特高壓換流站智能運(yùn)檢管控體系

特高壓換流站智能運(yùn)檢管控體系衣福全【摘要】隨著新建特高壓換流站的建成投運(yùn)，換流站在地域、人員、設(shè)備管理等方面將面臨越來(lái)越大的挑戰(zhàn)，需要構(gòu)建智能運(yùn)檢管控體系進(jìn)行統(tǒng)籌有序管理，保障特高壓直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行.【期刊名稱】《電力與能源》【年(卷)，期】2019(040)002【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P162-164,274)【關(guān)鍵詞】特高壓換流站;智能運(yùn)檢;在線監(jiān)測(cè)【作者】衣福全【作者單位】國(guó)網(wǎng)上海市電力公司特高壓換流站管理處，上海200126【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TM7211在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置現(xiàn)狀1.1特高壓換流站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除OWS夕卜，特高壓換流站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置較全，但監(jiān)控后臺(tái)相互獨(dú)立，平均每站配置8套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。1.1.1—體化監(jiān)測(cè)—體化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包含：①大型充油設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，包括換流變、110kV及以上電壓等級(jí)站用變、高抗多組分油色譜及微水、鐵心和夾件接地電流在線監(jiān)測(cè);②直流場(chǎng)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，包括直流場(chǎng)穿墻套管SF6壓力、直流分壓器SF6壓力、直流斷路器SF6壓力、避雷器動(dòng)作次數(shù)在線監(jiān)測(cè)；③交流場(chǎng)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，包括交流濾波器開(kāi)關(guān)、GIS設(shè)備氣室SF6壓力在線監(jiān)測(cè)。1.1.2設(shè)備監(jiān)測(cè)站用電蓄電池及400V饋線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：①蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)站用電蓄電池的單屏電壓，蓄電池內(nèi)阻；②400V站用電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)視400V饋線開(kāi)關(guān)分合閘信號(hào)。主泵漏水及軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。站內(nèi)閥冷卻系統(tǒng)主循環(huán)泵配置主泵漏水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及主泵軸承振動(dòng)和測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)OWS及在線監(jiān)測(cè)后臺(tái)報(bào)警。⑶電纜溝測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。站內(nèi)電纜溝和換流變配置測(cè)溫光纖，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)在電纜溝內(nèi)電纜上和換流變外殼上環(huán)繞測(cè)溫光纖實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行溫度。(4)避雷器泄漏電流監(jiān)測(cè)。對(duì)交直流避雷器阻性電流和全電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。1.1.3機(jī)器人、紅外及環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)器人智能巡檢系統(tǒng)。每日自動(dòng)按照既定巡檢路線對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行可見(jiàn)光儀表巡檢和紅外測(cè)溫。閥廳紅外測(cè)溫系統(tǒng)。對(duì)閥廳里面的換流閥、套管、避雷器等設(shè)備及接頭進(jìn)行測(cè)溫監(jiān)測(cè)。⑶設(shè)備間環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。二次設(shè)備間、閥廳、配電室內(nèi)、泵房均配置環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備間的溫度、濕度、PM2.5、PM10等運(yùn)行參數(shù)和泵房?jī)?nèi)集水坑的液位。1.2直流技術(shù)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)國(guó)網(wǎng)總部及各省公司運(yùn)維檢修部門、二級(jí)單位、直流技術(shù)中心可實(shí)現(xiàn)換流站的遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視，快速調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)事件記錄、故障錄波、圖像視頻等故障信息，進(jìn)行設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷分析，及時(shí)制定故障處理方案，進(jìn)行故障遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮和聯(lián)合技術(shù)會(huì)商。