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淺談大數(shù)據(jù)智能運維平臺

瀏覽次數(shù):859更新時間:2021-09-16

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:光伏電站類型多,地理分布范圍越來越廣。單個電站占地面積大,傳統(tǒng)的運維方式存在難度大,巡檢管理易缺失、效率低、人力成本高,故障發(fā)現(xiàn)、維修不及時等問題,使得電站發(fā)電量減少,造成收益損失,嚴重影響投資回報。通過建設大數(shù)據(jù)智能運維平臺,運維管理實現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化,減少站端值守人員數(shù),提高管理水平、工作效率、決策的正確性,降低了運維成本,保障電站運行的安全性、可靠性,減少發(fā)電損失,實現(xiàn)電站效益良好。
關鍵詞:光伏電站;大數(shù)據(jù);信息化;智能運維
0 引 言
       隨著化石能源的日漸枯竭,環(huán)境污染越來越嚴重,可再生能源越來越受到關注。近年來,可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,全國新增光伏總裝機量持續(xù)增長,2016 年新增為2011 年的17 倍,2017 年我國光伏發(fā)電新增裝機53.06 GW,其中分布式光伏19.44 GW,同比增長370%。光伏電站裝機容量越來越龐大,地理分布越來越廣,電站類型復雜多樣。某公司運維13 個光伏電站,場址遍布10個省份,有屋頂光伏項目、魚光互補光伏項目、山地光伏、農(nóng)光互補光伏項目等多種類型光伏電站。其中屋頂光伏項目建設在某占地20 km2 園區(qū)的幾十個屋頂廠房;魚光互補光伏電站,建設在占地面積1.3 km2 的湖里。依靠傳統(tǒng)的運維方式,光伏電站管理難度大、巡檢管理易存在缺失、運維效率低下、人力成本高、故障發(fā)現(xiàn)和維修不及時等問題,使得光伏電站發(fā)電量減少,光伏電站收益降低,嚴重影響光伏電站針對光伏電站運維的難點,提出借助于計算機、網(wǎng)絡通信、大數(shù)據(jù)技術(shù),建設大數(shù)據(jù)運維平臺,實現(xiàn)電站運維管理的信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化。這樣不僅提高了管理水平、工作效率、決策的正確性,減少站端值守人員數(shù),而且為電站的生產(chǎn)管理者提供真實、準確、及時的生產(chǎn)管理信息,保障電站設備的安全、可靠性,減少電站的發(fā)電損失,實現(xiàn)電站運維的效益管理。
1 運維平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
       系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為兩層,如圖1 所示。
       一層:總部集中管理中心層,部署大數(shù)據(jù)智能運維平臺,接收站端上傳的實時生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、站端主要設備的運行參數(shù)等數(shù)據(jù),對站端上傳的數(shù)據(jù)進行多層次、多維度綜合分析處理、存儲、應用、展示及發(fā)布,評估電站生產(chǎn)運行情況,并提供生產(chǎn)運行報表;實現(xiàn)對下屬多個電站的統(tǒng)一監(jiān)視和管理。二層:站端數(shù)據(jù)采集層,建設在電站就地,通過在生產(chǎn)控制一區(qū)部署通信管理機接收電站SCADA 監(jiān)控系統(tǒng)后臺轉(zhuǎn)發(fā)的逆變器、匯流箱、升壓站遙測和電能計量表(安全Ⅱ區(qū))、環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù),并經(jīng)過橫向隔離裝置(正向型)傳輸?shù)焦芾硇畔^(qū)的數(shù)據(jù)服務器,位于服務器中的解析程序?qū)魅氲臄?shù)據(jù)進行實時解析、入庫和統(tǒng)計分析。
2 平臺功能
       對電站站端的相電壓、線電壓、相電流、功率、功率因數(shù)、廠用電、頻率和開關狀態(tài)量等運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測,大數(shù)據(jù)運維平臺利用其強大的數(shù)據(jù)處理能力,對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理,實現(xiàn)了對站端生產(chǎn)運行狀況進行監(jiān)控,對故障問題進行預警、報警,對相關設備進行遙控和遙調(diào)。
2.1 地圖導航
       如圖2 所示,通過在線地圖,展示各電站的地理位置信息、運行狀態(tài)、裝機情況、節(jié)能減排、年實際發(fā)電量、年理論發(fā)電量等情況。用戶可快速了解各電站的整體運行狀況及運行水平。同時,可直接點擊在線地圖上的任一電站圖標,系統(tǒng)直接進入該電站,了解電站詳細運行信息。

 

