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淺談大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維平臺

發(fā)布時間: 2021-10-14  點(diǎn)擊次數(shù): 596次

王晶晶

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(yùn)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(yán)重影響投資回報。通過建設(shè)大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維平臺,運(yùn)維管理實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)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(yùn)維成本,保障電站運(yùn)行的安全性、可靠性,減少發(fā)電損失,實(shí)現(xiàn)電站效益良好。
關(guān)鍵詞:光伏電站;大數(shù)據(jù);信息化;智能運(yùn)維
0 引 言
隨著化石能源的日漸枯竭,環(huán)境污染越來越嚴(yán)重,可再生能源越來越受到關(guān)注。近年來,可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,全國新增光伏總裝機(jī)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(jī)53.06 GW,其中分布式光伏19.44 GW,同比增長370%。光伏電站裝機(jī)容量越來越龐大,地理分布越來越廣,電站類型復(fù)雜多樣。某公司運(yùn)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(bǔ)光伏項目、山地光伏、農(nóng)光互補(bǔ)光伏項目等多種類型光伏電站。其中屋頂光伏項目建設(shè)在某占地20 km2 園區(qū)的幾十個屋頂廠房;魚光互補(bǔ)光伏電站,建設(shè)在占地面積1.3 km2 的湖里。依靠傳統(tǒng)的運(yùn)維方式,光伏電站管理難度大、巡檢管理易存在缺失、運(yùn)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(yán)重影響光伏電站針對光伏電站運(yùn)維的難點(diǎn),提出借助于計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、大數(shù)據(jù)技術(shù),建設(shè)大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺,實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)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(shí)、準(zhǔn)確、及時的生產(chǎn)管理信息,保障電站設(shè)備的安全、可靠性,減少電站的發(fā)電損失,實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維的效益管理。
1 運(yùn)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(yùn)維平臺,接收站端上傳的實(shí)時生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、站端主要設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù),對站端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多維度綜合分析處理、存儲、應(yīng)用、展示及發(fā)布,評估電站生產(chǎn)運(yùn)行情況,并提供生產(chǎn)運(yùn)行報表;實(shí)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(shè)在電站就地,通過在生產(chǎn)控制一區(qū)部署通信管理機(jī)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(wù)器,位于服務(wù)器中的解析程序?qū)魅氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)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(guān)狀態(tài)量等運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,實(shí)現(xiàn)了對站端生產(chǎn)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控,對故障問題進(jìn)行預(yù)警、報警,對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遙控和遙調(diào)。
2.1 地圖導(dǎo)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(yùn)行狀態(tài)、裝機(jī)情況、節(jié)能減排、年實(shí)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(yùn)行狀況及運(yùn)行水平。同時,可直接點(diǎn)擊在線地圖上的任一電站圖標(biāo),系統(tǒng)直接進(jìn)入該電站,了解電站詳細(xì)運(yùn)行信息。
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2.2 實(shí)時監(jiān)測
支持實(shí)時采集電站的運(yùn)行狀態(tài)、電站PR、等效小時數(shù)、越限告警信息、設(shè)備(光伏組件、逆變器、匯流箱、箱變、升壓站、集電線路等)運(yùn)行數(shù)據(jù)、異常設(shè)備情況、站端報警,實(shí)行實(shí)時展示并秒級刷新,以便提前發(fā)現(xiàn)站端故障點(diǎn),及時處理故障點(diǎn),減少電量損失,提高發(fā)電效率。
2.3 智能運(yùn)維
運(yùn)用大數(shù)據(jù)運(yùn)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(jìn)行計算分析,預(yù)測電站的運(yùn)行趨勢;發(fā)現(xiàn)站端設(shè)備在運(yùn)行過程中潛在的故障點(diǎn),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(zhǔn)確的定位設(shè)備故障,找到故障產(chǎn)生的原因,并制定可借鑒的專業(yè)化解決方案,輔助運(yùn)維人員處理故障,提高電站的整體運(yùn)維水平和效率,減少損失。
2.4 對標(biāo)管理
對各電站運(yùn)行狀況進(jìn)行不同維度的對比,如發(fā)電量對標(biāo)、發(fā)電效率對標(biāo)、能耗對標(biāo)、故障處理效率對標(biāo)、安全完成率對標(biāo)等。通過對標(biāo),了解各電站的實(shí)際整體運(yùn)行水平,及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行較差的電站及設(shè)備,從而針對性地制定策略提升其整體運(yùn)行水平,實(shí)現(xiàn)提高發(fā)電量。
2.5 電站運(yùn)行分析
電站管理人員從綜合效率、計劃完成率、棄光或棄風(fēng)電量(檢修棄光或棄風(fēng)、故障棄光或棄風(fēng)、限電棄光或棄風(fēng))、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(yùn)行損耗、線纜損耗等)、太陽能資源、逆變器性能等進(jìn)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(yùn)行的穩(wěn)定。
2.6 運(yùn)維管理
運(yùn)維管理為電站日常運(yùn)維工作的操作臺,包含兩票管理、檢修管理、巡視管理、培訓(xùn)管理、缺陷管理、運(yùn)維工作臺、考核管理、交接班管理、設(shè)備更換等內(nèi)容。充分利用信息化來實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理全過程跟蹤管理,強(qiáng)化運(yùn)維管理執(zhí)行力度和效率,提高運(yùn)維的執(zhí)行質(zhì)量。
2.7 運(yùn)營統(tǒng)計分析
運(yùn)營統(tǒng)計是根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行管理要求,以電站運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)生成的各類統(tǒng)計報表,具體報表格式可由根據(jù)電站運(yùn)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(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多維度綜合對比分析,有助于準(zhǔn)確評估電站實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況,達(dá)到電站的精細(xì)化管理目標(biāo)。
2.8 設(shè)備資產(chǎn)管理
實(shí)現(xiàn)對電站設(shè)備資產(chǎn)臺帳及其緊密相關(guān)的業(yè)務(wù)信息的集中管理,從而提高設(shè)備的可靠性及可利用率,減少設(shè)備的故障率和停用小時數(shù),控制和降低設(shè)備維護(hù)及檢修成本,縮短檢修響應(yīng)和檢修工作時間,延長設(shè)備使用壽命,增強(qiáng)電站的安全性。
2.9 管理
通過對發(fā)電生產(chǎn)安全相關(guān)的組織、人員、措施、事件、臺帳等工作進(jìn)行信息管理,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理意識的提高,同時對電站生產(chǎn)進(jìn)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(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)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(yùn)維相關(guān)專業(yè)技術(shù)、故障解決應(yīng)用案例、運(yùn)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(yùn)維人員可以根據(jù)現(xiàn)場的運(yùn)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(shè)。專家知識庫不僅有助于運(yùn)維團(tuán)隊培訓(xùn)運(yùn)維人員,提升運(yùn)維人員的專業(yè)水平,而且在發(fā)現(xiàn)故障時,通過對故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)計算進(jìn)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(yùn)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(jī)、平板電腦等)接入電站,了解光伏電站的地理位置信息、裝機(jī)容量、發(fā)電效率、節(jié)能減排、運(yùn)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(yùn)維云平臺
3.1云平臺架構(gòu)
3.2云平臺概述
我司的運(yùn)維平臺綜合運(yùn)用綜合保護(hù)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(guān),經(jīng)邊緣計算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實(shí)時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排,線上線下聯(lián)動;實(shí)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(yùn)行狀態(tài),即時定位故障,降低風(fēng)險。通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員手機(jī)上,并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度,即時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),即時掌握用戶用電量情況,避免偏差考核;響應(yīng)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(wù)開展做準(zhǔn)備。
3.3云平臺功能
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 3.4云平臺配置方案
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3.5產(chǎn)品介紹
AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置
功能
保護(hù)功能:主變差動保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護(hù)、過電壓;
低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能;
測量功能:保護(hù)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(hù)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(hù)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(yīng)用
35kV及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測控功能,至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器(一般容量2000kVA以上)/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器(一般容量2000kVA以下)/高壓電動機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)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(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明;
語音防誤提示;
人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報;
分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲能轉(zhuǎn)換開關(guān);
分合閘回路完好指示/電壓測量;
預(yù)分預(yù)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(guān)柜節(jié)點(diǎn)無線測溫;
全電參量測量。
應(yīng)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(shí)時測溫功能;
RS485通訊接口,通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實(shí)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(yīng)用
變電站、配電室、箱變等。


