智能運維系統(tǒng)方案
一、背景
目前商業(yè)樓宇、工業(yè)園區(qū)、學校、醫(yī)院、工廠、等配電房內電氣運行維護通常由傳統(tǒng)人工巡檢方式進行，由于運維人員專業(yè)能力及檢測手段有限，配電房內電氣設備的異常情況無法及時發(fā)現。即使在配置了綜自系統(tǒng)的配電房內，因為測量設備監(jiān)測范圍的局限性，對于開關柜及變壓器運行過程中的安全隱患也無法預警和干預。
隨著傳感器技術和現代信息技術的發(fā)展，配電智能化運維系統(tǒng)通過對配電室內電氣設備及用電環(huán)境的全面監(jiān)測，利用大數據、云計算和互聯網技術對配電室設備進行遠程智能監(jiān)測服務，通過對設備運行狀態(tài)和用電負荷的實時監(jiān)測，對設備實行“數字化、網絡化、智能化”管理和維護，實現從人工維護向智能代維轉變，從傳統(tǒng)檢修向狀態(tài)檢修轉變。
二、目標要求
為此提出以下要求：
目前采用傳統(tǒng)運維模式,處置能力不強,希望整體智能托管；
維修電工技能水平不足,希望能有專業(yè)性更強的維保團隊支持；
希望通過物聯網+云計算手段,提高企業(yè)電力安全運行整體水平； 
對電費支出有嚴格考核,希望通過能源系統(tǒng)進行管控；
預防設備故障發(fā)生用電事故,希望能提高設備安全性和可靠性；
目前維保成本較高,希望有所降低；
用戶較多,希望增加電量集抄系統(tǒng),做到電費收支平衡;
因停電困難的設備和區(qū)域，提供不停電檢測手段;
三、標準與規(guī)范
1 GB 2423.10-89 電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程
2 GB 26860-2011 電力安全工作規(guī)程
3 GB 31989-2015 高壓電力用戶用電安全規(guī)范
4 GL/T 596-2005 電力設備預防性試驗規(guī)程
5 GB 50150 ??電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準
6 DL/T 860 變電站通信網絡和系統(tǒng)
四、項目建設方案
基于現有的條件，本運維項目是在中心站、配電房、箱式變內各配一面能源在線測控站，通過本地通信方式（有線、無線）采集高壓開關柜內測量及運行狀態(tài)、直流柜內測量及運行狀態(tài)、高壓計量柜內用電量、環(huán)網柜內開關狀態(tài)、低壓柜內測量及斷路器狀態(tài)、電容器柜內測量及電容器投切狀態(tài)等。在低壓柜內增加溫度、煙感采集功能，在配電室內增加溫濕度及水浸等環(huán)境監(jiān)測。在線測控站將數據統(tǒng)一送至電力智能運維云平臺。
運維系統(tǒng)采用站云端一體化平臺架構,將電力用戶所屬高、低壓變電所實時運行參數及狀態(tài)傳送至云數據平臺，用戶通過WEB 或手機 公眾號訪問變電所內數據，數據平臺同時導入電力安全運行管理流程及運行規(guī)范,對變電所內設備運行異常及時預警，結合電力用戶駐站值班人員及區(qū)域線下服務人員提供現場服務或技術支持。實現變電所的無人值守或者少人值守，實現對配電運營情況的實時監(jiān)控、運營數據的分析和故障信息的報警提示，最終達到安全可靠、集中監(jiān)控、定期巡檢、現場缺陷處置、事故搶修、定期預防性試驗的電力智能運維管理模式。