1.3存在的問(wèn)題特高壓換流站設(shè)備具備較完善的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，但未進(jìn)行系統(tǒng)性規(guī)劃和層級(jí)分類，存在監(jiān)測(cè)重點(diǎn)不明確、監(jiān)測(cè)手段不完備等問(wèn)題；另夕卜監(jiān)測(cè)裝置本身存在傳感器故障率高、數(shù)據(jù)傳輸頻發(fā)中斷、板卡抗電磁干擾能力差、電池續(xù)航能力不足等問(wèn)題；遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)亟待擴(kuò)容及技術(shù)升級(jí)。2智能運(yùn)檢管控系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)遠(yuǎn)期目標(biāo)：全面落實(shí)《關(guān)于印發(fā)智能運(yùn)檢體系建設(shè)方案的通知要求》(國(guó)家電網(wǎng)運(yùn)檢631號(hào)文)，2019年完成智能運(yùn)檢體系建設(shè)攻關(guān)，2020年進(jìn)行推廣應(yīng)用，2021年完成完善提升。2019年目標(biāo)：整合現(xiàn)有平臺(tái)，落實(shí)文件要求，構(gòu)建“二維互動(dòng)感知、四類融合分析、三層集約管控”框架體系，全面實(shí)現(xiàn)特高壓換流站的智能運(yùn)檢管控。3智能運(yùn)檢管控系統(tǒng)構(gòu)建方案3.1二維互動(dòng)感知根據(jù)國(guó)網(wǎng)631號(hào)文，研究設(shè)備本體與傳感器一體化自我感知技術(shù)。實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)信息自我感知。3.1.1換流站現(xiàn)狀特高壓換流站已實(shí)現(xiàn)多數(shù)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，需要在現(xiàn)有感知技術(shù)的基礎(chǔ)上提升質(zhì)量和可靠性。3.1.2發(fā)展與提升(1)持續(xù)提升在運(yùn)換流站在線監(jiān)測(cè)裝置本體的可靠性：①集中力量提升主設(shè)備油色譜及微水、鐵心和夾件接地電流在線監(jiān)測(cè)裝置，以及GIS、開(kāi)關(guān)設(shè)備SF6壓力在線監(jiān)測(cè)裝置的可靠性，逐一排查傳感器、轉(zhuǎn)換接口、傳輸設(shè)備的可靠性，規(guī)范技術(shù)通信協(xié)議，提升板卡抗靜電干擾能力，以及在惡劣氣象條件下運(yùn)行的穩(wěn)定性，切實(shí)提升主設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的可靠性；②定周期邀請(qǐng)專業(yè)公司繼續(xù)對(duì)在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行定檢，尤其加強(qiáng)新建站交接階段的在線裝置定檢，把〃首檢”式驗(yàn)收延升至在線監(jiān)測(cè)裝置。將充油設(shè)備和SF6壓力在線監(jiān)測(cè)裝置等同主設(shè)備維護(hù)管理。建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)檢資源感知體系。擴(kuò)展已有換流站智能巡檢手持式終端功能，隨設(shè)備建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)RFID、二維碼、智能芯片等標(biāo)簽，根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備身份標(biāo)簽編碼原則，建設(shè)涵蓋設(shè)備、裝備、車輛及備品備件等物資的智能識(shí)別系統(tǒng)，進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)壽命、定額缺額、名牌信息、運(yùn)行狀況等的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，再進(jìn)行運(yùn)檢裝備的智能化信息化管理：①在設(shè)備智能巡檢方面，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽，建設(shè)巡檢周期、巡檢標(biāo)準(zhǔn)、巡檢計(jì)劃、巡檢記錄臺(tái)賬，分類匯總分析主要設(shè)備缺陷信息，遇有嚴(yán)重、緊急缺陷時(shí)及時(shí)發(fā)送至相關(guān)責(zé)任人和管理人員，督促缺陷閉環(huán)管理；②在物資裝備管理方面，建設(shè)定額標(biāo)準(zhǔn)和缺額預(yù)警功能，實(shí)時(shí)預(yù)警、區(qū)域調(diào)控、集約管理，初步建成基于物聯(lián)網(wǎng)的特高壓換流站設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)檢資源感知體系。與設(shè)備廠家合作研究特高壓直流換流閥的全景巡檢與狀態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)。換流閥全景巡檢是面向換流閥及其關(guān)鍵零部件的溫度、相對(duì)位置等綜合信息的全方位多維度的監(jiān)測(cè)，全景巡檢技術(shù)內(nèi)容與預(yù)期成果見(jiàn)圖1。