电站云.docx
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电站云.docx
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电站云
电站云
编者:
上海远电城市建设配套工程有限公司
目录
1《电站云》适用的技术领域2
2现有技术2
2.1、10KV、35kV变电站的现有运行管理模式 :
2
2.2、简述现有10KV、35KV变电站的后台监控系统3
3、电站云9
3.1需求分析9
3.2设计规范10
3.3云计算的服务的框架11
3.4云平台优势13
3.5安全优势:
13
3.6云平台的数据安全机制13
3.7、系统架构14
4、应用端15
4.1电易知APP15
4.2电易知web17
1《电站云》适用的技术领域
《电站云》是讲在电力供配电系统中,利用互联网网络及《云》,来实现一个城市或者地区,10KV、35KV变电站运营管理,实现变电站的无人值班,实现变电站网络自动化控制,实现变电站的《工业4.0》。
2现有技术
2.1、10KV、35kV变电站的现有运行管理模式
模式一:
“有人值班、有人值守”:
以往的常规变电站一般配备值班人员6-7人。
有4班三倒的,人员要经过专业培训,并且取得专业资格证书。
模式二:
“有人值守,无有值班”,没有固定的运行值班人员,仅保留个别守卫人员,负责站内的安全保卫、清洁卫生工作及事故异常情况的紧急处理;
模式三“巡回值班,无人值守”:
不安排任何固定的值班或值守人员,站内设备的操作、监控要靠调度端或巡检操作班完成,安全保卫、清洁卫生工作及事故异常情况的紧急处理则要安排其他人员完成。
以往的常规变电站一般配备值班人员6-7人,一方面增加了人为误操作的不安全因素,另一方面增大了供电企业的经营成本,这一模式显然不适宜大量增加的35kV变电站。
现在有些电站在推行“无人值班化”。
由于新的35kV变电站采用了大量的新技术、新设备,为《电站云》实现为变电站实现“无人值班化”打下了硬件基础,各个供电企业也存在“减员增效”的客观需要,推行“无人值班化”可减去相应的人员工资和管理费用,其产生的经济效益是相当可观的,因此“无人值班化”已成为未来的发展趋势。
但是,一些地方在推行35kV变电站“无人值班化”的过程中不同程度地暴露出一些问题。
变电事故也明显增多,甚至影响了电网的安全运行。
这种情况给我们及时敲响了警种,推行“无人值班化”不能盲目地“一刀切”!
变电站的“无人值班化”不仅仅取决于变电站技术、设备的单方面因素,还取决于调度自动化系统的可靠性、当地地理环境、人员素质等多方面因素。
《电站云》彻底改变了电站的管理模式,不只是“无人值班化”的争论,在电站的硬件、软件上都有质的变化,应用互联网的大数据对一个城市或区域的成百的电站集中管理和运营,不只是效益和人员问题,而是一场电站的工业变革,实现电站管理运营4.0。
2.2、简述现有10KV、35KV变电站的后台监控系统
后台监控系统主要功能
2.2.1、当地功能
A在彩色显示器上有主接线图、表格、曲线、棒图等形式显示变电站的运行状态和运行参数,不同颜色区分不同的状态(断路器的分、合、检修,运行参数的正常、越限)。
B断路器、刀闸的分、合操作,主变分接头的升、降、停操作。
C断路器变位、运行参数越限时,可利用语、音响、文字等手段报警。
D潮流报表可自动定时打印,事故发生时事件顺序记录可自动打印,屏幕画面任意复制。
E各种统计、计算功能。
F屏幕显示变电站综合自动化系统配置图、监控系统及保护柜的插件状态表,用不同颜色反应各机柜、插件的状态。
(运行、停运、故障)
G显示所需的保护定值,保护测量值。
H电源、通道、主要板接口具有防雷防过电压措施。
2.2.2、监控系统功能
A具备完善的SCADA功能,具有自诊、远程诊断和维护功能。
B具有完备的运行记录功能,要求能实现各种信息的事件顺序、时间、内容的记录,各分装置的运行状态记录,遥控操作、定值修改记录,历史数据保存一年以上。
C可实现对通讯监视,检测通道判优及切换功能,支持各种类型的通讯规约。