1.對110KV以下開關站智能化改造具體內容有：
對高壓多路進線的電能參數和開關狀態(tài)進行數據采集；
對高壓各路出線的電能參數和開關狀態(tài)進行數據采集；
對高壓各回路的繼電保護裝置進行數據采集；
對開關站內環(huán)境參數進行數據采集采集；
2.低壓配電房智能化改造具體內容有：
對高壓總進線的電能參數采集和開關狀態(tài)采集；
對變壓器總出線的電能參數采集和開關狀態(tài)采集；
對低壓各出線的電能參數采集和開關狀態(tài)采集；
對無功補償控制器進行數據采集；
對變壓器溫控裝置進行數據采集；
對配電房環(huán)境參數采集；
根據現場實際情況更換或加裝監(jiān)測儀表和電流互感器；
3.通信方式選擇：
在配電站室內，能源信息基站到配電柜內各種電力監(jiān)測儀表通信方式，優(yōu)先選擇RS485布線，在條件不允許是采用無線方式；
配電站室中能源信息基站與云平臺的上行通信方式優(yōu)先接入企業(yè)內部局域網，在條件不允許時采用4G無線公網的方式。
4.采集和監(jiān)測的數據指標：
電量參數：有功電量、有功電度、無功電量、無功電度、峰谷平電量等；
電力參數：相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、無功功率、需量、功率因數、頻率等；
電能質量參數：諧波電壓（2-32次）、諧波電流（2-32次）、三相不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、零線電流等；
用電異常事件主要包括：過流、過壓、短路、失壓、缺相、跳閘、溫升、停電等。
配電房環(huán)境參數：溫度、濕度等；
5.系統(tǒng)結構圖：

6.配電監(jiān)控設備

 

