【摘要】：隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，依托自動化數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)，可減少變電所值班運行人員的需求，有助于減少企業(yè)對10KV級變電所的運維成本。通過對原有人值班變電所的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和在線監(jiān)測系統(tǒng)的升級，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工對變電所進行24小時的實時監(jiān)測，并對異常故障進行在線報警提升供配電系統(tǒng)的運行安全和可靠性。本文基于此背景，對原人工值班變電所改造為無人值守變電所的可行性進行研究分析，其中對技術(shù)改造方案和經(jīng)濟效益等進行具體闡述。

【關(guān)鍵詞】無人值守；10KV；變電所

一、變電所相關(guān)理論基礎(chǔ)

1.變電所概述

變電所是指在電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所。變電所按照運行模式分為有人值守變電所和無人值守變電所。

原變電所運行規(guī)范要求，在10KV及以上帶高壓變電所至少有一人在崗24小時值班。而大型企業(yè)因用電負荷較大，多數(shù)中大型企、事業(yè)單位等均自行建設(shè)有10KV及以上變電所。

2.無人值守變電所概述

變電所內(nèi)不設(shè)置固定運行、維護值班人員，運行監(jiān)測主要由遠程控制端進行，設(shè)備采取定期巡視維護的變電所稱為無人值守變電所。

3.無人值守變電所的標準與特點

根據(jù)國家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》，智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備。全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能。

二、無人值守變電所項目建設(shè)分析

1.案列工廠變電所運行現(xiàn)狀

為了了解企業(yè)級變電所運行現(xiàn)狀，在本地區(qū)根據(jù)用電量和企業(yè)性質(zhì)等綜合分析后，按中位數(shù)原則選取大連市甘井子區(qū)某中等規(guī)模機械加工工廠進行分析。該工廠設(shè)有10KV總變電所一座，為整個廠區(qū)5個車間、1棟辦公大樓、兩棟庫房供配電。變電所內(nèi)設(shè)兩臺容量為1250KVA干式變壓器。該變電所建于2000年，2002年投入運行已運行18年。投入運行至今未進行相應(yīng)技術(shù)升級改造。變電所內(nèi)所有各種電氣設(shè)備、開關(guān)、監(jiān)控系統(tǒng)均為上世紀末產(chǎn)品。電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的為“電力規(guī)約-1"，該系統(tǒng)軟件已淘汰多年，現(xiàn)故障頻發(fā)復(fù)價值。

目前該變電所配備專職運行人員6人，班組長一人組員五人。兩人一班，一班24小時，實行上一休二的排班制度。該班組負責(zé)變電所內(nèi)設(shè)備日常管理運行、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、每日用電量數(shù)據(jù)抄表記錄等工作。

2.無人化必要性和可行性分析

2.1變電所無人化現(xiàn)狀

我國從60年代開始對無人值守變電所開始試點工作，80年代開始推廣，目前城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)無人值守已經(jīng)被廣泛推廣運行。

目前國網(wǎng)供電公司，采用多站集中管理方式運行。例如在某供電區(qū)域內(nèi)66KV高壓站設(shè)置監(jiān)控總站，下轄多個10KV變電所。10KV變電所站內(nèi)運行數(shù)據(jù)通過自動化儀表和監(jiān)視系統(tǒng)，遠程通信上傳至監(jiān)控總站在線監(jiān)測。10KV配電站均無人化管理，現(xiàn)場管理和維護由各供電公司配電班負責(zé)定期巡視管理。

2.2可行性分析

從技術(shù)角度分析：多數(shù)企業(yè)級變電所多為單體10KV變電所，所以無法按照供電公司設(shè)置集中總站進行多級管理。且要達到變電所無人化需要滿足遙控、遙信、遙測、遙視四遙功能。在如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動化采集儀表技術(shù)的快速發(fā)展，可在底層采用自動化儀表采集相關(guān)運行數(shù)據(jù)、通過現(xiàn)場攝像頭采集現(xiàn)場音視頻數(shù)據(jù)、通過通信傳輸層將數(shù)據(jù)上傳至云端Web端或APP端對變電所運行狀況進行遠程在線監(jiān)控，同時在變電所高低也配電柜內(nèi)安裝PLC的IO接口搭配帶遙控塑殼斷路器實現(xiàn)遠程遙控。整體架構(gòu)圖如下圖所示：

經(jīng)濟效益角度分析：對企業(yè)而言無人值守直接效益是可以減少現(xiàn)場運行人員的配置數(shù)量，降低工廠為此付出的人工成本和潛在的管理成本，在縮減人工成本支出的同時提高勞動生產(chǎn)率。

