淺談10KV變電所無人值守可行性研究及選型

更新時(shí)間：2023-09-05

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

【摘要】：隨著現(xiàn)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(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)，可減少變電所值班運(yùn)行人員的需求，有助于減少企業(yè)對(duì)10KV級(jí)變電所的運(yùn)維成本。通過對(duì)原有人值班變電所的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和在線監(jiān)測系統(tǒng)的升級(jí)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工對(duì)變電所進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對(duì)異常故障進(jìn)行在線報(bào)警提升供配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全和可靠性。本文基于此背景，對(duì)原人工值班變電所改造為無人值守變電所的可行性進(jìn)行研究分析，其中對(duì)技術(shù)改造方案和經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行具體闡述。

【關(guān)鍵詞】無人值守；10KV；變電所

一、變電所相關(guān)理論基礎(chǔ)

1.變電所概述

變電所是指在電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所。變電所按照運(yùn)行模式分為有人值守變電所和無人值守變電所。

原變電所運(yùn)行規(guī)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(fù)荷較大，多數(shù)中大型企、事業(yè)單位等均自行建設(shè)有10KV及以上變電所。

2.無人值守變電所概述

變電所內(nèi)不設(shè)置固定運(yùn)行、維護(hù)值班人員，運(yùn)行監(jiān)測主要由遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行，設(shè)備采取定期巡視維護(hù)的變電所稱為無人值守變電所。

3.無人值守變電所的標(biāo)準(zhǔn)與特點(diǎn)

根據(jù)國家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)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(shè)備。全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測等基本功能。

二、無人值守變電所項(xiàng)目建設(shè)分析

1.案列工廠變電所運(yùn)行現(xiàn)狀

為了了解企業(yè)級(jí)變電所運(yùn)行現(xiàn)狀，在本地區(qū)根據(jù)用電量和企業(yè)性質(zhì)等綜合分析后，按中位數(shù)原則選取大連市甘井子區(qū)某中等規(guī)模機(jī)械加工工廠進(jìn)行分析。該工廠設(shè)有10KV總變電所一座，為整個(gè)廠區(qū)5個(gè)車間、1棟辦公大樓、兩棟庫房供配電。變電所內(nèi)設(shè)兩臺(tái)容量為1250KVA干式變壓器。該變電所建于2000年，2002年投入運(yùn)行已運(yùn)行18年。投入運(yùn)行至今未進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)升級(jí)改造。變電所內(nèi)所有各種電氣設(shè)備、開關(guān)、監(jiān)控系統(tǒng)均為上世紀(jì)末產(chǎn)品。電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的為“電力規(guī)約-1"，該系統(tǒng)軟件已淘汰多年，現(xiàn)故障頻發(fā)無X復(fù)價(jià)值。

目前該變電所配備專職運(yùn)行人員6人，班組長一人組員五人。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(fù)責(zé)變電所內(nèi)設(shè)備日常管理運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、每日用電量數(shù)據(jù)抄表記錄等工作。

2.無人化必要性和可行性分析

2.1變電所無人化現(xiàn)狀

我國從60年代開始對(duì)無人值守變電所開始試點(diǎn)工作，80年代開始推廣，目前城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)無人值守已經(jīng)被廣泛推廣運(yùn)行。

目前國網(wǎng)供電公司，采用多站集中管理方式運(yùn)行。例如在某供電區(qū)域內(nèi)66KV高壓站設(shè)置監(jiān)控總站，下轄多個(gè)10KV變電所。10KV變電所站內(nèi)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過自動(dòng)化儀表和監(jiān)視系統(tǒng)，遠(yuǎn)程通信上傳至監(jiān)控總站在線監(jiān)測。10KV配電站均無人化管理，現(xiàn)場管理和維護(hù)由各供電公司配電班負(fù)責(zé)定期巡視管理。