五、智能運維模式
改造后變電所采用線上服務和線下服務相結合的運維模式：
1.線上服務
用電在線監(jiān)測：24 小時實時在線監(jiān)測變電所的各開關狀態(tài)，電流、電壓、功率、頻率和電量值等遙信、遙測、遙控信息，用戶可隨時隨地了解變電所用電情況，各種設備的運行狀態(tài)一目了然。
異常用電預警、報警：針對用電過程中的過負荷，變壓器溫度、電纜頭溫度過高或者其他表計故障，互感器故障，接線盒故障和終端故障等進行提前的預警，當異常和故障發(fā)生后及時報警。
自動抄表：自動統(tǒng)計用電量，分路電能計量，時間間隔自定義，理清電能消耗結構；分路計算，理清成本構成計算能耗指標，認清消費水平。
電能質量監(jiān)測：對電網各項電能質量指標包括：電流、電壓、頻率、功率因數、三項及單項功率以及各類諧波和不平衡因數進行在線監(jiān)測和統(tǒng)計分析。
用電環(huán)境監(jiān)測：對變電所內的各類設備進行視頻監(jiān)控，設置水浸、煙感系統(tǒng)，保證變電所在水災、火災和人員入侵情況下及時響應處理。
能耗分析，節(jié)能決策：對用戶的用電量進行統(tǒng)計，通過數據挖掘和分析，定位能耗的關鍵點，提供可行的節(jié)能決策。
統(tǒng)計報表：針對用戶用電使用過程中的關注點，進行定制化的報表統(tǒng)計和生成，為用戶提供第一手的統(tǒng)計資料和決策來源。
WEB 瀏覽、公眾號：隨時隨地通過 WEB 和 公眾號 連接互聯網訪問變電站數據，第一時間知道變電站異常情況。
其它定制化服務：可根據用戶需求進行其它專屬的定制化線上服務。
2.線下服務
日常的運行監(jiān)視由公司運檢部 24h 監(jiān)視和調控,配電室現場無人或少人值守完成。
公司運檢部根據電力用戶現場要求,通過編制“配電室標識標準化月度維保作業(yè)計劃”,按要求負責高壓站、低壓配電室的全面巡檢、倒閘操作、維護保養(yǎng)、一般消缺、現場管理、事故響應等工作。應急搶修工作由就近電力服務站負責,應急響應時間為 30 分鐘。
電力服務站設置運維值守班組管理周圍所有配電室,設置專職人員,3 個班組,以白班、倒班模式進行維護工作,運維值守人員每班按巡檢要求、維護作業(yè)計劃進行日常巡檢維護負責開閉所、變電站的全面巡檢、倒閘操作、維護保養(yǎng)、一般消缺、現場管理、事故響應等工作。日常缺陷處置、事故搶險、試驗由我公司線下服務操作隊支持配合完成。
運檢部配置紅外成像儀、超聲波/地電波局放設備、電能質量測試儀等尖端設備,定期對高低壓設施進行帶電狀態(tài)檢修,保障缺陷故障檢測成功率 95%以上,有效做到預防預判、杜絕事故發(fā)生。
運檢部根據部署在現場物聯網實時預警分析判斷、日常巡檢、帶電狀態(tài)檢測等發(fā)現設備運行過程缺陷,及時提交消缺建議,得到電力用戶同意后,及時對缺陷設備進行維修、消缺處理,讓設備、設施保持在良好的運行狀態(tài),變被動搶修變主動維護。
清掃電氣設備絕緣表面的污垢并檢查其破損裂紋痕跡,清掃儀表上積塵和異物,緊固電器連接點,檢查儀表部件是否缺少,在清掃檢査后一段時間內為客戶提供評估消缺建議。清掃檢查每年 1-2 次。
平臺提供 7*24 小時電力故障搶修服務,監(jiān)控中心根據故障現場分析,進行判定,采取隔離和處理措施。系統(tǒng)通知最近的搶修隊伍實施搶修施工和設備更換,恢復送電。對于用戶配電室設備易損件,搶修平臺共享庫房,保證備件預留。
運檢部可根據客戶設備狀態(tài)進行:微機保護預防性試驗,直流屏預防性試驗、高低壓配電室整體預防性試驗、根據試驗中發(fā)現的問題找到故障隱患,電力用戶提供設備改造方案。
第二部分 智能運維系統(tǒng)功能
一、系統(tǒng)需求
1、需求分析
為了滿足配電房的監(jiān)控系統(tǒng)的要求，達到對供電房的全方位監(jiān)控，使有關人員做出反應，采取措施，并對相關設備進行集中監(jiān)控、集中維護和集中管理。監(jiān)控系統(tǒng)設計遵循以下原則：
標準化
整個監(jiān)控系統(tǒng)的設計符合國家標準或國際標準。系統(tǒng)軟件、硬件均采用標準化設計，提供開放的接口，可與不同供應商的設備及軟件系統(tǒng)互聯互通。 
穩(wěn)定性
能源數據采集器采用嵌入式實時Linux操作系統(tǒng)和專用的硬件結構，性能穩(wěn)定可靠，保證系統(tǒng)整體的穩(wěn)定，尤其適合在環(huán)境比較復雜、可靠性要求較高的環(huán)境中運行。WEB系統(tǒng)平臺采用J2EE業(yè)內專業(yè)級的開發(fā)框架，滿足大數據采集、大容量數據存儲和高并發(fā)的數據訪問請求。
經濟性
系統(tǒng)開發(fā)運行平臺均采用當今最為通用的各種操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，充分利用了我們在其它監(jiān)控領域中成功應用的中間件和模塊，大大減少在系統(tǒng)平臺方面的投入，具有極高的性價比。
先進性
基于組態(tài)軟件的設計理念，以一套通用平臺，解決能源數據采集、現地SCADA監(jiān)控、云平臺數據分析、手機公眾號運維管理。四維一體的解決方案推動電力智能化。
擴展性
整個系統(tǒng)具有進一步擴展功能的能力，可以很好的適應現代智能管控的需求。保證用戶在系統(tǒng)上進行有效的開發(fā)和使用，并為今后的發(fā)展提供一個良好的環(huán)境?？沙浞掷煤捅Ｗo現有網絡資源便于當前以及以后的擴建；平臺服務器具備擴展和堆疊能力，便于不同級別的中心整合與擴建，系統(tǒng)必須具有很強的監(jiān)控點數、存儲空間擴容能力。
實用性
以實時數據庫為依托，可多用戶多畫面實時監(jiān)控、遠程控制、可連接多種報警設備完全滿足用戶的監(jiān)控要求。
安全性
平臺監(jiān)控系統(tǒng)安全性在管理中是關鍵問題之一，安全性分為數據安全和信息安全，在上述三方面有如下要求：
數據安全：對數據進行多級別、分布式的存儲，數據不容易受到破壞。數據的AES加密機制，保證數據在網絡傳輸過程中的安全，不會被截獲、篡改和利用；
信息安全：所有配置信息、管理信息、日志信息均存放在中心數據庫，實行信息集中管理；
分級授權：對下屬管理員的應用功能、訪問范圍進行授權。由下屬管理員對所屬機構操作員的應用功能、訪問范圍進行授權和管理。
2、建設目標
該系統(tǒng)可以幫助電力部門實現配電房的無人值守或者少人值守，可以實現對配電運營情況的實時監(jiān)控、運營數據的分析和故障信息的報警提示，逐步推動電力監(jiān)控的自動化、集中化和智能化。
二、系統(tǒng)結構介紹
1、系統(tǒng)結構
系統(tǒng)采用三層高可用的結構，既可以完成終端層數據采集，也可以完成現地數據采集，并可以將數據發(fā)送到云平臺。
2、數據采集結構
數據采集結構由三層模型構成，采用二層或三層均可以實現數據采集與上傳，即設備數據采集層、現地數據監(jiān)控層和云服務數據層。
3、WEB平臺結構