具备三发三收,且以不同规约向集控中心、调度端、配调端传输数据的功能。
事件记录功能:
实时记录正常和非正常状态下开关位置,保护动作等。
事故警报:
包括:
各进、出线开关速断、过流动作,低周减载等;过流越限报警。
2.2.3、.预告警报:
包括:
过负荷、低电压、装置异常、保护失电、操作回路断线、机构故障、断路器跳合闸线圈保护、PT断线、CT断线、开关变位、系统接地等越限报警。
2.2.4、.资料的统计、计算:
信息实时采集和处理,事故、预警及事件信息按时间滚动分类储存,储存时间15个月,日报表、月报表保存15月。
并实现以下功能:
断路器分合闸分类统计。
小时和日功率、最大功率、最小功率、平均功率的统计和计算。
负荷率和功率因数的计算,按峰谷平时段累加电量。
根据历史资料制作运行日报表,内容包括:
各开关名称、编号、CT变比、有功无功功率、有功有功电度统计、进出线当日最大、最小功率值及出现时间、进出线峰、谷、平段电量及总电量、绘制当日有功无功功率曲线图。
按时间、类别、开关名称等条件对事故、预警及各种事件进行历史查询。
2.2.5、.画面显示:
电网一次接线图。
主画面为系统一次接线图,显示断路器状态、手车位置、接地刀及主变分接头位置、各段母线实时电压、进线开关实时、有功无功功率及功率因数,出线开关实时电流、有功功率及功率因数、通过简单操作可查询任一设备的技术资料及运行参数。
曲线图。
制作每一开关电流、有功无功功率实时曲线图、110KV电压实时曲线图、10KV系统功率因数实时曲线图、总电流及总有功、无功功率曲线图。
.故障录波资料的波形显示。
实时模拟量显示周期可设置为10秒。
2.2.6、控制功能:
可通过就地或远方监控主机实现对断路器的分合。
2.2.7、安全机制管理系统:
所有的系统操作人员均被赋予用户名、口令字等特性。
规定操作人员对系统的使用权限及操作范围。
操作人员只有输入正确的特性,才能进入系统操作。
具有操作日志,记录用户操作过程,日志、记录可保存15个月。
2.2.8、通讯:
通讯通过CAN或485通讯接口与各保护装置并联后直接上后台进行通讯。
站内通讯采用TCP/IP协议,并严格遵循IEC-60870-5-104和IEC-60870-5-103协议,充分满足系统开放性要求。
站内各装置始终通过站内通信网络实现始终同步。
通信网内任何一个装置故障,不影响网内其他装置的正常通讯。
通讯网一旦发生故障,将立即报通讯中断告警信号。
同时提供多种方式与其他厂家的智能设备进行通讯。
具有所有事故信号和预告信号出口。
有扩展余量,模拟量15个,开关量16个。
2.2.9、具有以下打印功能:
报表打印
事故及事件打印
画面打印
.数据库打印
配置有工程师站兼操作员站,以满足可能的站内控制操作需求。
系统采用光纤自愈环网网,双通信主机结构,实现冗余配置。
配置规模:
间隔层按本期工程规模配置,并能方便扩充;站控层、网络、软件系统按工程远期规模配置。
2.2.10、系统结构
微机监控系统包括两部分:
站控层和间隔层,网络结构为开放式分层、分布式结构,物理连接通过以太网与间隔层相连。
间隔层按照不同的电压等级和电气间隔装置划分。
2.2.11、数据采集与处理:
通过间隔层装置采集来自生产过程的模拟量、数字量、电度量及温度量等,生产过程设备包括CT、PT、一次设备状态、直流系统、所用电系统等。
间隔级装置对所采集的输入量进行数字滤波,工程值转换、故障判断、信号接点抖动消除、刻度计算等加工。
从而产生出可供应用的电流、电压、有功功率、无功功率、电度、功率因数等各种实时数据,供数据库更新。
2.2.12、统计计算:
对实时数据进行统计、分析、计算,产生的电流、电压、有功、无功、功率因数、电量等的最大值/最小值及出现的时间,设备动作次数等,提供一些标准计算函数,用来产生用户要求制定的其它计算统计。
2.2.13、画面显示:
通过站级控制机的彩色屏幕和人机联系工具显示变电所内各种信息画面,显示内容主要包括全部设备的位置状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、直流系统及所用电系统的信息各测量值的实时数据,各种告警信息、事件信息、报表信息、微机监控系统的状态信息等。