2.2可行性分析

從技術(shù)角度分析：多數(shù)企業(yè)級(jí)變電所多為單體10KV變電所，所以無法按照供電公司設(shè)置集中總站進(jìn)行多級(jí)管理。且要達(dá)到變電所無人化需要滿足遙控、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(yùn)行數(shù)據(jù)、通過現(xiàn)場攝像頭采集現(xiàn)場音視頻數(shù)據(jù)、通過通信傳輸層將數(shù)據(jù)上傳至云端Web端或APP端對(duì)變電所運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，同時(shí)在變電所高低也配電柜內(nèi)安裝PLC的IO接口搭配帶遙控塑殼斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。整體架構(gòu)圖如下圖所示：

經(jīng)濟(jì)效益角度分析：對(duì)企業(yè)而言無人值守直接效益是可以減少現(xiàn)場運(yùn)行人員的配置數(shù)量，降低工廠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人值守變電所后，通過先進(jìn)的自動(dòng)化儀表，因數(shù)據(jù)采集記錄能力提升實(shí)時(shí)采集，且數(shù)據(jù)采集也更為全面。豐富詳實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將采集數(shù)據(jù)可視化后可為工廠的生產(chǎn)成本考核提供有力的數(shù)據(jù)支撐。尤其在成本管理、節(jié)能管理等方面有助于工廠降低成本，同時(shí)有助于為工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型做好基礎(chǔ)支撐。

3.項(xiàng)目建設(shè)成本和收益

為能夠更進(jìn)一步對(duì)企業(yè)級(jí)10KV變電所改造為無人值守模式的投資合理性分析，決策風(fēng)險(xiǎn)控制和效益評(píng)估提供可靠依據(jù)和直觀的數(shù)據(jù)對(duì)比。以前后對(duì)比法為基礎(chǔ)，采用全壽命周期成本理論，分析該項(xiàng)目全壽命成本結(jié)構(gòu)。

目前該變電所6人運(yùn)行班組，2019年度發(fā)放工資及其保險(xiǎn)福利等綜合成本費(fèi)用近60萬元。暫不考慮工人工資增長及其因素造成的成本上升，后續(xù)均固定按照2019年度綜合成本計(jì)算。根據(jù)目前社會(huì)主流配電系統(tǒng)發(fā)展情況和自動(dòng)化技術(shù)的迭代速度綜合考慮，暫對(duì)改造后的無人值守系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)壽命按照20年估算。結(jié)合市場調(diào)研情況，該所無人化改造預(yù)計(jì)經(jīng)費(fèi)需要57萬元。

壽命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益分析表：

綜上所述，該工廠對(duì)變電所進(jìn)行無人化改造后按照20年經(jīng)濟(jì)壽命周期計(jì)算，無人值守方案可為該工廠節(jié)約成本1212-64=1148萬元。

三、無人值守變電所建設(shè)管理工作分析

1.項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化管理

在建設(shè)過程中需依據(jù)國家和電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在建設(shè)過程中應(yīng)遵循DL5009.3-1997《電力建設(shè)安全規(guī)程（變電所部分）》、GB/T30155-2013《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、DL\T550《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化管理規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在儀表和設(shè)備選型上優(yōu)先選擇，技術(shù)先進(jìn)、通用性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定的品牌。

2.無人值守運(yùn)行制度管理

建成后主要參照《國家電網(wǎng)公司無人值守變電站運(yùn)維管理規(guī)定》、《遼寧省35KV以下電力用戶變電所運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》、GB∕T37136-《電力用戶供配電設(shè)施運(yùn)行維護(hù)規(guī)范》為主要參考依據(jù)，并結(jié)合工廠內(nèi)部人員組織架構(gòu)情況編制無人值守變電所運(yùn)維管理規(guī)定。取消專職運(yùn)維崗位后，可考慮由相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員或維護(hù)人員兼職負(fù)責(zé)變電所遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。結(jié)合上述規(guī)范要求，對(duì)無人值守變電所進(jìn)行定期巡視。并根據(jù)設(shè)備壽命和保養(yǎng)周期，開展定期巡檢維保工作。

四、安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺(tái)介紹

1.云平臺(tái)架構(gòu)

我司的運(yùn)維平臺(tái)綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺(tái)。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí)無人值守，Q方位監(jiān)測各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到Z定人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)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)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開展做準(zhǔn)備。