政府机关变电所项目电力运维系统的可行性分析报告

为贯彻落实《国务院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。
  政府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、政府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，越来越多的政府机关开始重视变电所节能增效管理工作。 
  据部门统计，目前很多政府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，预估政府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电话沟通，缺乏智能化的手段；
2、人员巡视频率低、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，影响整个政府机关用电情况。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：

  现场可通过4G互联网和平台通讯，平台侧需要具备固定IP地址的宽带接入。

  系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。
  现场设备层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、漏水监测装置、烟雾探测器、摄像头、开关量采集装置、门磁开关等。除摄像头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。
  网络通讯层：包含现场智能网关和4G路由器等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过4G路由器把数据上传至指定的服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。4G路由器需要当地运营商的SIM卡支持，流量根据接入仪表数量和是否接入视频信号而定。
  平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据库服务器。

2、平台功能
  2.1平台登录
  用浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。
  2.2平台首页
  平台首页能描述变电所概况，包括变电所状态、地图导航和用能月报。变电所状态包括：变电所概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。
  2.3电力监控
  电力监控包含变电所配电图展示被选中的变电所的配电信息，配电图显示各回路的运行状态及信息，显示变压器温度、电流、功率因数、负荷率等曲线，电力数据显示变电所各回路的电力数据和曲线，包括电流、相电压、线电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率等参数，并可导出图表。
  2.4用电分析
  用电分析包括用能报表、同比分析、环比分析、电能集抄、计量及线路损耗。用能报表显示各回路的用能数据，包括日报、月报、年报，日报显示分时用能，月报显示分日用能，年报显示分月用能，报表可以导出。同比分析显示各回路以月为单位的同比用能情况，有柱状图和表格两种表现形式。计量及损耗分析显示各变电所的用能损耗，包括进线和出线每月的用能，并计算差值和损耗。
  2.5安全用电
  平台能记录断路器合分、门开门关、电流电压越限告警、短信日志、平台运行日志。平台统计查看报警状态，提醒运维人员及时处理隐患。
  2.6运行环境
  平台具有环境监测显示当前环境状况，包括温度、湿度、水浸、烟雾，视频监控展示了变电所内的实时视频画面。
  2.7设备管理
  平台可配置每个变电所内变压器、进线柜、出线柜、计量柜、高压电缆等设备信息，记录设备的厂家、型号、投运日期等，并可灵活定义设备的巡检项、缺陷类别等信息。
  2.8用户报告
  系统自动汇总变电所一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、报警事件等进行统计分析，并列出在该周期内巡检时发现的各类缺陷及处理情况。
  2.9运维管理
  运维管理显示维护、检查和巡视计划的制定、审批和分配，以及巡视组的创建，包括巡视检修和系统设置。

3、解决问题
▶ 通过手机APP下发运维任务到指定人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。
▶ 通过线缆温度检测、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。减少变电所安全隐患，及时发现和处理问题，
▶ 人工运维成本低，变电所电工维护人员能从以前的5-6人减少为1-2人，且工作效率高，工作人员能统计分析整个电力系统运行状况。
▶ 平台提供详尽的能耗统计、对比分析数据报表、图表，及时掌握政府机关变电所电力系统情况，管理者提能直观、了解供配电信息。
▶ 人身安全得到保障，平台能实时采集电流电压越限告警、非电量告警（烟雾、水浸、温湿度、视频监控等），并提醒运维人员及时处理隐患，人员能针对性提前做好预防工作，而不是盲目去现场查看（安全隐患高）。
▶ 平台可一键打印用户分析报告（运行状况、报警汇总、巡检信息）。

 

六、结论
  电力运维平台能帮助政府机构建立和完善的计量、监测、分析和管理系统，及时、准确、快速、获取变电所相关数据，监控电力系统的运行态势、及时发现故障隐患、保证供电安全、稳定。 
详尽的能耗统计、对比分析数据报表、图表，及时掌握政府机关能耗水平及能源分布情况，对比同机关部门先进能效水平，帮助企业制定科学、合理的节能目标。能耗诊断和需求预测，评估能耗现状，挖掘节能潜力，提供节能建议。综合运行状态监测与耗能统计数据进行关联性诊断分析，评估重要耗能负荷和环节的能源利用效率，提供原因分析和改进建议，辅助用户实施主动的能源管理与节能改进。
为管理者提供直观的供配电能源报表和能源审计及报告服务，更加方便管理者对政府机关的日常的能源管理及未来能源规划 。