显示画面可由用户在线以交互式进行修改、定义、编辑、生成、删除等。
画面显示的形式:
显示器上显示的各种信息以报告、图形、声光等形式及时提供给运行人员。
a、报告显示:
报告显示内容包括报警、事故和正常运行所必要的全部数据。
报告内容:
报告内容有状态变化、控制操作、测量值越限、微机监控系统设备异常、就地控制装置异常、网络异常等。
·事件报警显示格式:
显示信息应按其发生的时序进行,显示条文的内容应包括事件报警时间、设备名称、状态变化内容、实时数据等。
b、图形显示:
图形显示分为过程图形、工具图形、趋势图形和表格等。
·电气主接线图以分幅显示变电所电气主接线图或局部接线图,并可按不同的详略程度分两层显示,内容包括出线、母线及其有关的断路器、隔离开关、主变压器等,并表示出运行状态,测量参数:
P、Q、COS∮、V、I、F、分接头档位位置等及所选择的“站级/就地操作”的位置在有关的远方调度中心/站级/就地各处分别显示。
·保护设备配置图:
图中能表示出各套保护设备的投切情况、整定值等。
·定时报表:
站内运行的实时信息按运行需要的时间间隔记录并按报表格式显示。
·日报表:
按变电所要求的日报表格式表示全天运行的实时数据的统计值,并能查一周内的报表。
·月报表:
以全月变电所的负荷数据记录及断路器操作记录构成月报表。
月报表在月末形成,并能查询一年内的月报表。
·年报表:
按全年变电所的月报表数据记录构成年报表,年报表在年末形成,并能查询二年内的年报表。
·趋势曲线:
对指定测量值,可按特定的周期采集数据,并予以保留。
保留范围为七天。
并可按运行人员选择的显示间隔和区间显示趋势曲线。
同时,画面上还应标出该测量值允许变化的最大、最小范围。
每幅图可按运行人员的要求显示某一个测量值的当前趋势曲线。
·微机监控系统硬件配置图:
·各种微机系统结果的显示
用图形方式显示出微机监控系统设备的配置和连接,应用不同颜色表示出设备状态的变化,如打印机处于脱机或联机,通信通道处于故障或正常等。
显示画面的调用:
运行人员在工作站上通过控制键盘、鼠标实现对监视画面的调用。
2.2.14、记录功能:
微机站控系统通过打印机将各种要求的信息按指定的格式输出到打印纸上。
⑴、状态变化记录:
包括事故状态变化记录,响应状态变化记录和微机监控系统异常状态记录,当状态发生变化时,应立即打印出变化时间和变化信息。
⑵、数据记录:
将测量值按日报、月报等不同形式打印输出。
⑶、画面记录:
在工作站上显示的画面可按运行人员的要求,用打印机打印出相应画面。
2.2.15、事件顺序记录:
事件顺序记录的内容为快速发生的事故状态变化记录,包括主变事故前后相关的模拟量追忆表,时间分辨率应不大于3毫秒,并按要求的报告形式打印输出。
2.2.16、报警处理:
报警处理分两种方式:
一种是事故报警,另一种是预告报警。
前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。
后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、操作员工作站系统的各个部件、运行通道状态异常等。
⑴、事故报警:
a、事故状态发生时,公用事故报警器立即发出音响报警(报警音量可调),CRT画面上用颜色改变和闪烁表示该设备变位,同时显示报警窗口,打印机打印报警条文。
数据转发装置向远方控制中心发送报警信息。
事故报警通过鼠标确认,报警一旦确认,声音可停止,报警窗口可复归。
b、报警装置可在任何时间进行手动试验,试验信息不予传送、记录。
⑵、预告报警:
预告报警发生时,其处理方式除与事故报警处理相同外,音响和提供信息颜色应区别于事故报警。
能有选择地向远方发送信息。
2.2.17、控制功能:
控制功能分为三种:
自动调节、运行人员操作、后备手动控制。
⑴、自动调节:
自动调节主要是对VQC调节,即操作员工作站系统根据检测到的变电所运行状况,即对电源、电压、无功等的测量值和设备状态,结合设定的各种参数指标进行判断计算,对有载调节变压器分接头和电压无功调节实现自动调节.
