浅析无人值守变电站的运维管理

浅析无人值守变电站的运维管理（精选6篇）

浅析无人值守变电站的运维管理 篇1

[摘 要]变电运维是电网运行的关键环节，做好变电运维才能保证电网的安全稳定。在实际的变电运维工作中有许多需要注意的问题。本文就无人值班变电站的运维模式、安全管理以及运行中存在的问题进行了分析并提出了相关解决办法。

[关键词]变电站；无人值守；运维管理

中图分类号：TM63；TM76；TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0346-01

一、无人值守变电站运维模式

无人值守变电站是站内不设置固定运行、维护值班人员，运行监测、主要控制操作由远方控制端进行，设备采取定期巡视维护的变电站。它由远方值班员取代现场值班员对变电站实施有效的控制和管理。随着现代电力技术的快速发展，无人值班变电站已经成为我国变电站建设发展的趋势，但要真正实现安全运行，关键问题是做好无人值班管理。

1.正确理解“无人值守”

无人值守变电站是一种先进的运行管理模式，不能单纯从字面上进行理解。这种变电站并不是不需要任何技术措施的无人管理，相反，更需要训练有素的高素质运维管理人员运用先进的技术设备相互协调配合共同搞好管理工作，并以此达到减人增效提高生产效率的目的。

2.变电运维管理中的职责分工

在任何管理活动中，建立组织结构并明确职责分工是首要的改造任务，责任不明确就形成了无人负责的局面，在变电运维管理中也一样。因此必须做到职责分明，并且制定合理的政策使各个运维人员协调配合，才能使变电运维管理工作有效展开。在传统的变电运行管理工作中，一般包括现场运行人员、调度值班试修人员与监护人员，他们的具体职责是：

（1）现场运维人员的职责是设备巡视、倒闸操作、两票管理和办理工作许可手续。

（2）调度值班员负责独立完成对设备的运行监视、抄表记录和开关操作等工作，是电网安全运行的指挥员。

（3）修试人员负责对变电站一、二次设备，远动自动化系统进行定期的预防性试验和调试，并完成电气设备的大小修，消除缺陷，出现事故时进行检修。

（4）在进行倒闸操作时监护人员由工作负责人担任。

二、无人值守变电运维管理

1.明确运维管理的职责分工

根据已运行的无人值班变电站的运维管理模式，传统的变电值班人员被分为两部分：一部分负责运行监视、抄表记录和断路器操作，由调度运行人员通过运动自动化系统实施；另一部分负责设备巡视、运行维护、隔离开关操作、安全措施和事故处理，由操作队负责到现场实施。

2.建立有效的运维管理制度

为保证变电运维工作的有效展开，必须建立以下运维管理制度。

（1）建立岗位责任制。运行值班员、操作队队员、电气检修员及通信自动化人员等变电运维人员必须严格遵守执行已经确立的各自的岗位责任制度，做到分工明确、责任清楚。

（2）建立设备专责制。无人值班变电站的所有一、二次设备，通信及远动设备必须配置专人维护并及时填写运行记录。

（3）实行运维值班制和交接班制。运维值班员实行二班制或者三班制，一般情况下应禁止连续工作。在交接班时应该做到准时、认真，要做好记录，分工明确。

3.加强变电运维技术维护管理

为保证变电站的安全经济运行和人身安全，必须加强变电运维的技术维护管理。

（1）《国网电力安全工作规程》是我国多年来对变电运行工作的经验和教训总结，在变电运行中对于两票三制必须认真贯彻执行。两票三制是指工作票、操作票，工作许可制度、工作监护制度、工作间断转移和终结制度。

（2）应做好变电运行期间的设备台账、缺陷记录、检修记录、大修周期等资料的收集整理。加强对设备的维护，在发现问题时能够及时、正确、快速地排除设备故障，保证变电设备的安全稳定运行。

三、无人值守变电安全运行

电力系统由发电厂、输电、变电、配电和用户等几个部分组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的重要作用，它的安全经济运行对电力系统有着重大的影响，与工农业生产和人民生活有著密切联系，因此，搞好变电站的安全运维工作对电力系统的稳定运行有着深远的意义。变电运行班组管理的好坏直接影响着变电站的安全运行。根据实践，对运维班组的管理重点应放在如下几个方面。

