上海電力大學(xué)、國網(wǎng)上海市電力公司市北供電公司 張國海 上海電力大學(xué) 曾芬鈺

隨著世界經(jīng)濟(jì)、工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展以及對自然資源的持續(xù)消耗，全球能源變得愈加匱乏[1]?；凇半p碳”目標(biāo)和加快數(shù)字化發(fā)展的國家戰(zhàn)略，國網(wǎng)公司貫徹新發(fā)展理念以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)、新能源及分布式電源構(gòu)成安全可靠、綠色低碳的“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”。

智能變電站是智能電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制最重要的組成部分，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和通信規(guī)范，由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層構(gòu)建，由此實(shí)現(xiàn)了信息共享網(wǎng)絡(luò)化和標(biāo)準(zhǔn)化[2]。加強(qiáng)二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測是智能變電站自動化技術(shù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[3]，對于提升電網(wǎng)運(yùn)行管理水平、推動電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展具有重要意義[4]。為提升二次設(shè)備的消缺效率，本文提出設(shè)計(jì)變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)，可作為處理異常情況時(shí)的信息庫，同時(shí)也可作為排故搶修消缺經(jīng)驗(yàn)的知識庫。

1 變電站二次設(shè)備消缺現(xiàn)狀

變電站中的二次設(shè)備指的是能夠?qū)σ淮卧O(shè)備和總體系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行控制、保護(hù)、監(jiān)控和檢測的設(shè)備[5]，其性能直接關(guān)系到了電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。當(dāng)前變電站內(nèi)二次設(shè)備的類別和型號愈加復(fù)雜，大幅增加了運(yùn)維檢修難度，在二次設(shè)備異常消缺的過程中消耗了大量的人力及時(shí)間成本。

在供電公司中，繼電保護(hù)人員主要負(fù)責(zé)二次設(shè)備的運(yùn)維和檢修工作，對二次設(shè)備的異常情況進(jìn)行消缺處理，保障二次設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。變電運(yùn)維人員雖作為一次設(shè)備的“設(shè)備主人”，在倒閘操作中和事故處理時(shí)也會涉及二次設(shè)備的操作和檢查。綜上所述，變電站二次設(shè)備消缺的全流程如圖1所示。

圖1 變電站二次設(shè)備消缺全流程圖

在二次設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，涉及判斷故障、查詢臺賬、聯(lián)系匯報(bào)、開具搶修單、現(xiàn)場搶修、驗(yàn)收記錄等多個環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中判斷故障、查詢臺賬、現(xiàn)場搶修三個環(huán)節(jié)相對耗時(shí)較長，為有效地提升二次設(shè)備消缺全流程效率，本文將重點(diǎn)針對上述三個環(huán)節(jié)開展分析和優(yōu)化。

2 變電站二次設(shè)備消缺問題及需求分析

2.1 問題分析

對二次設(shè)備消缺流程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，主要存在以下三方面問題。

一是判斷故障環(huán)節(jié)：二次設(shè)備種類繁多，操作難度大。產(chǎn)生這一問題的主要原因是變配電站中的二次設(shè)備種類繁多，界面的操作方式和菜單布局都不盡相同，且變電站內(nèi)配置的進(jìn)口全英文界面二次設(shè)備，對于運(yùn)維人員的英語水平有一定要求。遇到操作界面不太友好或者全英文界面按鍵的進(jìn)口二次設(shè)備時(shí)，部分運(yùn)維人員讀取故障報(bào)告和判斷故障存在一定困難，影響缺陷處理的效率。

二是臺賬資料環(huán)節(jié)：臺賬資料管理不完善，查找時(shí)間長。產(chǎn)生這一問題的主要原因是二次設(shè)備異常情況處理時(shí)需參考較多技術(shù)資料。由于臺賬資料基本保存在內(nèi)網(wǎng)平臺的PMS 系統(tǒng)中且分類檢索較為煩瑣，運(yùn)維人員和繼電保護(hù)人員只能在辦公室電腦中查找。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單個二次設(shè)備的消缺的時(shí)間約為1～2h，其中資料準(zhǔn)備和檢索的時(shí)間就耗時(shí)三分之一。

三是現(xiàn)場搶修環(huán)節(jié)：消缺經(jīng)驗(yàn)管理較單一，缺乏有效傳承。產(chǎn)生這一問題的主要原因是繼保人員需要積累大量的設(shè)備消缺經(jīng)驗(yàn)才能熟知各類設(shè)備的故障和消缺要點(diǎn)。以往主要通過組織事故處理分析會，或通過編寫典型案例的方式來交流傳承經(jīng)驗(yàn)。隨著時(shí)過境遷，消缺的經(jīng)驗(yàn)和知識都存在流失的情況。

2.2 需求分析

為有效解決消缺流程中存在的重點(diǎn)問題，從需求角度進(jìn)行分析，從而完善系統(tǒng)的架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)。

從性能需求的角度來看，為便于運(yùn)維人員和繼電保護(hù)人員在工作現(xiàn)場進(jìn)行快速查找資料，系統(tǒng)需要基于手機(jī)平臺進(jìn)行運(yùn)行和操作，擁有應(yīng)用便攜性。此外，臺賬資料還需分類分層劃分，從而能達(dá)成精準(zhǔn)搜索。