调节控制中产生控制操作报告,报告内容包括每次/每日/每月/每年调节设备等动作情况和次数。
⑵、操作控制:
操作控制指运行人员在主站微机上调出操作相关的设备图后,通过操作键盘或鼠标,就可对需要控制的电气设备发出操作指令,实现对设备运行状态的变位控制,微机应提供必要的操作步骤和足够的软、硬件校核功能,以确保操作合法性、合理性、安全性和正确性。
⑶远方控制:
远动主站系统接收到集控站发出的命令后,执行对各种设备的操作控制。
(4)后备手动控制
当主站微机系统停运时,在就地装置中进行一对一的手动控制。
微机上的操作属于远方操作,它与就地手动控制的切换依靠间隔层上的就地/远方选择开关进行。
当切换到就地手动控制时,主站微机操作微机对控制不产生任何作用,当切换到微机操作时,间隔级装置上的就地手动控制不产生任何作用,操作员工作站操作微机对一台设备同一时刻只能执行一条控制命令,当同时收到一条以上控制命令或与预操作命令不一致时,间隔级装置应拒绝执行,并在微机人机界面给出错信息。
每个被控对象只允许以一种方式进行控制。
2.2.18、远方信息交换
远动主站系统实现与远方调度中心、集控站的信息交换。
采用双机冗余配置。
2.2.19与其他设备的接口
设置通信管理机一台,应具有与买方配置的其他设备的接口能力。
1)微机监控系统通过通讯管理机与下列智能设备通信
与保护设备接口:
485口
与电度表、直流系统监控装置、UPS、通信等设备接口:
485或232口
2)规约
数据通信的通信规约为:
部颁CDT(DL451-91)规约、部颁电度表通信规约。
3、电站云
3.1需求分析
电力供应是整个社会生产、人民生活的基本保证之一。
随着工业用电量、生活用电量的激增,电力供需形势非常严峻,同时电力管理也面临着新的挑战。
按传统的供配电系统维护方式,通常是采用电工值守维护管理,这样既提高了成本,又不利于工作效率的提升,而且无法预测故障信息、经常因意外情况突然发生,维护人员不能及时现场处理,造成严重的财产损失和人身伤害。
因此采用智能化配电管理系统,实现电力遥测、遥信、遥控、遥调、告警、设备状态实时随地监控,就显得非常重要。
基于现状,远电电力率先重点开发了配电运维云平台,该云平台集实时数据显示、实时曲线显示、历史数据查询、历史曲线展示、事故预警/告警、事故记录统一查询、故障确认等集众多功能于一体;XGate6智能网关采集器,可采用现有电力监控系统modbustcp协议接入或现场RS485总线传输方式,网关还进一步增强了抗干扰能力,从根本上保证了系统的可靠、稳定运行。
平台具有实现24小时不间断监测,多用户实时察看设备运行情况,不受空间制约,预警/告警信息实时推送。
不仅能满足安全经济可靠供电的需求,而且对项目形象的提高有重要的作用。
因此,无论是从管理及技术经济角度,还是从经济效益角度衡量,对其变配电系统实施智能化远程监护都十分必要。
3.2设计规范
配电运维服务云平台符合中国国家和相应的国际标准,所选用的云服务器、智能网关、智能监控仪表、通讯管理机等设备均获得中国国家级检测机构的检测合格证明文件。
本系统均严格按照本工程设计单位编制的施工设计图纸、技术资料要求及中国国家和地方现行施工验收规范、标准进行深化设计和施工。
主要参考标准:
国标报批《弹性计算应用接口》
国标报批《信息技术云数据存储和管理》
工作组草案《交付要求与原则》
国标预研《云服务应用和数据迁移指南》
国标草案《云计算参考架构》
工作组草案《云服务监控技术要求》
GB50171-92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规程》
DL/T667-1997《电保护设备信息接口配套标准》
DL/T634-97《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