1.切实加强安全管理

变电运维管理的重点是保障安全。电力系统的长期运行提供给我们行之有效的经验，在变电运行工作中必须切实、认真地贯彻执行。必须坚持管制“安全第一，预防为主”的电力生产方针，认认真真地落实安全生产责任制，不断开展反习惯性违章和安全生产的宣传和教育，严格执行“两票三制”。近些年来电力技术获得了巨大发展，变电站的设备不断增加、技术不断改进，应该及时地根据实际情况对变电站现场运维管理规程进行修订，对工作中的问题进行检查并完善各类记录，可以通过变电运维管理信息系统提高工作效率，把好每个关口，确保变电运行工作的顺利开展。

2.加强专业基础管理

在变电运维管理工作中有必要每月都制定具体可行的月度工作计划，按时完成如设备定期更换制度、巡视制度、设备验收制度、缺陷管理制度等各项规章制度，及时地发现运维中存在的问题，从而保障变电站的安全稳定运行与人身安全。与此同时应当做好设备台账等原始资料的收集和整理，加强对变电站设备运行薄弱环节的监视管理，不断积累运行管理经验，促进设备的安全稳定运行。

3.加强技术培训

无人值班变电站要求运维人员必须具备良好的专业素质，其专业素质的高低直接关系到变电运维的安全，因此应该作为变电运维工作的重点，同时不断加强对变电运维人员的技术培训。采取结合实际就地培训的方法进行岗位练兵，进行技术讲课、现场问答、事故预想、处理、评价与讲解等都是行之有效的培训方式。除此之外，还应该定期开展针对事故的演习竞赛并进行经验交流。借此可调动运维人员学习专业知识的热情，从而不断提高运维人员的专业技术水平和职业素质。

4.加强思想政治工作和民主管理

加强思想政治工作和民主管理可以提高变电运维人员做好本职工作的积极性和主动性。应当坚持不懈地对运维人员进行爱国、爱站的宣传教育，把他们放在变电站主人的位置上，使他们以主人翁的心态对待工作。在思想政治教育中不能流于形式，要把宣传党和国家的政策和路线，使运维人员了解国内外时事当做一件大事来抓，树立运维人员爱岗敬业的责任感和使命感。在思想政治工作中不能讲空话套话，要紧密地联系实际进行说理，以理服人。与此同时要开展变电站民主管理活动，其用意是让每个变电运维人员一起来管理和治理变电站，为变电运维安全生产建言献策，并使合理化建议得到采纳和实施。

还可定期与运维人员谈心，交换看法，稳定运维人员的思想情绪；解决运维人员的各种困难，遇有运维人员生病、丧事等，积极组织其他值班员代班并组织人员进行看望和安抚，以体现班组集体的温暖，使其更能安心工作。变电站运行人员年龄结构普遍小，应充分发挥党员和共青团员在工作中所起的积极带头作用，塑造变电站良好的工作作风。

5.开展文明生产

保持变电站内良好的环境。环境可以影响人的心情和行为，应该对变电站进行规范化定置、定员管理，安排专人进行定期打扫和检查，并列入考核范围。营造出一个整洁有序的良好工作环境，不仅可以提高变电站的安全，也可以提高变电运行人员的工作积极性。

四、结语

浅析无人值守变电站的运维管理 篇2

大检修体系自2012年全面实施至今已有4年,该运作模式的初衷是改变原有组织机构庞大、管理方式传统、工作流程复杂的供电企业管理机制,变革组织机构、创新管理方式、优化工作流程,建成扁平化、集约化、专业化的大检修工作机制。截至2015年9月底,西安公司共有115座110千伏、27座35千伏变电站,全部142座变电站均实现了无人值守。在大检修管理模式下,如何更好的加强无人值守变电站管理,建设环境优美、运维规范的无人值守变电站是提升运维管理工作质量的关键。

1 无人值守变电站存在问题与分析

在日常工作中通过检查调研、工作汇报、实地工作及言语交流等途径,发现公司在无人值守变电站运维管理工作中普遍存在如下问题:

1.1 专业化运维质量不高

通过班组检查发现,目前无人值守变电站普遍存在环境卫生不整洁、设备标识牌模糊、消防安全不到位等情况。遇有上级检查,突击整治现象时有发生。究其原因,我公司变电运维管理类别较多,运维人员除了完成日常的设备倒闸操作、运行维护、巡视测温、工作许可、基础资料管理等主要运维工作之外,还兼顾变电站安防设施、防鼠防盗、消防安全、环境卫生等非设备类维护工作。按照设备及实际运维人员数量,全局142座变电站,班组运维人员共312人,基本上2.2人/站,较大的设备类和非设备类工作量使得运维人员不能专注于设备类运维管理,对变电专业化运维质量造成影响。

