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浅谈大数据智能运维平台

点击次数:164 发布时间:2021-10-14

王蒙蒙

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要:光伏电站类型多,地理分布范围越来越广。单个电站占地面积大,传统的运维方式存在难度大,巡检管理易缺失、效率低、人力成本高,故障发现、维修不及时等问题,使得电站发电量减少,造成收益损失,严重影响投资回报。通过建设大数据智能运维平台,运维管理实现信息化、网络化、数字化,减少站端值守人员数,提高管理水平、工作效率、决策的正确性,降低了运维成本,保障电站运行的安全性、可靠性,减少发电损失,实现电站效益良好。
关键词:光伏电站;大数据;信息化;智能运维
0 引 言
       随着化石能源的日渐枯竭,环境污染越来越严重,可再生能源越来越受到关注。近年来,可再生能源产业发展迅速。根据国家能源局发布的数据显示,全国新增光伏总装机量持续增长,2016 年新增为2011 年的17 倍,2017 年我国光伏发电新增装机53.06 GW,其中分布式光伏19.44 GW,同比增长370%。光伏电站装机容量越来越庞大,地理分布越来越广,电站类型复杂多样。某公司运维13 个光伏电站,场址遍布10个省份,有屋顶光伏项目、鱼光互补光伏项目、山地光伏、农光互补光伏项目等多种类型光伏电站。其中屋顶光伏项目建设在某占地20 km2 园区的几十个屋顶厂房;鱼光互补光伏电站,建设在占地面积1.3 km2 的湖里。依靠传统的运维方式,光伏电站管理难度大、巡检管理易存在缺失、运维效率低下、人力成本高、故障发现和维修不及时等问题,使得光伏电站发电量减少,光伏电站收益降低,严重影响光伏电站针对光伏电站运维的难点,提出借助于计算机、网络通信、大数据技术,建设大数据运维平台,实现电站运维管理的信息化、网络化、数字化。这样不仅提高了管理水平、工作效率、决策的正确性,减少站端值守人员数,而且为电站的生产管理者提供真实、准确、及时的生产管理信息,保障电站设备的安全、可靠性,减少电站的发电损失,实现电站运维的效益管理。
1 运维平台系统结构
       系统结构划分为两层,如图1 所示。
       一层:总部集中管理中心层,部署大数据智能运维平台,接收站端上传的实时生产运行数据、站端主要设备的运行参数等数据,对站端上传的数据进行多层次、多维度综合分析处理、存储、应用、展示及发布,评估电站生产运行情况,并提供生产运行报表;实现对下属多个电站的统一监视和管理。二层:站端数据采集层,建设在电站就地,通过在生产控制一区部署通信管理机接收电站SCADA 监控系统后台转发的逆变器、汇流箱、升压站遥测和电能计量表(安全Ⅱ区)、环境监测仪数据,并经过横向隔离装置(正向型)传输到管理信息区的数据服务器,位于服务器中的解析程序对传入的数据进行实时解析、入库和统计分析。
2 平台功能
       对电站站端的相电压、线电压、相电流、功率、功率因数、厂用电、频率和开关状态量等运行数据进行实时监测,大数据运维平台利用其强大的数据处理能力,对采集的数据进行分析处理,实现了对站端生产运行状况进行监控,对故障问题进行预警、报警,对相关设备进行遥控和遥调。
2.1 地图导航
       如图2 所示,通过在线地图,展示各电站的地理位置信息、运行状态、装机情况、节能减排、年实际发电量、年理论发电量等情况。用户可快速了解各电站的整体运行状况及运行水平。同时,可直接点击在线地图上的任一电站图标,系统直接进入该电站,了解电站详细运行信息。
 