2.2 實時監(jiān)測
       支持實時采集電站的運行狀態(tài)、電站PR、等效小時數(shù)、越限告警信息、設備(光伏組件、逆變器、匯流箱、箱變、升壓站、集電線路等)運行數(shù)據(jù)、異常設備情況、站端報警,實行實時展示并秒級刷新,以便提前發(fā)現(xiàn)站端故障點,及時處理故障點,減少電量損失,提高發(fā)電效率。
2.3 智能運維
       運用大數(shù)據(jù)運維平臺的數(shù)據(jù)分析計算能力,對采集的站端各類數(shù)據(jù)進行計算分析,預測電站的運行趨勢;發(fā)現(xiàn)站端設備在運行過程中潛在的故障點,以便提前處理,避免形成故障后造成更大的損失;對于已產(chǎn)生的故障,通過大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)處理計算功能,快速準確的定位設備故障,找到故障產(chǎn)生的原因,并制定可借鑒的化解決方案,輔助運維人員處理故障,提高電站的整體運維水平和效率,減少損失。
2.4 對標管理
       對各電站運行狀況進行不同維度的對比,如發(fā)電量對標、發(fā)電效率對標、能耗對標、故障處理效率對標、安全完成率對標等。通過對標,了解各電站的實際整體運行水平,及時發(fā)現(xiàn)運行較差的電站及設備,從而針對性地制定策略提升其整體運行水平,實現(xiàn)提高發(fā)電量。
2.5 電站運行分析
       電站管理人員從綜合效率、計劃完成率、棄光或棄風電量(檢修棄光或棄風、故障棄光或棄風、限電棄光或棄風)、損耗(逆變器損耗等價時、組串損耗等價時、匯流箱損耗等價時、箱變運行損耗、線纜損耗等)、太陽能資源、逆變器性能等進行分析,確定影響電站性能的具體因素,并及時處理,從而保證電站整體運行的穩(wěn)定。
2.6 運維管理
       運維管理為電站日常運維工作的操作臺,包含兩票管理、檢修管理、巡視管理、培訓管理、缺陷管理、運維工作臺、考核管理、交接班管理、設備更換等內(nèi)容。充分利用信息化來實現(xiàn)運維管理全過程跟蹤管理,強化運維管理執(zhí)行力度和效率,提高運維的執(zhí)行質(zhì)量。
2.7 運營統(tǒng)計分析
       運營統(tǒng)計是根據(jù)生產(chǎn)運行管理要求,以電站運行數(shù)據(jù)為基礎生成的各類統(tǒng)計報表,具體報表格式可由根據(jù)電站運營管理的需要,自由定制表格,滿足多樣化的需求。系統(tǒng)對電站的運行數(shù)據(jù)進行多層次、多維度綜合對比分析,有助于準確評估電站實際生產(chǎn)運行情況,達到電站的精細化管理目標。
2.8 設備資產(chǎn)管理
       實現(xiàn)對電站設備資產(chǎn)臺帳及其緊密相關的業(yè)務信息的集中管理,從而提高設備的可靠性及可利用率,減少設備的故障率和停用小時數(shù),控制和降低設備維護及檢修成本,縮短檢修響應和檢修工作時間,延長設備使用壽命,增強電站的安全性。
2.9 管理
       通過對發(fā)電生產(chǎn)安全相關的組織、人員、措施、事件、臺帳等工作進行信息管理,實現(xiàn)生產(chǎn)管理意識的提高,同時對電站生產(chǎn)進行規(guī)范化管理和信息監(jiān)督,減少事故的發(fā)生和危害程度。充分利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù),提高安全監(jiān)督工作的效率、減輕安監(jiān)人員的工作強度、提高安全生產(chǎn)管理水平。
2.10 專家知識庫
       記錄了大量光伏電站運維相關技術(shù)、故障解決應用案例、運維經(jīng)驗總結(jié)等知識,同時建立了知識庫模型,方便現(xiàn)場運維人員可以根據(jù)現(xiàn)場的運維情況和自身經(jīng)驗總結(jié)按知識庫模型,自行完善知識庫的建設。專家知識庫不僅有助于運維團隊培訓運維人員,提升運維人員的水平,而且在發(fā)現(xiàn)故障時,通過對故障點的數(shù)據(jù)計算進行分析對比,系統(tǒng)自動搜索專家知識庫,提供類似案例的解決方案,為運維人員提供技術(shù)參考。
2.11 移動APP 功能
       支持移動終端(手機、平板電腦等)接入電站,了解光伏電站的地理位置信息、裝機容量、發(fā)電效率、節(jié)能減排、運維評估情況(包括工作票,操作票,缺陷票的生成數(shù)量和閉環(huán)數(shù)量)、電站收益等。
3 安科瑞變電所電力運維云平臺
3.1云平臺架構(gòu)
3.2云平臺概述
       我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網(wǎng)關,經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動;實現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時無人值守,監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài),即時定位故障,降低風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上,并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運維效率、提高故障響應速度,即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務,即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核;響應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策,增加客戶粘性,為后期的增值服務開展做準備。
3.3云平臺功能
3.4云平臺配置方案
3.5產(chǎn)品介紹
       AM5SE系列微機綜合保護裝置
       功能
       保護功能:主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓;
       低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網(wǎng)逆功率保護、檢同期功能;
       測量功能:保護電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量;
       通訊功能:提供RS485通訊接口,RS232維護接口,IRIG-B對時接口、USB升級接口,RJ45網(wǎng)口接口;
       故障錄波功能:保護動作時觸發(fā)錄波,可以記錄故障前8個周波后四個周波的數(shù)據(jù);
       控制回路:自帶操作回路,防跳功能;
       GPS校時功能:提供時鐘同步接口,接收GPS校時信號。
       應用
       35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能,至少包括35kV進線/主變壓器(一般容量2000kVA以上)/PT/母聯(lián)、10kV進線/饋線/配電變壓器(一般容量2000kVA以下)/高壓電動機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設備的保護和自動控制功能。
       ASD300系列智能操控裝置
       功能
       一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢;
       核相、強制加熱、強制照明;
       語音防誤提示;
       人體感應及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報;
       分合閘、遠方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關;
       分合閘回路完好指示/電壓測量;
       預分預合閃光指示;
       斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計;
       RS485串行通訊接口;
       開關柜節(jié)點無線測溫;
       全電參量測量。
       應用
       35KV高壓及以下中置柜,手車柜,環(huán)網(wǎng)柜。