目前，傳感器及其探測(cè)技術(shù)在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是尚未對(duì)換流閥關(guān)鍵零部件及關(guān)鍵部位進(jìn)行全景巡視和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。在換流閥結(jié)構(gòu)約束以及復(fù)雜電磁環(huán)境中研究全景微型傳感器植入方式、絕緣配合和電磁屏蔽以及微型傳感器的供能技術(shù)，是該技術(shù)研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前部分換流閥廠家正在進(jìn)行傳感器研發(fā)，以及安裝傳感器后換流閥的老化機(jī)理分析與運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估。圖1全景巡檢技術(shù)內(nèi)容與預(yù)期成果3.2四類融合分析根據(jù)國(guó)網(wǎng)631號(hào)文，實(shí)現(xiàn)環(huán)境預(yù)警數(shù)據(jù)、立體巡檢數(shù)據(jù)、不停電檢測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的深度融合分析。3.2.1換流站現(xiàn)狀特高壓換流站在一體化在線監(jiān)測(cè)、機(jī)器人立體巡檢等方面發(fā)展較好，積累了數(shù)據(jù)和運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)。3.2.2發(fā)展與提升升級(jí)換流站層面的一體化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在主設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置性能提升的基礎(chǔ)上，進(jìn)行換流站現(xiàn)場(chǎng)7個(gè)系統(tǒng)的一體化整合，至少實(shí)現(xiàn)整合為主設(shè)備、輔助設(shè)備兩個(gè)系統(tǒng)的目標(biāo)，便于運(yùn)維人員日常監(jiān)視與數(shù)據(jù)分析。整合后系統(tǒng)的關(guān)鍵信息可僅包括報(bào)警信息，以及設(shè)備一定時(shí)間內(nèi)的趨勢(shì)分析圖譜。裝置每4h1次的數(shù)據(jù)量可存儲(chǔ)在分系統(tǒng)，便于集成系統(tǒng)減少數(shù)據(jù)量，增加分析能力。該技術(shù)需組織換流站7個(gè)子系統(tǒng)細(xì)化討論，一是確保報(bào)警信息的及時(shí)上傳，確保信息不延時(shí)、不失真；二是各系統(tǒng)需具備一體化整合條件，相關(guān)通信協(xié)議和接口應(yīng)基本一致。升級(jí)一體化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，增加換流變等充油設(shè)備氫氣含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)充油設(shè)備乙炔、氫氣、總烴三種主要特征氣體的連續(xù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。建設(shè)GIS室智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)。在履帶式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上搭載可見(jiàn)光攝像、紅外光譜測(cè)漏儀對(duì)GIS室內(nèi)的各種電力設(shè)備進(jìn)行表計(jì)讀取、開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)識(shí)別、油位檢測(cè)、SF6泄露點(diǎn)檢測(cè)以及局部放電檢測(cè)等功能，實(shí)現(xiàn)高緯度、偏遠(yuǎn)地區(qū)GIS設(shè)備的全天候、全方位、全自主智能巡檢和監(jiān)控。目前該技術(shù)已在部分特高壓換流站實(shí)現(xiàn)，后續(xù)可進(jìn)行推廣應(yīng)用。擴(kuò)展GIS智能巡檢機(jī)器人，應(yīng)用于低電壓等級(jí)設(shè)備，開(kāi)展10kV、400V開(kāi)關(guān)柜的不停電檢測(cè)。積極研究調(diào)相機(jī)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用。積極研究調(diào)相機(jī)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大型旋轉(zhuǎn)熱備用設(shè)備的實(shí)時(shí)、有效監(jiān)控。將現(xiàn)有的工況運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)量增加趨勢(shì)分析和遠(yuǎn)傳診斷功能，同時(shí)可將現(xiàn)有的換流站水泵振動(dòng)、溫度監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、漏水監(jiān)測(cè)等技術(shù)應(yīng)用于調(diào)相機(jī)。該技術(shù)已在部分新建工程應(yīng)用，后續(xù)需與換流站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合與應(yīng)用。調(diào)相機(jī)在線監(jiān)測(cè)狀態(tài)量包括：定子鐵心溫度、定子繞組溫度、定子端部結(jié)構(gòu)件溫度、軸承絕緣、軸瓦溫度、溫濕度、冷卻器漏水、工況參數(shù)、調(diào)相機(jī)冷熱風(fēng)溫、軸振動(dòng)、軸承座振動(dòng)、隔音罩進(jìn)出風(fēng)溫、電刷狀態(tài)、局放、絕緣過(guò)熱、匝間、軸承潤(rùn)滑油溫度、流量等。