Zusammenfassung: Mit der zunehmenden Verbreitung intelligenter Umspannwerke setzt das Stromnetz auf zuverlässige, integrierte und umweltfreundliche intelligente Ausrüstung. Diese basiert auf der Digitalisierung stationsweiter Informationen, der Standardisierung des Informationsaustauschs und der Vernetzung von Kommunikationsplattformen, um die Erfassung, Messung, den Schutz und die Überwachung von Umspannwerksanlageninformationen automatisch zu gewährleisten. Für grundlegende Funktionen wie die Steuerung hat sich der traditionelle, „sichtbare“ und „greifbare“ Sekundärkreis zu einer „unsichtbaren“ und „greifbaren“ „Black Box“ entwickelt, was die Kontrollierbarkeit von Betrieb, Wartung und Instandhaltung von Umspannwerken erhöht. Dieser Beitrag schlägt daher einen Forschungsplan für eine intelligente Managementplattform für Betrieb und Wartung von Umspannwerken vor. Diese Plattform ermöglicht die Fernsteuerung und -regelung des Umspannwerksrelaisschutzes und erlaubt die Online-Fernüberwachung sowie das intelligente Betriebs- und Wartungsmanagement von Betriebs- und Wartungsstationen und -arbeitsbereichen.
Schlüsselwörter: Online-Überwachung, Zustandsbewertung, Fehlerortung, zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen, Fehleranalyse
Einführung
Um den Wartungsstandard der Sekundärausrüstung von Umspannwerken zu verbessern, ist es notwendig, die Ausrüstung zu visualisieren, mehrdimensionale visuelle Informationsunterstützung, Entscheidungsfindung und sicheren Betrieb für den täglichen Betrieb und die Wartung, die Störungsbehebung, die Unfallanalyse und die Instandhaltung des Sekundärsystems von Umspannwerken bereitzustellen und auf der Betriebs- und Wartungsplattform basierende fortschrittliche Anwendungen zu entwickeln, um den Standard des Ausrüstungsverfeinerungsmanagements zu verbessern.
Die intelligente Betriebs- und Wartungsmanagementplattform für Umspannwerke bezieht Informationen aus dem Prozessschichtnetz und dem Stationssteuerungsnetz, integriert betriebs- und wartungsrelevante Informationen umfassend, ermöglicht visualisierte Online-Überwachung und intelligente Diagnose und unterstützt das Hochladen von Daten per Fernzugriff. Zu ihren Hauptfunktionen gehören das mehrdimensionale Betriebs- und Wartungsmanagement, wie z. B. Online-Überwachung, Zustandsbewertung und -überwachung sowie Warnung von Sekundäranlagen, Fehlerlokalisierung, zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen für die Sekundärwartung, Konfigurationsdateiverwaltung, Schutzwertverwaltung, Fehlerinformationsverwaltung und umfassende Analyse.
1. Überblick über die Cloud-Plattform für Betrieb und Wartung von Umspannwerken
Betrieb und Wartung des Umspannwerks AcrelCloud-1000Cloud-Plattform für das Internet der DingeBasierend auf Internet+, Big Data, Mobilkommunikation und anderen technologischen Entwicklungen der Cloud-Management-Plattform, um den Bedarf von Benutzern oder Betriebs- und Wartungsunternehmen an der Überwachung des Betriebszustands und der Parameter vieler Umspannwerkskreise, der Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit in Innenräumen, der Betriebstemperatur von Kabeln und Sammelschienen, der Videoaufnahmen von Anlagen vor Ort usw. zu decken, um ein Datenzentrum, eine zentrale Speicherung, eine einheitliche Verwaltung und eine einfache Bedienung zu erreichen. Benutzer mit Zugriffsrechten können über Computer, Mobiltelefone, Tablets und andere Endgeräte zugreifen, Alarme empfangen und die Verwaltung der entsprechenden Anlagen, wie z. B. tägliche und regelmäßige Inspektionen und Einsätze, durchführen.
2. Anwendung
Es ist anwendbar für den Neubau, die Erweiterung und die Rekonstruktion von Betriebs- und Wartungssystemen für die Stromverteilung in den Bereichen Telekommunikation, Finanzen, Transport, Energie, Medizin und Gesundheitswesen, Kultur und Sport, Bildung und wissenschaftliche Forschung, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Wasserwirtschaft, kommerzielle Dienstleistungen, öffentliche Versorgungsbetriebe, Elektronikindustrieparks und anderen Branchen.