 

三、平臺系統(tǒng)功能 

1. 平臺功能列表

1. 移動公眾號功能結構 

四、平臺指標和接口

1、性能指標

響應時間：100萬級數據，頁面平均響應時間 <3秒；

吞吐量：每秒鐘請求事務的數量150；

并發(fā)用戶數：用戶并發(fā)數 <= 1000次/秒。

2、容量指標

WEB平臺的接入量是無限制的，只需要提供相應的硬件支撐。一般性能的服務器，如：CPU(E5-2640)，內存（16G），帶寬4M，可接入200站點。

3、數據采集接口

通訊管理機內置組態(tài)軟件，與各傳感器、智能儀表、控制器通過標準的規(guī)約進行通訊，包括：modbusRTU、DLT645、IEC60870-101/103/104，完全滿足各類設備的數據接入。

4、數據上傳接口

智能通訊管理機數上傳云平臺采用上海沈電平臺私有協議，該協議提供如下功能：身份認證、心跳檢測（校時）、事件上報、能效數據等功能。所有數據均以主動觸發(fā)式上報為主，充分發(fā)揮通訊管理機邊緣計算的功能。

5、第三方數據訪問接口

智能通訊管理機支持多路數據上傳，即可向上海沈電平臺上傳數據，亦可將數據轉發(fā)到其它云平臺。其上傳協議包括：住建部XML上傳協議、IEC60870-104協議、GW376.1協議、KEASI上報協議等。

五、系統(tǒng)功能界面

1、在線監(jiān)測

在線監(jiān)測分為三大模塊顯示，分別為系統(tǒng)概覽、分路監(jiān)測、監(jiān)控點對比分析

系統(tǒng)概覽

一次接線圖

實時數據

監(jiān)測點對比

2、能效分析

能效管理主要通過對站點用電信息進行分析，通過對歷史數據的集中分析、多維度分析，使站點用戶對自身用電質量有一個全面了解。能效管理主要分為：電量分析、負荷分析、用電能效排名、監(jiān)測點對比分析。

電量分析

負荷分析

3、統(tǒng)計報表

統(tǒng)計報表包括電量、負荷、原始值數據統(tǒng)計，可以將各類數據查詢并導出Excel文件

電量統(tǒng)計報表

4、檔案管理

檔案管理提供對企業(yè)信息的管理、監(jiān)控子站的管理、子站內設備信息的管理、電價管理和電費單管理

5、系統(tǒng)設置

系統(tǒng)設置主要系統(tǒng)管理員所具備的 權限，分為：系統(tǒng)菜單管理、角色管理和用戶賬戶管理