原有人值守變電所改造為無人值守變電所后，通過先進的自動化儀表，因數(shù)據(jù)采集記錄能力提升實時采集，且數(shù)據(jù)采集也更為全面。豐富詳實的數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將采集數(shù)據(jù)可視化后可為工廠的生產(chǎn)成本考核提供有力的數(shù)據(jù)支撐。尤其在成本管理、節(jié)能管理等方面有助于工廠降低成本，同時有助于為工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型做好基礎(chǔ)支撐。

3.項目建設(shè)成本和收益

為能夠更進一步對企業(yè)級10KV變電所改造為無人值守模式的投資合理性分析，決策風(fēng)險控制和效益評估提供可靠依據(jù)和直觀的數(shù)據(jù)對比。以前后對比法為基礎(chǔ)，采用全壽命周期成本理論，分析該項目全壽命成本結(jié)構(gòu)。

目前該變電所6人運行班組，2019年度發(fā)放工資及其保險福利等綜合成本費用近60萬元。暫不考慮工人工資增長及其因素造成的成本上升，后續(xù)均固定按照2019年度綜合成本計算。根據(jù)目前社會主流配電系統(tǒng)發(fā)展情況和自動化技術(shù)的迭代速度綜合考慮，暫對改造后的無人值守系統(tǒng)經(jīng)濟壽命按照20年估算。結(jié)合市場調(diào)研情況，該所無人化改造預(yù)計經(jīng)費需要57萬元。

壽命周期內(nèi)經(jīng)濟效益分析表：

綜上所述，該工廠對變電所進行無人化改造后按照20年經(jīng)濟壽命周期計算，無人值守方案可為該工廠節(jié)約成本1212-64=1148萬元。

三、無人值守變電所建設(shè)管理工作分析

1.項目建設(shè)標準化管理

在建設(shè)過程中需依據(jù)國家和電力行業(yè)相關(guān)標準，在建設(shè)過程中應(yīng)遵循DL5009.3-1997《電力建設(shè)安全規(guī)程（變電所部分）》、GB/T30155-2013《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、DL\T550《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化管理規(guī)范》等相關(guān)標準。在儀表和設(shè)備選型上優(yōu)先選擇，技術(shù)先進、通用性強、運行穩(wěn)定的品牌。

2.無人值守運行制度管理

建成后主要參照《國家電網(wǎng)公司無人值守變電站運維管理規(guī)定》、《遼寧省35KV以下電力用戶變電所運行管理標準》、GB∕T37136-《電力用戶供配電設(shè)施運行維護規(guī)范》為主要參考依據(jù)，并結(jié)合工廠內(nèi)部人員組織架構(gòu)情況編制無人值守變電所運維管理規(guī)定。取消專職運維崗位后，可考慮由相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員或維護人員兼職負責(zé)變電所遠程在線監(jiān)控。結(jié)合上述規(guī)范要求，對無人值守變電所進行定期巡視。并根據(jù)設(shè)備壽命和保養(yǎng)周期，開展定期巡檢維保工作。

四、安科瑞變電所電力運維云平臺介紹

1.云平臺架構(gòu)

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(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，降低安全風(fēng)險。通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)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(yīng)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(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)開展做準備。

2.平臺功能

3.平臺配置方案

4.平臺價值

為電力運維企業(yè)提供線上運維服務(wù)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(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；

五、結(jié)論

本文對企業(yè)級10KV變電所的管理現(xiàn)狀進行了論述，并從設(shè)備情況、運維人員結(jié)構(gòu)模式、企業(yè)運維成本等方面進行了分析。結(jié)合當(dāng)下電網(wǎng)智能化的趨勢和企業(yè)節(jié)本增效的需求，對原人工值守變電所改造為無人值守變電所的可行性進行了分析研究。并結(jié)合當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)對改造方向和方式進行了對比分析。后經(jīng)過研究得出以結(jié)論：

（1）通過綜合分析企業(yè)變電所的運維模式、人員配比、設(shè)備設(shè)施情況，確定了企業(yè)級10KV變電所無人值守改造方案。

（2）無人值守模式對比人工值守運行模式，在經(jīng)濟壽命周期內(nèi)可為企業(yè)節(jié)約1148萬元，具有較高經(jīng)濟效益。

（3）無人值守運行后，更加詳實的配電和能耗數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，有利于工廠的數(shù)字化建設(shè)和生產(chǎn)成本考核。