变电站二次设备消缺信息管理系统的设计及应用研究

2024-06-04上海电力大学国网上海市电力公司市北供电公司张国海上海电力大学曾芬钰

电力设备管理 2024年7期

上海电力大学、国网上海市电力公司市北供电公司张国海上海电力大学曾芬钰

随着世界经济、工业技术的不断发展以及对自然资源的持续消耗，全球能源变得愈加匮乏[1]。基于“双碳”目标和加快数字化发展的国家战略，国网公司贯彻新发展理念以坚强智能电网、新能源及分布式电源构成安全可靠、绿色低碳的“全球能源互联网”。

智能变电站是智能电网中实现能源转换和控制最重要的组成部分，基于IEC61850标准和通信规范，由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，由此实现了信息共享网络化和标准化[2]。加强二次设备的状态监测是智能变电站自动化技术发展的重要环节[3]，对于提升电网运行管理水平、推动电网企业发展具有重要意义[4]。为提升二次设备的消缺效率，本文提出设计变电站二次设备消缺信息管理系统，可作为处理异常情况时的信息库，同时也可作为排故抢修消缺经验的知识库。

1 变电站二次设备消缺现状

变电站中的二次设备指的是能够对一次设备和总体系统的运行情况进行控制、保护、监控和检测的设备[5]，其性能直接关系到了电网的运行质量。当前变电站内二次设备的类别和型号愈加复杂，大幅增加了运维检修难度，在二次设备异常消缺的过程中消耗了大量的人力及时间成本。

在供电公司中，继电保护人员主要负责二次设备的运维和检修工作，对二次设备的异常情况进行消缺处理，保障二次设备的安全稳定运行。变电运维人员虽作为一次设备的“设备主人”，在倒闸操作中和事故处理时也会涉及二次设备的操作和检查。综上所述，变电站二次设备消缺的全流程如图1所示。

图1 变电站二次设备消缺全流程图

在二次设备发生异常时，涉及判断故障、查询台账、联系汇报、开具抢修单、现场抢修、验收记录等多个环节。据统计，其中判断故障、查询台账、现场抢修三个环节相对耗时较长，为有效地提升二次设备消缺全流程效率，本文将重点针对上述三个环节开展分析和优化。

2 变电站二次设备消缺问题及需求分析

2.1 问题分析

对二次设备消缺流程中的重点环节进行分析，主要存在以下三方面问题。

一是判断故障环节：二次设备种类繁多，操作难度大。产生这一问题的主要原因是变配电站中的二次设备种类繁多，界面的操作方式和菜单布局都不尽相同，且变电站内配置的进口全英文界面二次设备，对于运维人员的英语水平有一定要求。遇到操作界面不太友好或者全英文界面按键的进口二次设备时，部分运维人员读取故障报告和判断故障存在一定困难，影响缺陷处理的效率。

二是台账资料环节：台账资料管理不完善，查找时间长。产生这一问题的主要原因是二次设备异常情况处理时需参考较多技术资料。由于台账资料基本保存在内网平台的PMS 系统中且分类检索较为烦琐，运维人员和继电保护人员只能在办公室电脑中查找。据统计，单个二次设备的消缺的时间约为1～2h，其中资料准备和检索的时间就耗时三分之一。

三是现场抢修环节：消缺经验管理较单一，缺乏有效传承。产生这一问题的主要原因是继保人员需要积累大量的设备消缺经验才能熟知各类设备的故障和消缺要点。以往主要通过组织事故处理分析会，或通过编写典型案例的方式来交流传承经验。随着时过境迁，消缺的经验和知识都存在流失的情况。

2.2 需求分析

为有效解决消缺流程中存在的重点问题，从需求角度进行分析，从而完善系统的架构和功能设计。

从性能需求的角度来看，为便于运维人员和继电保护人员在工作现场进行快速查找资料，系统需要基于手机平台进行运行和操作，拥有应用便携性。此外，台账资料还需分类分层划分，从而能达成精准搜索。

从功能需求的角度来看，为更全面地提升运维人员和继电保护人员对于二次设备消缺效率，系统整体架构需具备内容广泛性，从而能够为消缺全流程提供帮助。同时，系统界面设计需人性化，便于交互操作。

从安全需求的角度来看，为保障内部数据的信息保密性，系统内容仅对电力内部操作人员可见，需有专属的账号密码，重要信息加密改用代码表示。此外，系统要做到不间断地可靠运行，不能存在掉线等异常情况。

3 变电站二次设备消缺信息管理系统的设计分析

3.1 系统及模块架构

系统分为系统电脑后端和系统手机前端两个部分。电脑端汇编了辖区内变电站二次设备的现场应用技术资料，形成了便于维护和编辑的数据库，并转化设计为相应标准化的模块单元。手机端则能够对消缺数据库的资料进行显示及双向交互，便于运维人员和继保人员快速地对技术资料进行查找、记录和运用。变电站二次设备消缺信息管理系统的模块单元如图2所示。

图2 变电站二次设备消缺信息管理系统模块单元图

3.2 模块功能介绍

3.2.1 特殊台账检索模块

此模块以列表的形式展示辖区内的特殊保护设备、特殊接线、特殊保护逻辑，并且将站名等敏感信息通过代码加密表示。当相关设备发生异常情况时，通过该模块的检索能够及时了解现场的特殊要点，并通过站名及仓位的索引实现精准查询，提升现场处理的针对性和时效性。

3.2.2 设备操作指南模块

此模块以分层列表的形式按照厂家型号划分展示了辖区内所有的二次设备的操作面板指南、操作手册附件和厂家技术支持电话。当相关设备发生异常情况时，通过对厂家型号的检索方便运维人员对相应二次设备进行快速操作处理，也有助于提升异常消缺能力。

3.2.3 异常消缺记录及指引模块

此模块可实现交互式的消缺记录和查询功能，可在手机端实时记录当前处理的异常缺陷，实时记录异常现象、发生原因和处理方法等关键信息，形成系统性的消缺记录。

同时，模块以分层列表形式汇编了二次设备常见的典型异常故障和信号的解决方法和排查经验，通过该模块检索能及时了解二次设备各类异常情况的解决对策，便于现场人员从历史消缺资料库中查询类似问题的解决方案，让异常消缺工作变得有迹可循。

3.2.4 缺陷智能预判模块

此模块可实现较为全面的消缺原因预判功能。当二次设备发生异常情况时，基于历史数据的记忆算法，通过该模块的关键词筛查和大数据分析功能，能够实现故障的原因预判，展示该异常情况所有可能的原因。在手机端输入“事件描述”，点击“分析原因”将显示该事件所有历史故障原因，为继保人员的消缺工作提供更高效的对策参考。

4 应用成效

针对变电站二次设备消缺时判断故障、查询台账、现场抢修时间长等问题，通过实际应用分析发现变电站二次设备消缺信息管理系统为二次设备消缺处理工作带来了实效。经测试和统计，变电站二次设备消缺信息管理系统应用后能够减少约70%的技术台账检索时间，减少约50%的判断故障时间，并缩短约60%的现场抢修时长，显著提升了变电站二次设备的消缺工作效率。同时，运维人员和继保人员可通过系统中二次设备操作手册、消缺处理指南等技术资料实现移动学习，促进个人工作能力和技术水平的提升。