1.2 设备监视、遥控率不满足应用需求

截止2014年底,西安电网中运行时间超过20年的变电站有十余座,部分老旧设备存在渗漏油、漏气、设备外壳锈蚀等隐患缺陷,对遥控操作的安全性和正确性造成影响。同时部分变电站依然存在综自化率不满足应用需求的情况,其中部分变电站存在集控中心无法监视,也无法遥控操作的问题;部分变电站虽然能集中监视,但无法实现遥控操作。同时变电站在日常监视、遥控工作中,因各站一、二次设备配置差异较大,遥控操作条件不同,大量的单一开关拉合、有载调压、重合闸软压板、备自投压板投退操作,需要运维人员实地进行,致使常规运维工作的正常开展收到影响。

1.3 人员培训及工作质量有待提升

在大检修体系实施后,近年来,变电运维岗位新增的人员少于逐年退休人员,人员总体呈减少趋势;部分新进职工不安于本职工作,专业技能提升不明显,工作中能够脱颖而出,独挡一面的年轻员工较少。少数人员对运维工作认识不足,设备巡视、红外测温等运维技能退化。同时因设备厂家较多,部分人员对设备性能、参数及熟悉程度不够,设备运行工况掌握不够,将直接影响到设备隐患、故障处理的及时性。

2 提升无人值守变电站运维管理工作的方法和建议

2.1 革新理念,坚持人本管理

随着大检修体系建设的逐步实施,运维人员从原来只进行单一巡视、操作到负责一个变电站及管理多个变电站工作性质的变化,对运维人员的素质和安全管理提出了新的要求,为使运维人员能够适应运维一体化的变革,全面提高运维人员业务技术水平,提升工作责任心,需要通过相应的技术培训、企业文化、职业生涯规划等综合培训,增进人员爱企如家的凝聚力和创造力。例如在班组通过“建家”活动的开展,增进主人翁意识;通过开展“创建学习型班组、争当知识型员工”活动,营造良好的学习和工作氛围,培养人员求实、创新工作意识;在管理层通过实施量化、动态管理,建立合理地竞争机制,增强危机感,调动人员积极性,激发人员工作热情和创新能力,提高管理人员工作效率。

2.2 主辅调整,确保专业化运维

在大检修体系深化过程中,结合实际,经对调控一体化运行管理、专线用户调度管理、交直流系统及防误闭锁运维业务剥离整合后,目前变电运维专业除负责所辖变电站的设备巡视、现场倒闸操作、工作许可、设备维护等专业性运行维护工作之外,还兼顾变电站防盗、厂房维护、环境清洁等安全辅助性工作。

按照《国网公司无人值守变电站管理规定》,需不断加强变电标准化、精益化管理。在班组管理中:可通过建立工作流程、规范作业行为、清晰安全设施、整洁生产场所、优化生活设施等,加强无人值守站班组建设力度,以期实现生产安全,生活舒适,环境温馨的无人值守变电站目标。在信息化建设中:应持续推进国网生产管理信息系统深化应用,建立完善、方便、快捷的变电数据信息库,规范设备台账及运维工作管理,实现各层级的信息资源准确共享。在生产管理中:通过细致、实用的规章制度和规程标准体系建立,细化设备巡视、运维维护、验收投运等关键环节管理,切实提高变电运行专业工作质量和工作成效。

2.3 技术更新,提高监控到位率

严格《国网陕西省电力公司变电专业精益化管理评价实施细则》执行,通过对变电站操作方式(遥控、就地操作)的核对,制定实施综自消缺、改造及技术革新工作计划,进一步提高“四遥”功能在无人值守变电站中的实际作用,满足集控人员对变电设备可靠遥控操作,减轻变电运维人员现场操作压力,缓解结构性缺员矛盾。同时加强无人值守变电站安防系统建设,改进并建立完整的周边报警、图像监控、门禁系统,室内防盗报警等防卫措施,形成现代化、多功能、全天候的动态综合管理系统,实现对无人值守站的全天候实时监控,便于随时获取第一手现场环境资料,确保无人值守站安全管理。