從功能需求的角度來看，為更全面地提升運(yùn)維人員和繼電保護(hù)人員對于二次設(shè)備消缺效率，系統(tǒng)整體架構(gòu)需具備內(nèi)容廣泛性，從而能夠?yàn)橄比鞒烫峁椭?。同時(shí)，系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)需人性化，便于交互操作。

從安全需求的角度來看，為保障內(nèi)部數(shù)據(jù)的信息保密性，系統(tǒng)內(nèi)容僅對電力內(nèi)部操作人員可見，需有專屬的賬號密碼，重要信息加密改用代碼表示。此外，系統(tǒng)要做到不間斷地可靠運(yùn)行，不能存在掉線等異常情況。

3 變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

3.1 系統(tǒng)及模塊架構(gòu)

系統(tǒng)分為系統(tǒng)電腦后端和系統(tǒng)手機(jī)前端兩個部分。電腦端匯編了轄區(qū)內(nèi)變電站二次設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)資料，形成了便于維護(hù)和編輯的數(shù)據(jù)庫，并轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)為相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊單元。手機(jī)端則能夠?qū)ο睌?shù)據(jù)庫的資料進(jìn)行顯示及雙向交互，便于運(yùn)維人員和繼保人員快速地對技術(shù)資料進(jìn)行查找、記錄和運(yùn)用。變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)的模塊單元如圖2所示。

圖2 變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)模塊單元圖

3.2 模塊功能介紹

3.2.1 特殊臺賬檢索模塊

此模塊以列表的形式展示轄區(qū)內(nèi)的特殊保護(hù)設(shè)備、特殊接線、特殊保護(hù)邏輯，并且將站名等敏感信息通過代碼加密表示。當(dāng)相關(guān)設(shè)備發(fā)生異常情況時(shí)，通過該模塊的檢索能夠及時(shí)了解現(xiàn)場的特殊要點(diǎn)，并通過站名及倉位的索引實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)查詢，提升現(xiàn)場處理的針對性和時(shí)效性。

3.2.2 設(shè)備操作指南模塊

此模塊以分層列表的形式按照廠家型號劃分展示了轄區(qū)內(nèi)所有的二次設(shè)備的操作面板指南、操作手冊附件和廠家技術(shù)支持電話。當(dāng)相關(guān)設(shè)備發(fā)生異常情況時(shí)，通過對廠家型號的檢索方便運(yùn)維人員對相應(yīng)二次設(shè)備進(jìn)行快速操作處理，也有助于提升異常消缺能力。

3.2.3 異常消缺記錄及指引模塊

此模塊可實(shí)現(xiàn)交互式的消缺記錄和查詢功能，可在手機(jī)端實(shí)時(shí)記錄當(dāng)前處理的異常缺陷，實(shí)時(shí)記錄異常現(xiàn)象、發(fā)生原因和處理方法等關(guān)鍵信息，形成系統(tǒng)性的消缺記錄。

同時(shí)，模塊以分層列表形式匯編了二次設(shè)備常見的典型異常故障和信號的解決方法和排查經(jīng)驗(yàn)，通過該模塊檢索能及時(shí)了解二次設(shè)備各類異常情況的解決對策，便于現(xiàn)場人員從歷史消缺資料庫中查詢類似問題的解決方案，讓異常消缺工作變得有跡可循。

3.2.4 缺陷智能預(yù)判模塊

此模塊可實(shí)現(xiàn)較為全面的消缺原因預(yù)判功能。當(dāng)二次設(shè)備發(fā)生異常情況時(shí)，基于歷史數(shù)據(jù)的記憶算法，通過該模塊的關(guān)鍵詞篩查和大數(shù)據(jù)分析功能，能夠?qū)崿F(xiàn)故障的原因預(yù)判，展示該異常情況所有可能的原因。在手機(jī)端輸入“事件描述”，點(diǎn)擊“分析原因”將顯示該事件所有歷史故障原因，為繼保人員的消缺工作提供更高效的對策參考。

4 應(yīng)用成效

針對變電站二次設(shè)備消缺時(shí)判斷故障、查詢臺賬、現(xiàn)場搶修時(shí)間長等問題，通過實(shí)際應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)為二次設(shè)備消缺處理工作帶來了實(shí)效。經(jīng)測試和統(tǒng)計(jì)，變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)應(yīng)用后能夠減少約70%的技術(shù)臺賬檢索時(shí)間，減少約50%的判斷故障時(shí)間，并縮短約60%的現(xiàn)場搶修時(shí)長，顯著提升了變電站二次設(shè)備的消缺工作效率。同時(shí)，運(yùn)維人員和繼保人員可通過系統(tǒng)中二次設(shè)備操作手冊、消缺處理指南等技術(shù)資料實(shí)現(xiàn)移動學(xué)習(xí)，促進(jìn)個人工作能力和技術(shù)水平的提升。

5 結(jié)語

目前，變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)的運(yùn)用反響良好。未來將對系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化和拓展，持續(xù)完善文件交互功能和管理附件功能。希望通過變電站二次設(shè)備消缺信息管理系統(tǒng)的迭代升級，進(jìn)一步提升繼保人員和運(yùn)維人員的應(yīng)急處理能力和效率，更好地服務(wù)于電站設(shè)備運(yùn)維保障工作。