3. Plattformstruktur
Im Verteilerraum des Umspannwerks ist ein intelligentes Gateway installiert, das die Daten der intelligenten Geräte im Umspannwerk erfasst. Nach Protokollkonvertierung, Komprimierung und Verschlüsselung werden diese Daten regelmäßig oder ereignisgesteuert auf die Plattform hochgeladen. Die Plattform ermöglicht den Datenaustausch aller intelligenten Geräte im Umspannwerk und Verteilerraum und überwacht in Echtzeit den Betriebszustand von Transformatoren, Leistungsschaltern und anderen wichtigen Betriebsmitteln im Umspannwerk. Sie erfasst in Echtzeit die Betriebsdaten der Stromkreise im Umspannwerk und Verteilerraum sowie digitale Größen wie die Umgebungstemperatur. Die Kommunikations- und Managementeinheit ist mit dem lokalen Netzwerk (LAN) des Werks verbunden und leitet die Daten an das Rechenzentrum weiter.
Die Cloud-Plattform AcrelCloud-1000 für Betrieb und Wartung von Umspannwerken bietet Benutzerprofile, Überwachung von Leistungsdaten, Analyse der Stromqualität, Analyse des Stromverbrauchs, tägliche, monatliche und jährliche Berichte über den Energieverbrauch, Alarme und Aufzeichnungen von anormalen Ereignissen, Überwachung der Betriebsumgebung, Gerätewartung, Benutzerberichte, Einsatzplanung für Betrieb und Wartung sowie weitere Funktionen und unterstützt den Datenzugriff über mehrere Plattformen und Endgeräte.
Das Cloud-Plattformsystem AcrelCloud-1000 für Betrieb und Wartung von Umspannwerken lässt sich in vier Schichten unterteilen: Wahrnehmungsschicht, Übertragungsschicht, Anwendungsschicht und Anzeigeschicht.
Die Wahrnehmungsschicht umfasst multifunktionale Instrumente, Temperatur- und Feuchtigkeitsmessgeräte, Kameras, Schaltgrößenerfassungsgeräte usw., die im Umspannwerk installiert sind. Neben der Kamera sind weitere Geräte über den RS485-Bus mit dem RS485-Anschluss des Smart-Gateways vor Ort verbunden.
Transportschicht: Umfasst intelligente Gateways, Switches und weitere Geräte vor Ort. Das intelligente Gateway erfasst aktiv Daten von den Geräten der Endgeräteschicht vor Ort, führt die Protokollkonvertierung und Datenspeicherung durch und lädt die Daten über den Switch an den vorgesehenen Serverport hoch. Bei einem Netzwerkausfall können die Daten lokal gespeichert und nach Wiederherstellung des Netzwerks an der unterbrochenen Stelle fortgesetzt werden. Durch das Hochladen wird sichergestellt, dass keine serverseitigen Daten verloren gehen.
Anwendungsschicht: Umfasst Anwendungsserver und Datenbankserver. Bei weniger als 30 Umspannwerken können Anwendungsserver und Datenbankserver in einem Gerät konfiguriert werden. Der Server benötigt eine feste IP-Adresse, um die von jedem Smart Gateway gesendeten Daten zu empfangen.
Anzeigeebene: Benutzer greifen über verschiedene Endgeräte wie Mobiltelefone, Tablets, Computer usw. auf Plattforminformationen zu.
4. Plattformfunktionen
4.1. Echtzeitüberwachung
Klicken Sie auf den Stromverteilungskreis, um detaillierte Daten zum Stromverbrauch anzuzeigen, Berichte zum Strombetrieb zu erstellen und historische Daten sowie Überwachungsdaten zur Umgebungsüberwachung verschiedener Leistungsparameter wie Spannung, Stromstärke, Leistung, Oberschwingungen usw. abzufragen.
4.2. Monatlicher Energieverbrauchsbericht
Der monatliche Energieverbrauchsbericht ermöglicht es Benutzern, den Stromverbrauch der verwalteten Stationen anhand des Gesamtstromverbrauchs, des Namens der Umspannstation, der Nummer der Umspannstation usw. abzufragen. Der Abfragezeitraum kann auf Monate eingestellt werden.
4.3. Standortüberwachung
Die Standortüberwachung umfasst Übersicht, Betriebsstatus, Ereignisprotokolle des Tages, stündliche Stromverbrauchskurve des Tages und eine Übersicht über den Stromverbrauch.