2.2 实时监测
       支持实时采集电站的运行状态、电站PR、等效小时数、越限告警信息、设备(光伏组件、逆变器、汇流箱、箱变、升压站、集电线路等)运行数据、异常设备情况、站端报警,实行实时展示并秒级刷新,以便提前发现站端故障点,及时处理故障点,减少电量损失,提高发电效率。
2.3 智能运维
       运用大数据运维平台的数据分析计算能力,对采集的站端各类数据进行计算分析,预测电站的运行趋势;发现站端设备在运行过程中潜在的故障点,以便提前处理,避免形成故障后造成更大的损失;对于已产生的故障,通过大数据平台的数据处理计算功能,快速准确的定位设备故障,找到故障产生的原因,并制定可借鉴的专业化解决方案,辅助运维人员处理故障,提高电站的整体运维水平和效率,减少损失。
2.4 对标管理
       对各电站运行状况进行不同维度的对比,如发电量对标、发电效率对标、能耗对标、故障处理效率对标、安全完成率对标等。通过对标,了解各电站的实际整体运行水平,及时发现运行较差的电站及设备,从而针对性地制定策略提升其整体运行水平,实现提高发电量。
2.5 电站运行分析
       电站管理人员从综合效率、计划完成率、弃光或弃风电量(检修弃光或弃风、故障弃光或弃风、限电弃光或弃风)、损耗(逆变器损耗等价时、组串损耗等价时、汇流箱损耗等价时、箱变运行损耗、线缆损耗等)、太阳能资源、逆变器性能等进行分析,确定影响电站性能的具体因素,并及时处理,从而保证电站整体运行的稳定。
2.6 运维管理
       运维管理为电站日常运维工作的操作台,包含两票管理、检修管理、巡视管理、培训管理、缺陷管理、运维工作台、考核管理、交接班管理、设备更换等内容。充分利用信息化来实现运维管理全过程跟踪管理,强化运维管理执行力度和效率,提高运维的执行质量。
2.7 运营统计分析
       运营统计是根据生产运行管理要求,以电站运行数据为基础生成的各类统计报表,具体报表格式可由根据电站运营管理的需要,自由定制表格,满足多样化的需求。系统对电站的运行数据进行多层次、多维度综合对比分析,有助于准确评估电站实际生产运行情况,达到电站的精细化管理目标。
2.8 设备资产管理
       实现对电站设备资产台帐及其紧密相关的业务信息的集中管理,从而提高设备的可靠性及可利用率,减少设备的故障率和停用小时数,控制和降低设备维护及检修成本,缩短检修响应和检修工作时间,延长设备使用寿命,增强电站的安全性。
2.9 管理
       通过对发电生产安全相关的组织、人员、措施、事件、台帐等工作进行信息管理,实现生产管理意识的提高,同时对电站生产进行规范化管理和信息监督,减少事故的发生和危害程度。充分利用先进的计算机技术、网络技术,提高安全监督工作的效率、减轻安监人员的工作强度、提高安全生产管理水平。
2.10 专家知识库
       记录了大量光伏电站运维相关专业技术、故障解决应用案例、运维经验总结等知识,同时建立了知识库模型,方便现场运维人员可以根据现场的运维情况和自身经验总结按知识库模型,自行完善知识库的建设。专家知识库不仅有助于运维团队培训运维人员,提升运维人员的专业水平,而且在发现故障时,通过对故障点的数据计算进行分析对比,系统自动搜索专家知识库,提供类似案例的解决方案,为运维人员提供技术参考。
2.11 移动APP 功能
       支持移动终端(手机、平板电脑等)接入电站,了解光伏电站的地理位置信息、装机容量、发电效率、节能减排、运维评估情况(包括工作票,操作票,缺陷票的生成数量和闭环数量)、电站收益等。
3 安科瑞变电所电力运维云平台
3.1云平台架构
3.2云平台概述
       我司的运维平台综合运用综合保护装置、多功能电力仪表、母排及线缆测温装置、 变压器温控仪、视频摄像头、水浸烟雾、温湿度、门磁等多种传感器统一接入变电所现场的边缘计算网关,经边缘计算网关将数据封装、压缩、加密后上传至云平台。实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排,线上线下联动;实现用户侧变配电所的24小时无人值守,监测各配电回路运行状态,即时定位故障,降低风险。通过手机APP下发运维任务人员手机上,并通过GPS跟踪运维执行过程。将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理,提高运维效率、提高故障响应速度,即时发现运行缺陷并做消缺处理。为售电企业提供电能集抄服务,即时掌握用户用电量情况,避免偏差考核;响应泛在电力物联网的政策,增加客户粘性,为后期的增值服务开展做准备。
3.3云平台功能
 3.4云平台配置方案
3.5产品介绍
       AM5SE系列微机综合保护装置
       功能
       保护功能:主变差动保护功能、主变后备保护、三段式过流带方向带电压闭锁、三段式过流、零序电流保护、过电压;
       低电压保护、大功率电机保护、高压电动机综合保护、PT并列功能、非电量保护、并网逆功率保护、检同期功能;
       测量功能:保护电流、测量电流、零序电流、母线电压、零序电压4-20MA输出、直流测量;
       通讯功能:提供RS485通讯接口,RS232维护接口,IRIG-B对时接口、USB升级接口,RJ45网口接口;
       故障录波功能:保护动作时触发录波,可以记录故障前8个周波后四个周波的数据;
       控制回路:自带操作回路,防跳功能;
       GPS校时功能:提供时钟同步接口,接收GPS校时信号。
       应用
       35kV及以下电压等级的变配电站及设备的保护测控功能,至少包括35kV进线/主变压器(一般容量2000kVA以上)/PT/母联、10kV进线/馈线/配电变压器(一般容量2000kVA以下)/高压电动机/高压电容器/母联/PT等设备的保护和自动控制功能。
       ASD300系列智能操控装置
       功能
       一次动态模拟图指示及自检带电显示、闭锁及自检;
       核相、强制加热、强制照明;
       语音防误提示;
       人体感应及柜内照明、已带电语音播报;
       分合闸、远方就地、储能转换开关;
       分合闸回路完好指示/电压测量;
       预分预合闪光指示;
       断路器分合次数统计;
       RS485串行通讯接口;
       开关柜节点无线测温;
       全电参量测量。
       应用
       35KV高压及以下中置柜,手车柜,环网柜。
 