SDJ9-87《电测量仪表装置设计技术规程》
GB/T14598《量度继电器和保护装置的电气干扰试验》
GB/T14537《量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验》
GB/T11287《量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验》
IEC61000-4-2《静电放电抗干扰度试验》
IEC61000-4-3《辐射电磁场抗干扰度试验》
IEC61000-4-4《快速瞬变电脉冲群抗干扰度试验》
IEC61000-4-5《冲击(浪涌)抗干扰度试验》
IEC61000-4-6《电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验》
IEC61000-4-8《工频磁场的抗扰度试验》
DLT5137-2001《电测量及电能计量装置设计技术规程》
3.3云计算的服务的框架
云计算的基本原理是,通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将更与互联网相似。
这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。
这可是一种革命性的举措,它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水电一样,取用方便,费用低廉。
最大的不同在于,它是通过互联网进行传输的。
在未来,只需要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们需要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。
云存储(cloudstorage)技术是近年来新兴的一种基于网络的存储技术,旨在通过互联网为用户提供更强的存储服务。
云存储是在云计算(cloudcomputing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。
当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时,云计算系统中就需要配置大量的存储设备,那么云计算系统就转变成为一个云存储系统,所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。
配置方案
根据现场10KV变电所数量、电力运行信息数据量、网络传输等配置如下:
应用区域
设备名称
品牌名称
规格型号
数量
用途
10KV
变电所
智能网关
珠海派诺
xGATE
1
集成数据
网关电源
珠海派诺
PMAC102
1
网关供电
网络快球摄像机
安联锐视
RS-CH871H2A
1
视频监控
3.4云平台优势
3.4.1平台技术优势
维护简单
无需解决跨网络运营商访问的延迟
入门及应用门槛低
3.4.2成本优势:
无需专业的IT人员维护
无需IT基础建设投资
无需备折旧
无需更新升级设备
3.5安全优势:
有专业团队对入侵、拦截、攻击、病毒传播等危害进行监控和阻击
有专业团队针网络安全进行持续优化
更高级的防御算法
多年应用经验积淀的顶尖技术
对安全比用户更重视
3.6云平台的数据安全机制
每个项目数据隔离机制,物理上防止越界访问
严格的权限管理,防止数据泄露
高级别的异常报警
完善的操作日志,跟踪记录所有操作记录
3.7、系统架构
电力智能监测设备终端,以网关为采集器,通过INTERNET或GPRS网络连接至阿里云平台,网络架构如下:
云平台配置
云平台采用ECS服务作为应用服务器、web服务器、数据库服务器,应用服务器可配置主备冗余,增强应用的稳健性,数据库服务器可做主备冗余实现数据读写分离,提高数据访问效率,配置要求如下
