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淺析電力系統(tǒng)變電運(yùn)維管理與設(shè)備維護(hù)
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：通過分析電力系統(tǒng)變電運(yùn)維工作的不足之處，基于變電運(yùn)維數(shù)據(jù)庫安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表提出了對應(yīng)的安全管理措施和設(shè)備維護(hù)策略，為后續(xù)變電運(yùn)維安全管理與設(shè)備維護(hù)提供借鑒。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變電；運(yùn)維；安全維護(hù)
引言
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)的安全性和可靠性提出了更高的要求，這給電力系統(tǒng)重要組成部分——變電環(huán)節(jié)提出了更高的要求。盡管電力系統(tǒng)的變電環(huán)節(jié)發(fā)展迅速，但是變電運(yùn)行方面存在的一些弊病制約了電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。一方面現(xiàn)有的變電運(yùn)維安全管理不到位，安全管理制度可執(zhí)行性較差，未能及時(shí)通過制度制約人員的行為；另一方面現(xiàn)有的設(shè)備維護(hù)質(zhì)量較差，不能及時(shí)反饋并解決設(shè)備缺陷，使得事故頻發(fā)。這些問題如果不引起重視，輕則可能造成人員傷亡、重則可能造成導(dǎo)致重大安全事故和人員死亡，限制電網(wǎng)的發(fā)展。
1.電網(wǎng)變電運(yùn)行管理存在的問題
電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，一方面需保證對電能的供應(yīng)需求，保證供電的安全性和可靠性，另一方面要盡可能追求供電經(jīng)濟(jì)效益充分實(shí)現(xiàn)，形成經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的良性循環(huán)，從而不斷促進(jìn)電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。在這個(gè)過程中，安全管理是非常重要的組成部分，一方面通過采取培訓(xùn)教育和規(guī)章制度制約人員的不安全行為，另一方面為電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供了切實(shí)的保障，是經(jīng)濟(jì)效益充分實(shí)現(xiàn)的前提條件。嚴(yán)守安全紅線是任何情況下都不可逾越的紅線。
1.1變電運(yùn)維安全管理不到位
然而，隨著工作年限的增加，在變電運(yùn)維的部分員工逐漸出現(xiàn)了麻痹大意的思想，忽視安全管理的重要性。一方面，這是由于員工本身的安全意識(shí)不高引起的，認(rèn)為搶修進(jìn)度或設(shè)備維護(hù)等工作才是重中之重，安全管理是套在變電運(yùn)維工作上的“枷鎖"，影響工作效率；另一方面，安全管理的培訓(xùn)和教育落實(shí)不到位，盡管現(xiàn)有安全管理確實(shí)保證了必要頻度的課時(shí)和講座，但是千篇一律的枯燥授課使得培訓(xùn)和教育效果較差。此外，在變電運(yùn)維的安全管理工作中，很多停留在“喊口號(hào)"和“做記錄"階段。由于在變電運(yùn)維工作中并沒有對如何進(jìn)行安全管理做出細(xì)節(jié)上的說明，這使得很多班組安全員并沒有切實(shí)執(zhí)行自己的職責(zé)，導(dǎo)致安全管理形式化，為了應(yīng)對檢查而“做記錄"。
1.2設(shè)備維護(hù)管理不到位
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備容量也不斷在提升，這使得變電設(shè)備的成本越來越高。然而，變電設(shè)備采購成本的提高并沒有對應(yīng)越來越高的設(shè)備維護(hù)質(zhì)量。一方面，這是由于電力企業(yè)不重視設(shè)備維護(hù)引起的，長期注重各種搶修速度、消缺次數(shù)等考核指標(biāo)的變電運(yùn)維班組，沒有采取相應(yīng)的措施提高設(shè)備的維護(hù)次數(shù)和質(zhì)量；另一方面，變電設(shè)備檢修模式有待改進(jìn)，為了快速消缺，很多變電運(yùn)維人員只注重消除現(xiàn)有故障而沒有進(jìn)行長遠(yuǎn)的考慮，這使得設(shè)備檢修質(zhì)量低下、人力資源浪費(fèi)、設(shè)備穩(wěn)定性差等。由于設(shè)備維護(hù)管理不到位，引起的變電設(shè)備“亞健康"，容易引起變電設(shè)備處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易頻繁引發(fā)故障，威脅電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。
2.變電運(yùn)維與安全風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)表
表1某電網(wǎng)變電所數(shù)據(jù)庫中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析表
基于變電安全風(fēng)險(xiǎn)分析三維模型，以某電網(wǎng)變電所近一年的數(shù)據(jù)，通過部門專責(zé)和管理人員頭腦風(fēng)暴所識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)要因共計(jì)525個(gè)，共制定施2603項(xiàng)，其數(shù)據(jù)庫的風(fēng)險(xiǎn)屬性統(tǒng)計(jì)分析見表1。通過對某電網(wǎng)變電所數(shù)據(jù)庫中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的匯總和分析，某電網(wǎng)變電所可以識(shí)別出所占比例較大的風(fēng)險(xiǎn)要因。如果從安全風(fēng)險(xiǎn)類型來分析的話，可以發(fā)現(xiàn)觸電、高處墜落、機(jī)械傷害分別占總風(fēng)險(xiǎn)分布的22%、25%和28%（圖1）。根據(jù)該數(shù)據(jù)可以制定安全管理和設(shè)備維護(hù)策略。
3.變電運(yùn)維安全管理與維護(hù)策略
3.1變電運(yùn)維安全管理策略
觸電風(fēng)險(xiǎn)的管控措施。觸電指的是一定量的電流通過人體從而引起不同程度的器官功能障礙或組織損傷，又稱為電擊傷。某電網(wǎng)變電所的觸電風(fēng)險(xiǎn)較高的主要原因在于設(shè)備用電種類多，可以通過以下措施進(jìn)行管控：首先需要把好人員資質(zhì)，重視崗前培訓(xùn)；設(shè)置必要防護(hù)，建立實(shí)體屏障；隨機(jī)進(jìn)行檢查，設(shè)置獎(jiǎng)罰措施。
