机关变电所项目电力运维系统的可行性分析报告

徐霜

安科瑞电气股份有限公司  上海 嘉定

一、总论
1、项目名称
机关变电所项目。

2、项目情况
  为贯彻落实《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]15号)、和《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》（建科[2007]245号），根据《国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系建设实施方案》要求，逐步建立起全国联网的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台。
   机关是国家职能机构，维持低耗高效运转非常重要。在变电所各馈线回路加装电力仪表用于监测各回路电力参数及电能统计，在变电所内增设烟雾报警传感器、环境温湿度变送器、高清网络摄像头等监控模块等用于变电所的可视化管理，从而提高供电安全和可靠。

二、 机关变电所现状及存在问题
1、电力运维背景
  电力系统为人们提供生活用电,保障着经济的发展,变电工作是电力系统运行的重要内容之一。变电设备比较复杂,容易出现问题,检修工作难度较大,一旦出现故障将会严重影响供电质量。因此,电力系统变电运维安全管理与设备维护显得尤为重要,只有加强运维安全管理,保证设备维护工作的有序进行,才能减少故障,提高供电效率。
  近年来，随着我国经济的持续高速发展，能源问题也日益突出，而与此同时，在市场竞争加剧、整个经济的发展趋势及国家政策的推动下，越来越多的 机关开始重视变电所节能增效管理工作。 
  据部门统计，目前很多 机关在变电所电力系统运行方面都存在不少困难，比如缺乏完善的变电所信息管理工具，没有统一有效的能源统计方法，变电所实际运行情况记录缺失，无法对变电所现状做出汇总分析等。
2、项目现状及存在问题
现状：
  现场变电所400V低压柜馈线回路为传统模拟指针表或未带通讯的数显仪表，无法满足各馈线回路电力参数查看。变电所内未设置烟雾报警、温湿度报警、水浸报警、视频监控等，变电所安全隐患高且不能立刻了解变电所内信息。变电所低压柜馈线回路及所内信息没有统一平台监测，需要人员定时抄表记录，脱离国家推出的节能减排政策。
存在问题：
  根据现场勘查实际情况及众多现场经验分析，预估 机关变电所电力运维问题如下：
▶ 变电所未安装电力仪表导致运维人员对各馈线回路电力参数（电压、电流、功率、功率因数等）信息不了解，无法确定电力系统是否正常运行。
▶ 现有的变电所值班人员都为人工抄表，有以下几点弊端：
1、人工抄表工作量大，首先人工纸质记录，其次出现安全隐患后沟通，缺乏智能化的手段；
2、人员频率低、巡检任务无法定位、巡检过程不标准规范；
3、工作人员人身安全得不到保障，在工作过程中发现漏电、漏水、大火花等问题时如人员逃离不及时或者处理不当会直接危及到生命。
▶ 变电所内安全隐患高缺少所内安全运行信息，如不及时发现和处理，会导致故障范围扩大，影响整个 机关用电情况。如：线缆温度检测、烟雾检测、断路器合分闸状态检测、温湿度检测、水浸检测、门状态检测、视频监控等。
▶ 人工运维成本高。目前，一个变电所配备5-6个电工维护人员，造成好多电工日常巡检外无事可做，既造成人力资源的浪费，同时造成不必要的费用支出。
▶ 设备老化导致供电不正常，严重影响维护人员工作。例如：线缆老化，刀闸辅助接点不能准确到位，接线端子接触不良等。这些问题有的是设备本身质量和工艺方面的原因，有的则是施工、维护变电站设备不到位引起的，特别是在很多设备还不能通过在线监测装置获取运行数据的情况下，容易造成供电故障。
▶ 现场没有统一监测平台，领导层无法及时准确的了解系统运行状态，无法及时掌握能源消耗成本，不能及时有效的对变电所问题进行分析与指导，经常导致底层长期盲目浪费而无法自查，上层无法管理指导。
  因此，对变电所供电情况和用电安全的实时监视就显得十分重要，同时建立和完善计量、监控、分析和管理的系统，能及时、全面、迅速、准确的获取变电所内各详细数据，掌握能耗成本，监控电力系统的运行动态，及时发现故障隐患，定期分析各类数据报表、对整个系统的安全性、能源利用率能及时掌握，制定科学、合理的电力系统运维流程。

三、方案建议
针对以上现状及问题建议方案如下
本项目建议方案为3部分：1、设备层；2、网络层；3、平台层；具体说明如下：
1、设备层
  ▶ 变电所进/出线柜内加装电力仪表（带通讯），仪表实时采集馈线回路电力参数（电压、电流、功率、断路器分合信号等）。
  ▶ 在线缆沟内加装水浸传感器；在门上加装开关监测模块（实时监测门的开关状态）；在配电柜上方加装烟雾传感器（如烟雾产生后模块会声音报警）；在重要配电柜附近加装视频监控，从而实时监测配电柜状态（是否有人在操作、是否冒火花等）
2、网络层
  网络层也为采集部分，在每个变电所内安装采集箱（包含无线采集器、开关电源、交换机等），采集器采集所内电力仪表、烟雾报警器、温湿度变送器、水浸传感器等，通过4G网络把相关数据及视频内容上传至电力运维平台。
3、平台层
  前面所有的设备加装以及采集器的安装都是为了平台统一采集变电所内数据，电力运维平台将变电站电表运行状态及数据、变电站温湿度状况、门开关状态、高压综保状态位置报警、视频监控、烟雾报警等数据统一汇总至云平台，进行统一监管。当所内有异常状态发生时，接收到云平台报警信息，通过现场安装的摄像头观看现场运行情况，安排相关人员去现场查看问题并分析原因。

四、技术标准
  本报告遵循的国家标准有：
  DL/T 5430-2009 《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》
  GB/T 2887-2011 《计算机场地通用规范》
  GB50054-2011 《低压配电设计规范》
  Q/GDW 231-2008 《无人值守变电站及监控 中心技术导则》
  GB/T 32893-2016 10kV及以上电力用户变电站运行管理规范
  Q/GDW11 浙江省电力公司企业标准 变电站运维管理规范
  GB/T 13462-2008电力变压器经济运行
  GB/T 19862-2005电能质量监测设备通用要求
  GB/T 14549-93 电能质量-公用电网谐波
  GB/T 5623-2008 产品电耗定额制定和管理导则
  GB/T 156-2007 标准电压
  GB/T 23331-2009 能源管理体系要求
  GB/T 15316-2009 节能检测技术通则
  GB/T 17166 企业能源审计技术通则
  GB/T 15587-2008 工业企业能源管理导则 
  DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约
  DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约
  CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件
  GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范

五、实现效果
1、拓扑结构
  电力运维平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：