在偏遠(yuǎn)站點(diǎn)推進(jìn)機(jī)器人巡檢系統(tǒng)。通過(guò)細(xì)化技術(shù)規(guī)范制定、與廠家深度溝通運(yùn)維需求等手段，努力避免現(xiàn)有機(jī)器人續(xù)航能力不足、軌道識(shí)別有偏差等問(wèn)題，提高現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人的巡檢質(zhì)量。3.3三層集約管控根據(jù)國(guó)網(wǎng)631號(hào)文，實(shí)現(xiàn)指揮決策層、業(yè)務(wù)管理層、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)層的集約管控。3.3.1運(yùn)維管控系統(tǒng)引入總部〃基于管控平臺(tái)的生產(chǎn)指揮決策體系”，應(yīng)用〃大云物移”等新技術(shù)，依托管控平臺(tái)信息匯集、數(shù)據(jù)分析信息流轉(zhuǎn)功能，全面管控運(yùn)檢業(yè)務(wù)及資源，實(shí)現(xiàn)決策指令、現(xiàn)場(chǎng)信息等在管理層與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)交互。目前該平臺(tái)已開(kāi)發(fā)成功，各省公司可配套進(jìn)行開(kāi)發(fā)應(yīng)用(見(jiàn)圖2)。圖2基于管控平臺(tái)的生產(chǎn)指揮決策體系在生產(chǎn)指揮決策體系增加生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的讀取和趨勢(shì)分析功能：①鑒于各直流系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)的送電量及年月日平均功率、送電任務(wù)完成率均需從PMS手動(dòng)輸入的日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)中人工讀取，建議增加送電量信息的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析功能；②鑒于各直流系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)的強(qiáng)迫停運(yùn)次數(shù)和計(jì)劃停運(yùn)、臨時(shí)停運(yùn)次數(shù)均需手動(dòng)統(tǒng)計(jì)，建議增加相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析功能；③鑒于特高壓換流站設(shè)備歷史臺(tái)賬均為手動(dòng)維護(hù)，建議增加設(shè)備自投運(yùn)以來(lái)的缺陷信息、檢修更換信息，和同類型設(shè)備的一般、嚴(yán)重、危急缺陷占比信息，便于提前發(fā)現(xiàn)家族性缺陷；④建議增加溫度等折算后的高壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及趨勢(shì)發(fā)展信息化系統(tǒng)。建議建設(shè)簡(jiǎn)單、有效的設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行管控平臺(tái)，便于形成歷史性、趨勢(shì)性的數(shù)據(jù)分析材料。3.3.2檢修管控體系換流站現(xiàn)狀。特高壓換流站年度停電檢修過(guò)程中參檢單位多、人員多、車輛多、區(qū)域多、交叉多等，現(xiàn)場(chǎng)人員管控采用辦理出入證方式，安全管控依靠管理人員廣撒網(wǎng)、逐項(xiàng)查、面面問(wèn)等方式，給安全管理埋下一定隱患。發(fā)展與提升：①建設(shè)換流站檢修現(xiàn)場(chǎng)智能云管控平臺(tái)，進(jìn)行人員、車輛區(qū)域位置定位、行跡記錄，實(shí)時(shí)顯示檢修區(qū)域負(fù)責(zé)人、監(jiān)管人、作業(yè)人員到位及高空車使用情況，實(shí)現(xiàn)管控?zé)o盲區(qū)；②將檢修工作區(qū)、運(yùn)行設(shè)備區(qū)立體隔離，構(gòu)建無(wú)形安全防護(hù)網(wǎng)，一旦檢測(cè)到進(jìn)入帶電間隔區(qū)域及其他檢修區(qū)域的人員，則立即觸發(fā)聲光報(bào)警。支持工作票間斷、終結(jié)一鍵顯示功能，保證收工后確無(wú)人員滯留在工作區(qū)；③利用智能云管控軟件系統(tǒng)對(duì)人員車輛數(shù)量、工作時(shí)長(zhǎng)、工作票狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成參檢單位工作量、時(shí)長(zhǎng)報(bào)表，直觀顯示各單位工作效率，深度挖掘大數(shù)據(jù)價(jià)值，為后期檢修決策優(yōu)化提供信息、數(shù)據(jù)支撐；④提升檢修管控平臺(tái)功能，將換流站現(xiàn)場(chǎng)管控關(guān)鍵信息遠(yuǎn)程傳輸至省公司運(yùn)維、檢修、安質(zhì)、技術(shù)中心等部門，實(shí)時(shí)進(jìn)行檢修安全信息的遠(yuǎn)方管控，對(duì)比分析送受端換流站的檢修力量，必要時(shí)給予指導(dǎo)和優(yōu)化調(diào)整，促進(jìn)換流站檢修管理提質(zhì)增效。3.3.3應(yīng)急處置體系換流站現(xiàn)狀。技術(shù)中心及省公司運(yùn)維、檢修部門對(duì)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的事件信息、報(bào)警記錄、工業(yè)視頻記錄，以及現(xiàn)場(chǎng)刻錄的故障錄波信息進(jìn)行遠(yuǎn)方分析，并通過(guò)電話會(huì)議系統(tǒng)，進(jìn)行故