高處墜落的管控措施。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所有在墜落高度基準(zhǔn)面2m及其以上有可能造成墜落事故的作業(yè)都為高處作業(yè)。某電網(wǎng)變電所存在大量的高處作業(yè)和高空作業(yè)，所評估出的風(fēng)險(xiǎn)等級也比較高，故需要較高標(biāo)準(zhǔn)的管控措施。為了實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，可以通過以下措施進(jìn)行管控：首先方案逐級審批，實(shí)行專項(xiàng)管控；考察人員資質(zhì)，加強(qiáng)崗前培訓(xùn)；重視安全措施，遵守作業(yè)規(guī)范；重視安全措施，遵守作業(yè)規(guī)范。
機(jī)械傷害的管控措施。機(jī)械傷害主要指得是施工現(xiàn)場各類轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的外漏部分和往復(fù)運(yùn)動(dòng)部分可能對人體造成的傷害。某電網(wǎng)變電所需要使用大量的機(jī)械設(shè)備不可避免會(huì)有機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)，為了實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，可以通過以下措施進(jìn)行管控：首先，考察人員資質(zhì)，加強(qiáng)崗前培訓(xùn)；其次，設(shè)置必要防護(hù)，建立實(shí)體屏障；然后，提高人員素質(zhì)，標(biāo)識(shí)危險(xiǎn)部位。
3.2變電運(yùn)維設(shè)備維護(hù)策略
首先，應(yīng)編寫變電設(shè)備維護(hù)大綱，實(shí)施合理的維護(hù)機(jī)制。根據(jù)電力系統(tǒng)變電設(shè)備的重要性，定期檢查、更換、保養(yǎng)變電設(shè)備，從而使得變電設(shè)備的壽命得以延長，確保變電設(shè)備在服役期間各項(xiàng)性能滿足要求，降低故障率；其次，應(yīng)合理采購的維護(hù)工具，提高維護(hù)質(zhì)量。一方面的維護(hù)工具可以有效提高工作效率、保障設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量，另一方面的維護(hù)工具可以提高對運(yùn)維人員生命安全的保障；然后，改善變電運(yùn)維評價(jià)指標(biāo)，重視設(shè)備維護(hù)質(zhì)量。變電運(yùn)維工作的評價(jià)指標(biāo)應(yīng)適當(dāng)從注重各種搶修速度、消缺次數(shù)等考核指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅負(fù)屝拶|(zhì)量、消缺質(zhì)量等。對變電運(yùn)維的搶修、消缺工作進(jìn)行設(shè)備質(zhì)量跟蹤，并建立合理的檢測評價(jià)機(jī)制，通過合理的獎(jiǎng)懲措施提高變電運(yùn)維注重維護(hù)質(zhì)量的有效性。
4.安科瑞AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)
4.1概述
基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報(bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
4.2應(yīng)用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建和改建。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)可分為四層：即感知層、傳輸層、應(yīng)用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監(jiān)測裝置、攝像頭、開關(guān)量采集裝置等。除攝像頭外，其它設(shè)備通過RS485總線接入現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)RS485端口。
傳輸層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)和交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過交換機(jī)把數(shù)據(jù)上傳至指ding的服務(wù)器端口，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
應(yīng)用層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，若變電所數(shù)量小于30個(gè)則應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可以合一配置。服務(wù)器需要具備固定IP地址，以接收各智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)傳送過來的數(shù)據(jù)。
展示層：用戶通過手機(jī)、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺(tái)信息。
4.4系統(tǒng)功能
用能月報(bào)支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號(hào)等查詢所管理站所的用電量，
4.4.2站點(diǎn)監(jiān)測
站點(diǎn)監(jiān)測包括概況、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時(shí)用電曲線、用電概況。
變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或京張個(gè)站所的變壓器功率、負(fù)荷率、等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負(fù)荷率、功率等升、降序排名。
運(yùn)維展示當(dāng)前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關(guān)狀態(tài)、電流等運(yùn)行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)查詢。
4.4.6視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫面（視頻直播），選中京張一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。
