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浅谈10KV变电所无人值守可行性研究及选型

发布时间:2021-09-06浏览:87次

  简婷 
  安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801 
  【摘要】随着现代自动化技术和物联网技术的发展,依托自动化数据采集和分析技术,可减少变电所值班运行人员的需求,有助于减少企业对10KV级变电所的运维成本。通过对原有人值班变电所的数据采集系统和在线监测系统的升级,可以代替传统人工对变电所进行24小时的实时监测,并对异常故障进行在线报警提升供配电系统的运行安全和可靠性。本文基于此背景,对原人工值班变电所改造为无人值守变电所的可行性进行研究分析,其中对技术改造方案和经济效益等进行具体阐述。 
  【关键词】无人值守;10KV;变电所 
一、变电所相关理论基础 
  1.变电所概述 
  变电所是指在电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。变电所按照运行模式分为有人值守变电所和无人值守变电所。 
  原变电所运行规范要求,在10KV及以上带高压变电所至少有一人在岗24小时值班。而大型企业因用电负荷较大,多数中大型企、事业单位等均自行建设有10KV及以上变电所。 
  2.无人值守变电所概述 
  变电所内不设置固定运行、维护值班人员,运行监测主要由远程控制端进行,设备采取定期巡视维护的变电所称为无人值守变电所。 
  3.无人值守变电所的标准与特点 
  根据国家电网公司颁布的《智能变电站技术导则》,智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备。全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能。 
二、无人值守变电所项目建设分析 
  1.案列工厂变电所运行现状 
  为了了解企业级变电所运行现状,在本地区根据用电量和企业性质等综合分析后,按中位数原则选取大连市甘井子区某中等规模机械加工工厂进行分析。该工厂设有10KV总变电所一座,为整个厂区5个车间、1栋办公大楼、两栋库房供配电。变电所内设两台容量为1250KVA干式变压器。该变电所建于2000年,2002年投入运行已运行18年。投入运行至今未进行相应技术升级改造。变电所内所有各种电气设备、开关、监控系统均为上世纪末产品。电力数据采集系统使用的为“电力规约-1”,该系统软件已淘汰多年,现故障频发复价值。 
  目前该变电所配备专职运行人员6人,班组长一人组员五人。两人一班,一班24小时,实行上一休二的排班制度。该班组负责变电所内设备日常管理运行、设备状态监测、每日用电量数据抄表记录等工作。 
  2.无人化必要性和可行性分析 
  2.1变电所无人化现状 
  我国从60年代开始对无人值守变电所开始试点工作,80年代开始推广,目前城网和农网无人值守已经被广泛推广运行。 
  目前国网供电公司,采用多站集中管理方式运行。例如在某供电区域内66KV高压站设置监控总站,下辖多个10KV变电所。10KV变电所站内运行数据通过自动化仪表和监视系统,远程通信上传至监控总站在线监测。10KV配电站均无人化管理,现场管理和维护由各供电公司配电班负责定期巡视管理。 
  2.2可行性分析 
  从技术角度分析:多数企业级变电所多为单体10KV变电所,所以无法按照供电公司设置集中总站进行多级管理。且要达到变电所无人化需要满足遥控、遥信、遥测、遥视四遥功能。在如今物联网技术和自动化采集仪表技术的快速发展,可在底层采用自动化仪表采集相关运行数据、通过现场摄像头采集现场音视频数据、通过通信传输层将数据上传至云端Web端或APP端对变电所运行状况进行远程在线监控,同时在变电所高低也配电柜内安装PLC的IO接口搭配带遥控塑壳断路器实现远程遥控。整体架构图如下图所示: 
  经济效益角度分析:对企业而言无人值守直接效益是可以减少现场运行人员的配置数量,降低工厂为此付出的人工成本和潜在的管理成本,在缩减人工成本支出的同时提高劳动生产率。 
  原有人值守变电所改造为无人值守变电所后,通过先进的自动化仪表,因数据采集记录能力提升实时采集,且数据采集也更为全面。丰富详实的数据结合数据分析技术,将采集数据可视化后可为工厂的生产成本考核提供有力的数据支撑。尤其在成本管理、节能管理等方面有助于工厂降低成本,同时有助于为工厂的数字化转型做好基础支撑。 
       3.项目建设成本和收益 
  为能够更进一步对企业级10KV变电所改造为无人值守模式的投资合理性分析,决策风险控制和效益评估提供可靠依据和直观的数据对比。以前后对比法为基础,采用全寿命周期成本理论,分析该项目全寿命成本结构。 
  目前该变电所6人运行班组,2019年度发放工资及其保险福利等综合成本费用近60万元。暂不考虑工人工资增长及其因素造成的成本上升,后续均固定按照2019年度综合成本计算。根据目前社会主流配电系统发展情况和自动化技术的迭代速度综合考虑,暂对改造后的无人值守系统经济寿命按照20年估算。结合市场调研情况,该所无人化改造预计经费需要57万元。 
  寿命周期内经济效益分析表: 
  综上所述,该工厂对变电所进行无人化改造后按照20年经济寿命周期计算,无人值守方案可为该工厂节约成本1212-64=1148万元。 
三、无人值守变电所建设管理工作分析 
  1.项目建设标准化管理 
  在建设过程中需依据国家和电力行业相关标准,在建设过程中应遵循DL5009.3-1997《电力建设安全规程(变电所部分)》、GB/T30155-2013《智能变电站技术导则》、DL\T550《地区电网调度自动化管理规范》等相关标准。在仪表和设备选型上优先选择,技术先进、通用性强、运行稳定的品牌。 
  2.无人值守运行制度管理 
  建成后主要参照《国家电网公司无人值守变电站运维管理规定》、《辽宁省35KV以下电力用户变电所运行管理标准》、GB∕T37136-《电力用户供配电设施运行维护规范》为主要参考依据,并结合工厂内部人员组织架构情况编制无人值守变电所运维管理规定。取消专职运维岗位后,可考虑由相关专业技术人员或维护人员兼职负责变电所远程在线监控。结合上述规范要求,对无人值守变电所进行定期巡视。并根据设备寿命和保养周期,开展定期巡检维保工作。 
四、安科瑞变电所电力运维云平台介绍 
  1.云平台架构 
  我司的运维平台综合运用综合保护装置、多功能电力仪表、母排及线缆测温装置、变压器温控仪、视频摄像头、水浸烟雾、温湿度、门磁等多种传感器统一接入变电所现场的边缘计算网关,经边缘计算网关将数据封装、压缩、加密后上传至云平台。实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排,线上线下联动;实现用户侧变配电所的24小时无人值守,监测各配电回路运行状态,即时定位故障,降低安全风险。通过手机APP下发运维任务到人员手机上,并通过GPS跟踪运维执行过程。将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理,提高运维效率、提高故障响应速度,即时发现运行缺陷并做消缺处理。为售电企业提供电能集抄服务,即时掌握用户用电量情况,避免偏差考核;响应泛在电力物联网的政策,增加客户粘性,为后期的增值服务开展做准备。 
2.平台功能 
3.平台配置方案
 