应用服务器:
CPU8核,内存8G,磁盘50G,操作系统centOS7
web服务器:
CPU4核,内存4G,磁盘50G,操作系统centOS7
数据库服务器:
CPU8核,内存8G,磁盘500G,操作系统centOS7
产品特点:
(1)稳定可靠。
产品所有接口均采用隔离保护设计,且具备宽温工作能力,具备在各种现场环境下的工作能力。
(2)使用简单。
工程人员无需任何编程技术即可通过配置软件进行简单的产品配置完成数据采集、处理和存储的所有工作。
(3)功能强大。
产品接口丰富,自带实时数据库和历史数据库,可进行大数据量的数据采集、处理、分析和存储工作。
(4)环网组网拓扑结构,通讯环内出现断路自动形成双链结构,保证通讯稳定性。
(5)分布式部署与以太网网络化管理,可适应任何现场环境无缝对接。
(6)详尽的历史数据记录,完善的告警事件管理,提供失效分析、生成报表的数据支持。
(7)多样的告警联动,使突发事件无所遁形。
智能网络摄像机功能
1)实时在线视频直播
2)、历史录像查看
3)、红外夜视识别
4)、支持云台远程控制
5)、区域动态捕捉录像
6)、支持报警功能,报警录像推送,
7)、支持远程升级,维护方便
8)、支持设置定时轨迹巡航录像
4、应用端
4.1电易知APP
电易知APP作为移动应用的工具,既提供配电自动化系统的基本功能,又采用了移动互联的的思维实现了移动应用的功能。
可实现掌上在线数据监测、数据分析诊断;历史数据在线查询,精准历史曲线分析电力运行情况;故障预警/报警实时定位推送(过压、欠压、过流、功率因数低值、超温报警),避免低功率因罚款,确保设备始终健康运行,防患于未然。
移动端实时显示界面(供参考)
1)多工程切换:
一个用户管理多个配电系统,用户可以随意切换到有权限管理的工程项目,实现了多项目集中管理。
2)多级管理:
对一个配电系统分厂区、分变压器、分柜子进行分项管理,电气逻辑清晰,快速定位
3)系统设置:
提供用户信息修改、账户更改、退出登录、更新、关闭声音等功能,更人性化的使用体验。
4)用电负荷:
用电负荷是配电很关心的数据,可以直接看出变压器运行的状况,负荷比率,用曲线显示当日负荷和负荷率。
5)实时数据监视:
用电气图直观表示配电房一次设备的运行状况,用列表显示实时数据,直观明了。
可对设备置入检修状态,此设备的数据和报警在检修期间是无效的。
6)历史数据:
提供历史数据、历史告警、历史曲线的查询,并且提供易用的筛选排序功能。
7)报警推送及实时告警预警:
对于重要的报警主动推送给用户,使用户能及时处理故障。
实时告警查询提供了丰富的报警信息,以便用户精确定位是否发生设备故障和故障原因。
8)能源分析:
用户可以对各个回路当日、当月、当年、上月的用能情况进行统计,相关人员很清楚得知道用能设备的用能情况。
9)视频监控:
通过手机控制云台调整摄像头的垂直、水平角度,实时监控配电室运行状况,减少巡检工作、快速查看配电室的情况。
10)、我关注的设备:
支持自定义分组来关注设备,用户既可以快速进入查看重要设备的数据信息,又可以按自己的使用习惯管理设备
4.2电易知web
“电易知”WEB版综合管理监控平台,使用PC浏览器作为客户端,实现用户配电室集中化管理。
系统通过简单的配置实现客户个性化的权限管理、运维信息调度、工程配置管理、用电端变更、报表制作、文件上传下载的需求。
WEB端实时显示界面(供参考)
1)项目集团化管理,多工程切换:
一个用户管理多个配电系统,用户可以随意切换到有权限管理的工程项目,实现了多项目集中管理。
2)故障实时定位,精准显示报警位置及报警设备,方便快速指派任务,提供处理相关流程监控系统化处理。
3)实时数据:
用电气图直观表示配电房一次设备的运行状况,用列表显示
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