 

       ARTM-Pn無線測溫裝置
       功能
       接收60個ATE100/200/300/400;
       3U3I電參量測量;
       實時測溫功能;
       RS485通訊接口,通過標準的MODBUS RTU協(xié)議實現(xiàn)組網(wǎng)功能;
       具備自檢功能;
       超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。
       應用
       變電站、配電室、箱變等。

 

       APM810系列多功能電力儀表
       功能
       準確度等級:有功電能0.5S級,無功電能2級;
       測量功能:三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數(shù)、頻率、需量;
       電能計量:分相及總雙向電能、四象限無功電能;
       電能質(zhì)量監(jiān)測:2-63次分次諧波、總(奇、偶)諧波測量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量;
       輸入輸出:2路開關量輸出(選配MD82模塊可擴至8路);
       及2路開關量輸入(選配MD82模塊可擴至26路),開關量輸出;
       可配置為報警輸出或遠程遙控,DO用作報警輸出時可自由關聯(lián)報警內(nèi)容;
       SD卡存儲功能:用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲,波形存儲等功能。
       應用
       適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。

 

       DTSD1352導軌式電能表
       功能
       測量功能:三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計;
       準確級精度:有功0.5S;
       電流信號接入:直接接入10(80)A 經(jīng)CT接入1(6)A;
       電壓信號:100V 380V;
       通信:RS485接口,支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議。
       應用
       適用于和大型公建中對電能的分項計量,也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。
       ADW300無線智能儀表
       功能
       測量功能:三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計;
       電能質(zhì)量:電壓、電流不平衡度,電壓、電流總諧波及2-31分次諧波;
       需量:電流、功率需量及實時電流,功率需量;
       準確級精度:0.5s級 ADW300外置互感器型1級;
       電流信號規(guī)格:100A輸入 ,經(jīng)互感器輸入,二次互感接入;
       通訊方式:RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
       應用
       ADW300方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理,可靈活安裝在配電箱中,可用于電力運維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。
       ARCM300系列電氣火災監(jiān)控儀表
       功能
       測量:單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能;
       保護:剩余電流、溫度、過流等;
       報警:聲光報警,支持消音、復位操作;
       開關量:1路繼電器輸出、4路開關量輸入;
       通訊方式:RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
       應用
       適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。
       ANET智能網(wǎng)關
       功能
       數(shù)據(jù)采集(支持串口、以太網(wǎng),只需配置即可兼容支持標準電力規(guī)約的各類儀表);
       數(shù)據(jù)上傳(支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側(cè)平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數(shù)據(jù));
       邊緣計算(靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由);
       遠程管理(遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視)。
       應用
       泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側(cè)管理平臺、第三方云平臺、預付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。

 

3.6云平臺現(xiàn)場應用圖片  
  

 

               展廳現(xiàn)場                 運維團隊               采集箱內(nèi)部圖
 
高配現(xiàn)場                    門磁安裝                                  安裝煙感
   
           槍機安裝                   漏水檢測安裝              低壓柜儀表
3.7平臺價值
       為電力運維企業(yè)提供線上運維服務平臺,實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動。
       將企業(yè)集團/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運維效率、提高故障響應速度;
       響應泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策,增加客戶粘性,為后期的增值服務開展做準備;
       為售電企業(yè)提供電能集抄服務,即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核。
3.8訪問方式
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4結(jié)語
       本文針對光伏電站傳統(tǒng)運維方式存在的問題,提出了通過建設大數(shù)據(jù)智能運維平臺,運維實現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化、集中化管理,不僅減少了站端值守人員數(shù),而且利用大數(shù)據(jù)運維平臺強大的計算分析能力,實現(xiàn)了運維的智能化,地提高運維管理水平、運維效率,實現(xiàn)了光伏電站效益良好。
參考文獻
[1]程 榮. 淺談光伏電站的智能化運維[J]. 煤,2018,27(10):87-88.
[2]徐小勇,李 敏,王 靜,李 剛. 大數(shù)據(jù)智能運維平臺.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.



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