淺談10KV變電所無人值守可行性研究及選型

更新時間：2023-09-05

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

【摘要】：隨著現代自動化技術和物聯網技術的發展，依托自動化數據采集和分析技術，可減少變電所值班運行人員的需求，有助于減少企業對10KV級變電所的運維成本。通過對原有人值班變電所的數據采集系統和在線監測系統的升級，可以代替傳統人工對變電所進行24小時的實時監測，并對異常故障進行在線報警提升供配電系統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，其中對技術改造方案和經濟效益等進行具體闡述。

【關鍵詞】無人值守；10KV；變電所

一、變電所相關理論基礎

1.變電所概述

變電所是指在電力系統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。而大型企業因用電負荷較大，多數中大型企、事業單位等均自行建設有10KV及以上變電所。

2.無人值守變電所概述

變電所內不設置固定運行、維護值班人員，運行監測主要由遠程控制端進行，設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

根據國家電網公司頒布的《智能變電站技術導則》，智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備。全站信息數字化、通信平臺網絡化、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、計量和監測等基本功能。

二、無人值守變電所項目建設分析

1.案列工廠變電所運行現狀

為了了解企業級變電所運行現狀，在本地區根據用電量和企業性質等綜合分析后，按中位數原則選取大連市甘井子區某中等規模機械加工工廠進行分析。該工廠設有10KV總變電所一座，為整個廠區5個車間、1棟辦公大樓、兩棟庫房供配電。變電所內設兩臺容量為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技術升級改造。變電所內所有各種電氣設備、開關、監控系統均為上世紀末產品。電力數據采集系統使用的為“電力規約-1"，該系統軟件已淘汰多年，現故障頻發無X復價值。

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。該班組負責變電所內設備日常管理運行、設備狀態監測、每日用電量數據抄表記錄等工作。

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，目前城網和農網無人值守已經被廣泛推廣運行。

目前國網供電公司，采用多站集中管理方式運行。例如在某供電區域內66KV高壓站設置監控總站，下轄多個10KV變電所。10KV變電所站內運行數據通過自動化儀表和監視系統，遠程通信上傳至監控總站在線監測。10KV配電站均無人化管理，現場管理和維護由各供電公司配電班負責定期巡視管理。

2.2可行性分析

從技術角度分析：多數企業級變電所多為單體10KV變電所，所以無法按照供電公司設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。在如今物聯網技術和自動化采集儀表技術的快速發展，可在底層采用自動化儀表采集相關運行數據、通過現場攝像頭采集現場音視頻數據、通過通信傳輸層將數據上傳至云端Web端或APP端對變電所運行狀況進行遠程在線監控，同時在變電所高低也配電柜內安裝PLC的IO接口搭配帶遙控塑殼斷路器實現遠程遙控。整體架構圖如下圖所示：

經濟效益角度分析：對企業而言無人值守直接效益是可以減少現場運行人員的配置數量，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，因數據采集記錄能力提升實時采集，且數據采集也更為全面。豐富詳實的數據結合數據分析技術，將采集數據可視化后可為工廠的生產成本考核提供有力的數據支撐。尤其在成本管理、節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字化轉型做好基礎支撐。

3.項目建設成本和收益

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

目前該變電所6人運行班組，2019年度發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，后續均固定按照2019年度綜合成本計算。根據目前社會主流配電系統發展情況和自動化技術的迭代速度綜合考慮，暫對改造后的無人值守系統經濟壽命按照20年估算。結合市場調研情況，該所無人化改造預計經費需要57萬元。

壽命周期內經濟效益分析表：

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

三、無人值守變電所建設管理工作分析

1.項目建設標準化管理

在建設過程中需依據國家和電力行業相關標準，在建設過程中應遵循DL5009.3-1997《電力建設安全規程（變電所部分）》、GB/T30155-2013《智能變電站技術導則》、DL\T550《地區電網調度自動化管理規范》等相關標準。在儀表和設備選型上優先選擇，技術先進、通用性強、運行穩定的品牌。

2.無人值守運行制度管理

建成后主要參照《國家電網公司無人值守變電站運維管理規定》、《遼寧省35KV以下電力用戶變電所運行管理標準》、GB∕T37136-《電力用戶供配電設施運行維護規范》為主要參考依據，并結合工廠內部人員組織架構情況編制無人值守變電所運維管理規定。取消專職運維崗位后，可考慮由相關專業技術人員或維護人員兼職負責變電所遠程在線監控。結合上述規范要求，對無人值守變電所進行定期巡視。并根據設備壽命和保養周期，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

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一接入變電所現場的邊緣計算網關，經邊緣計算網關將數據封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動；實現用戶側變配電所的24小時無人值守，Q方位監測各配電回路運行狀態，即時定位故障，降低安全風險。通過手機APP下發運維任務到Z定人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程。將企業集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備。