       ARTM-Pn无线测温装置
       功能
       接收60个ATE100/200/300/400;
       3U3I电参量测量;
       实时测温功能;
       RS485通讯接口,通过标准的MODBUS RTU协议实现组网功能;
       具备自检功能;
       超温、高温、相间温差报警、温度突变量告警功能。
       应用
       变电站、配电室、箱变等。
 
       APM810系列多功能电力仪表
       功能
       准确度等级:有功电能0.5S级,无功电能2级;
       测量功能:三相电压、三相电流、分相及总有功功率、分相及总无功功率、分相及总视在功率、分相及总功率因数、频率、需量;
       电能计量:分相及总双向电能、四象限无功电能;
       电能质量监测:2-63次分次谐波、总(奇、偶)谐波测量、电压波峰系数、电话波峰因子、电流K系数测量;
       输入输出:2路开关量输出(选配MD82模块可扩至8路);
       及2路开关量输入(选配MD82模块可扩至26路),开关量输出;
       可配置为报警输出或远程遥控,DO用作报警输出时可自由关联报警内容;
       SD卡存储功能:用于电参量、电能、谐波等数据定时存储,波形存储等功能。
       应用
       适用于电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦等需要电力监控的场合。
 
       DTSD1352导轨式电能表
       功能
       测量功能:三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计;
       准确级精度:有功0.5S;
       电流信号接入:直接接入10(80)A 经CT接入1(6)A;
       电压信号:100V 380V;
       通信:RS485接口,支持MODBUS-RTU或者DL/T645通讯协议。
       应用
       适用于政府机关和大型公建中对电能的分项计量,也可用于企事业单位作电能管理考核。
       ADW300无线智能仪表
       功能
       测量功能:三相电流、电压、功率、频率、总正反向有功电能统计、总正反向无功电能统计;
       电能质量:电压、电流不平衡度,电压、电流总谐波及2-31分次谐波;
       需量:电流、功率需量及实时电流,功率需量;
       准确级精度:0.5s级 ADW300外置互感器型1级;
       电流信号规格:100A输入 ,经互感器输入,二次互感接入;
       通讯方式:RS485、 LORA无线通讯、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯。
       应用
       ADW300方便用户进行用电监测、集抄和管理,可灵活安装在配电箱中,可用于电力运维、环保监管等在线监测类平台中。
       ARCM300系列电气火灾监控仪表
       功能
       测量:单回路剩余电流、4路温度、电压、电流、功率、频率、功率因数、视在电能、四象限电能;
       保护:剩余电流、温度、过流等;
       报警:声光报警,支持消音、复位操作;
       开关量:1路继电器输出、4路开关量输入;
       通讯方式:RS485、NB-IOT无线通讯、4G无线通讯。
       应用
       适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
       ANET智能网关
       功能
       数据采集(支持串口、以太网,只需配置即可兼容支持标准电力规约的各类仪表);
       数据上传(支持往上海分类分项能耗平台、宁夏电力需求侧平台、江苏电力运维平台、浙江电力运维平台上传数据);
       边缘计算(灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、断点续传、数据加密、4G路由);
       远程管理(远程配置、远程升级、远程监视)。
       应用
       泛在电力物联网、能耗系统平台、电力需求侧管理平台、第三方云平台、预付费系统、运维系统平台、电力监控平台、能源综合管理平台。
 
3.6云平台现场应用图片  
  
 
               展厅现场                 运维团队               采集箱内部图
 
高配现场                    门磁安装                   烟感安装
   
          安装                   漏水检测安装              低压柜仪表
3.7平台价值
       为电力运维企业提供线上运维服务平台,实时集中监测所有变电所用电情况、统一调度运维巡检安排,线上线下联动。
       将企业集团/高等院校内广泛分布的变电所集中统一管理,提高运维效率、提高故障响应速度;
       响应泛在电力物联网的政策,增加客户粘性,为后期的增值服务开展做准备;
       为售电企业提供电能集抄服务,即时掌握用户用电量情况,避免偏差考核。
3.8访问方式


4结语
       本文针对光伏电站传统运维方式存在的问题,提出了通过建设大数据智能运维平台,运维实现信息化、网络化、数字化、集中化管理,不仅减少了站端值守人员数,而且利用大数据运维平台强大的计算分析能力,实现了运维的智能化,有效地提高运维管理水平、运维效率,实现了光伏电站效益良好。
参考文献
[1]程 荣. 浅谈光伏电站的智能化运维[J]. 煤,2018,27(10):87-88.
[2]徐小勇,李 敏,王 静,李 刚. 大数据智能运维平台.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
作者简介:
王蒙蒙,女,现任职于安科瑞电气股份有限公司。主要从事智能电力电容器产品的研发与应用,


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