電力運(yùn)行報(bào)表顯示選定站所選定設(shè)備各回路指ding采集間隔運(yùn)行參數(shù)和電能抄表的實(shí)時(shí)值及平均值行統(tǒng)計(jì)。
對平臺(tái)所有報(bào)警信息進(jìn)行分析。
任務(wù)管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。
用戶報(bào)告頁面主要用于對選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的各類缺陷及處理情況。
4.4.11APP監(jiān)測
3.12APP支 電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項(xiàng)"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶報(bào)告"七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報(bào)告、文檔管理等。
4.5系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 型號(hào) | 外觀圖 | 型號(hào)、規(guī)格 |
變電所運(yùn)維云平臺(tái) | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報(bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊。 |
擴(kuò)展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴(kuò)展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網(wǎng)通 | ||
中壓進(jìn)線 | AM6-L |
| 三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù) |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實(shí)時(shí)及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
中壓進(jìn)線 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動(dòng)／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chǔ)，內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口，支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
中壓饋線 | AM6-L |
| 三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù) |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實(shí)時(shí)及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
低壓進(jìn)線 | AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結(jié)露 |
低壓出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計(jì)量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項(xiàng)目） | |
無線測溫 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流大于5A,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
ATC-600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報(bào)警出口。 | |
環(huán)境溫濕度 | WHD |
| WHD溫濕度控制器產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH |
水浸傳感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時(shí)間：1s繼電器輸出：常開觸點(diǎn)。 |
攝像機(jī) | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清圖像，高支持分辨率可達(dá)到130萬像素（1280*960)內(nèi)置麥克風(fēng)與揚(yáng)聲器具有語音雙向?qū)χv功能，支持螢石云互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，通過手機(jī)、PC等終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互動(dòng)和視頻觀看。 |
煙霧傳感器 | BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感：電源正極（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點(diǎn) |
門禁 | MC-58(常開型） |
| 常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度，干接點(diǎn)輸出。 |
配套附件 | ARTU-K16 |
| 常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點(diǎn)輸出 |
KDYA-DG30-24K |
| 輸出DC24V;24V電源 |
5.結(jié)束語
通過分析變電運(yùn)維管理中存在的不足及設(shè)備管理中可能出線的風(fēng)險(xiǎn)因素，提出相應(yīng)的安全管理與運(yùn)維策略，為后續(xù)變電所安全運(yùn)維提供借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]賈立峰.試析電力系統(tǒng)變電運(yùn)行安全管理與設(shè)備維護(hù)要點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2019,12.
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[3]馬春杰，王其玉，劉路路.電力系統(tǒng)變電運(yùn)維安全管理與設(shè)備維護(hù)
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作者簡介
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職安科瑞電氣股份有限公司。
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