APM810系列多功能電力儀表
功能
準(zhǔn)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(guān)量輸出(選配MD82模塊可擴(kuò)至8路);
及2路開關(guān)量輸入(選配MD82模塊可擴(kuò)至26路),開關(guān)量輸出;
可配置為報警輸出或遠(yuǎn)程遙控,DO用作報警輸出時可自由關(guān)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(yīng)用
適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。


DTSD1352導(dǎo)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(zhǔn)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(yīng)用
適用于政府機(jī)關(guān)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(shí)時電流,功率需量;
準(zhǔn)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(yīng)用
ADW300方便用戶進(jìn)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(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。
ARCM300系列電氣火災(zāi)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(hù):剩余電流、溫度、過流等;
報警:聲光報警,支持消音、復(fù)位操作;
開關(guān)量:1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入;
通訊方式:RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應(yīng)用
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
ANET智能網(wǎng)關(guān)
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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)維平臺、浙江電力運(yùn)維平臺上傳數(shù)據(jù));
邊緣計算(靈活的報警閾值設(shè)置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由);
遠(yuǎn)程管理(遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程監(jiān)視)。
應(yīng)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(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。


3.7平臺價值
為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺,實(shí)時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排,線上線下聯(lián)動。
將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理,提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度;
響應(yīng)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(wù)開展做準(zhǔn)備;
為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù),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(yùn)維方式存在的問題,提出了通過建設(shè)大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維平臺,運(yùn)維實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)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(yùn)維平臺強(qiáng)大的計算分析能力,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維的智能化,有效地提高運(yùn)維管理水平、運(yùn)維效率,實(shí)現(xiàn)了光伏電站效益良好。
參考文獻(xiàn)
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