       4.平台价值
  为电力运维企业提供线上运维服务平台,实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排,线上线下联动。 
  将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理,提高运维效率、提高故障响应速度; 
  响应泛在电力物联网的政策,增加客户粘性,为后期的增值服务开展做准备; 
  为售电企业提供电能集抄服务,即时掌握用户用电量情况,避免偏差考核; 
五、结论 
  本文对企业级10KV变电所的管理现状进行了论述,并从设备情况、运维人员结构模式、企业运维成本等方面进行了分析。结合当下电网智能化的趋势和企业节本增效的需求,对原人工值守变电所改造为无人值守变电所的可行性进行了分析研究。并结合当下物联网技术和大数据技术对改造方向和方式进行了对比分析。后经过研究得出以结论: 
  (1)通过综合分析企业变电所的运维模式、人员配比、设备设施情况,确定了企业级10KV变电所无人值守改造方案。 
  (2)无人值守模式对比人工值守运行模式,在经济寿命周期内可为企业节约1148万元,具有较高经济效益。 
  (3)无人值守运行后,更加详实的配电和能耗数据,结合大数据分析和数据可视化技术,有利于工厂的数字化建设和生产成本考核。
 
参考文献 
  [1]胡明亮.10KV变电所无人值守可行性研究. 
  [2]戴志宏. 无人值班变电所设计研究【J】. 技术与市场,2019,26(4): 167 
  [3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版. 
作者简介:简婷,女,安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为智能电力电容产品的研发与应用。 

 

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