后按照20年經(jīng)濟壽命周期計算，無(wú)人值守方案可為該工廠(chǎng)節約成本1212-64=1148萬(wàn)元。

三、無(wú)人值守變電所建設管理工作分析

1.項目建設標準化管理

在建設過(guò)程中需依據國家和電力行業(yè)相關(guān)標準，在建設過(guò)程中應遵循DL5009.3-1997《電力建設安全規程（變電所部分）》、GB/T30155-2013《智能變電站技術(shù)導則》、DL\T550《地區電網(wǎng)調度自動(dòng)化管理規范》等相關(guān)標準。在儀表和設備選型上優(yōu)先選擇，技術(shù)先進(jìn)、通用性強、運行穩定的品牌。

2.無(wú)人值守運行制度管理

建成后主要參照《國家電網(wǎng)公司無(wú)人值守變電站運維管理規定》、《遼寧省35KV以下電力用戶(hù)變電所運行管理標準》、GB∕T37136-《電力用戶(hù)供配電設施運行維護規范》為主要參考依據，并結合工廠(chǎng)內部人員組織架構情況編制無(wú)人值守變電所運維管理規定。取消專(zhuān)職運維崗位后，可考慮由相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員或維護人員兼職負責變電所遠程在線(xiàn)監控。結合上述規范要求，對無(wú)人值守變電所進(jìn)行定期巡視。并根據設備壽命和保養周期，開(kāi)展定期巡檢維保工作。

四、安科瑞變電所電力運維云平臺介紹

1.云平臺架構

我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀表、母排及線(xiàn)纜測溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門(mén)磁等多種傳感器統一接入變電所現場(chǎng)的邊緣計算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數據封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實(shí)時(shí)集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線(xiàn)上線(xiàn)下聯(lián)動(dòng)；實(shí)現用戶(hù)側變配電所的24小時(shí)無(wú)人值守，Q方位監測各配電回路運行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低安全風(fēng)險。通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到Z定人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程。將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時(shí)發(fā)現運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(hù)用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶(hù)粘性，為后期的增值服務(wù)開(kāi)展做準備。

2.平臺功能

3.平臺配置方案

4.平臺價(jià)值

為電力運維企業(yè)提供線(xiàn)上運維服務(wù)平臺，實(shí)時(shí)集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線(xiàn)上線(xiàn)下聯(lián)動(dòng)。

將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度；

響應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶(hù)粘性，為后期的增值服務(wù)開(kāi)展做準備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶(hù)用電量情況，避免偏差考核；

五、結論

本文對企業(yè)級10KV變電所的管理現狀進(jìn)行了論述，并從設備情況、運維人員結構模式、企業(yè)運維成本等方面進(jìn)行了分析。結合當下電網(wǎng)智能化的趨勢和企業(yè)節本增效的需求，對原人工值守變電所改造為無(wú)人值守變電所的可行性進(jìn)行了分析研究。并結合當下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數據技術(shù)對改造方向和方式進(jìn)行了對比分析。后經(jīng)過(guò)研究得出以結論：

（1）通過(guò)綜合分析企業(yè)變電所的運維模式、人員配比、設備設施情況，確定了企業(yè)級10KV變電所無(wú)人值守改造方案。

（2）無(wú)人值守模式對比人工值守運行模式，在經(jīng)濟壽命周期內可為企業(yè)節約1148萬(wàn)元，具有較高經(jīng)濟效益。

（3）無(wú)人值守運行后，更加詳實(shí)的配電和能耗數據，結合大數據分析和數據可視化技術(shù)，有利于工廠(chǎng)的數字化建設和生產(chǎn)成本考核。

 

 

參考文獻

[1]胡明亮．10KV變電所無(wú)人值守可行性研究.

[2]戴志宏. 無(wú)人值班變電所設計研究【J】. 技術(shù)與市場(chǎng)，2019，26（4）： 167

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6版.