4.4.Transformatorstatus
Der Transformatorstatus ermöglicht es Benutzern, die Transformatorleistung, den Lastfaktor und andere Betriebsstatusdaten aller oder einer bestimmten Station abzufragen und die Daten nach Lastfaktor und Leistung in aufsteigender oder absteigender Reihenfolge zu sortieren.
4.5. Betrieb und Instandhaltung der Stromversorgung
Betrieb und Wartung zeigen den Standort und die Gesamtbetragsinformationen auf der Umspannwerkskarte an, die aktuell vom Benutzer verwaltet wird.
4.6. Stromverteilungsdiagramm
Das Stromverteilungsdiagramm zeigt die Stromverteilungsinformationen des ausgewählten Umspannwerks an. Es visualisiert den Schaltzustand, den Strom und weitere Betriebszustände sowie Informationen jedes Stromkreises und unterstützt detaillierte Abfragen von Betriebsparametern wie Spannung, Stromstärke und Leistung.
4.7. Videoüberwachung
Die Videoüberwachung zeigt das aktuelle Echtzeitbild (Live-Videoübertragung). Durch Auswahl einer bestimmten Umspann- und Verteilstation können Sie die Videoinformationen im Stromnetz einsehen.
Umspann- und Verteilstation.
4.8. Bericht über den Strombetrieb
Der Bericht zum Kraftwerksbetrieb zeigt die Echtzeitwerte und durchschnittlichen Zeilenstatistiken der festgelegten Erfassungsintervall-Betriebsparameter jedes Stromkreises der ausgewählten Geräte in der ausgewählten Station sowie den Zählerstand des elektrischen Energiezählers an.
4.9.Fehleralarm
Telemetrie, Fernalarmierung (Webseite und SMS), obere und untere Alarmgrenzen einstellbar, Alarmierung für die Betriebsumgebung des Umspannwerks (Überschwemmung, Rauch usw.).
4.10. Aufgabenmanagement
Auf der Aufgabenverwaltungsseite können Inspektions- oder Fehlerbehebungsaufgaben veröffentlicht, deren Status und Abschluss überprüft und durch Klicken auf „Aufgabe anzeigen“ spezifische Inspektionsinformationen eingesehen werden.
4.11. Benutzerbericht
Die Benutzerberichtseite dient hauptsächlich dazu, die Betriebsdaten des ausgewählten Transformators und der Verteilstation eines Monats automatisch zusammenzufassen, statistische Analysen der Transformatorlast, des Stromverbrauchs im Verteilnetz, des Leistungsfaktors, von Alarmereignissen usw. durchzuführen und diese innerhalb dieses Zeitraums aufzulisten. Außerdem werden verschiedene Arten von Mängeln, die bei Inspektionen festgestellt wurden, sowie deren Behebung dokumentiert.
4.12. Mobile App
Die App unterstützt den Betrieb und die Wartung von Stromversorgungsanlagen. Die mobile App umfasst sieben Module: „Überwachungssystem“, „Gerätedateien“, „Aufgaben“, „Prüfberichte“, „Fehlerberichte“, „Dokumentenverwaltung“ und „Benutzerberichte“. Sie bietet unter anderem folgende Funktionen: Diagramme, Bedarfsanalyse, Stromverbrauch, Videoanalyse, Kurvendarstellung, Temperatur- und Feuchtigkeitsmessung, Jahres- und Monatsvergleich, Netzqualität, Abfrage von Alarmereignissen, Gerätedateien, Aufgabenbearbeitung, Prüfberichten und Dokumentenverwaltung.
5. Schlussfolgerung
Die Anwendung einer intelligenten Plattform für Betrieb und Instandhaltung von Umspannwerken ermöglicht die Transformation bestehender Übertragungs- und Wartungsmethoden hin zu einer Ferndiagnose des aktuellen Betriebszustands und gezielten Inspektionen basierend auf dem Anlagenzustand. Dadurch wird der Personalaufwand für Betrieb und Instandhaltung erheblich reduziert. Die Häufigkeit von Betrieb, Wartung und Inspektion der Schutzrelais vor Ort wird erhöht, was zu einer optimierten Anlagenverwaltung führt. Die Forschung im Bereich der intelligenten Fernwartung von Schutzrelais ist daher von großer Bedeutung.
Veröffentlichungsdatum: 06.05.2025