2.4 规范检修、提高工作成效性

落实《国家电网公司输变电设备状态检修工作验收细则》,大力开展设备状态检修,健全变压器油在线监测系统建设和应用。配合省公司和电科院推进变压器铁芯接地电流、顶层油温、断路器SF6气体压力以及重点区段线路视频、杆塔倾斜、微气象等在线监测终端加装、接入,建设完善在线监测平台,形成规模效应。规范检修管理,严格设备定期检修管理,强化缺陷管理,加大生产管理信息系统缺陷管理模块熟练应用,实现管理人员对设备状态的实施监控和缺陷闭环管理,提高运维工作成效。

在大检修管理模式下,持续提升无人值守变电站运维管理工作是一项多方位、长期性、系统性的工作,要求各层级、部门单位共同配合,相互协作,扎实细致落实各项管理规定和工作要求。通过不断明细职责任务、优化业务流程、规范运维管理、实现运维管理的标准化,确保无人值守变电站安全稳定运行和管理成效稳步提升。

参考文献

[1]国家电网公司无人值守变电站运维管理规定[S].

[2]国网陕西省电力公司变电专业精益化管理评价实施细则[S].

浅析无人值守变电站的运维管理 篇3

【关键词】无人值守；运行管理；信息；事故处理

0.引言

监控中心是大庆油田第一个实现无人值守的，主要肩负着12座110千伏无人值班变电所及10座35千伏无人值班变电所设备运行情况、上传的数据、开关、进行实时监视，遥控任务。监控中心每天监控着大量的被控站信息，并根据这些信息安排巡视操作队进行特巡。

1.运行管理

（1）运行管理与分工，巡视操作队负责所辖变电所的日常设备巡视、运行维护、小型检修、所内设备检修的监护操作、事故处理和文明生产管理以及相关技术资料的收集和管理。

（2）监控中心负责对所有无人值班变电所的电气设备运行情况实时监控，随时向油田网调及监控中心主任汇报变电所的运行情况，并正确运用遥控和遥测功能对变电所设备进行遥控操作。接受油田网调指令并对无人值班变电所的进行紧急操作任务。

2.由于各微机被控站保护采用不同的厂家导致同一信息叫法不同

（1）运行中我们还发现同一信息，由于各微机变保护采用不同厂家，导致不同的叫法，让人容易产生误解，也会导致信息不能准确判断，影响监视工作。

（2）监控中心所上信息与被控站所上信息不统一，有时还会误上和漏上信息。

随着时间的推移，从运行期间及历年检修期间的信号，发现一些信号与现场不统一，严重影响监控中心人员判断。由于过多变电所的接入有的所还会经常发些自检信息，值班人员立即及时准确对信号进行判断，保证各被控站设备的安全运行。

3.事故处理

（1）无人值班变电所出现事故或异常时，监控中心值班人员应根据监控系统事故的报警、遥信和遥测数据的变化，正确判断并向调度汇报，按调度指令果断处理。在运行值班记录上详细记录处理过程及处理结果，应及时向监控中心主任汇报；并通知巡视操作队进站特巡，尽快恢复送到。

（2）当所内发生35千伏（10千伏）线路单相接地时，应根据后台机的报文（对小电流接地选线未完善的要在调度指挥下利用远方遥控分合开关判断接地线路），配合调度进行异常处理并通知巡视操作队进站特巡。

（3）当发现某被控站出现异常信号时，监控中心值班员应将异常信号的内容、时间详细向油田网调汇报并通知巡视操作队进站特巡。

（4）出现开关过流保护动作跳闸后，监控中心值班员应在调度指挥下遥控试送一次，速断保护动作跳闸，重合闸装置未动作可以试送一次，如试送不成功，应汇报调度，由线路管理单位，查明事故原因。如确认线路无问题后，监控中心在通知巡视操作队到现场检查，并将检查结果及时汇报调度，由调度作出相应处理。

（5）巡视操作队人员在巡视设备过程中，发现设备运行异常时应立即向油田网调及监控中心报告，由油田网调作出相应的处理，并把处理结果报告监控中心，核对相应的信息。

（6）监控中心出现RTU通道故障时，应立即汇报油田网调及监控中心主任。

（7）当被控站发生事故跳闸时，监控中心值班人员立即汇报油田网调及监控中心主任，同时通知巡视操作队进站特巡。

4.加强思想培训教育

（1）用黑板报、安全标语、事故教育录像、事故快报、安全简报等手段和安全活动、安全形势分析讨论会、典型事故案例分析等形式进行安全教育，增强运行人员的安全生产意识；同时，要建立健全安全生产责任制和奖罚机制，安全责任落实到位，通过量化、细化，使各项工作都具备较强的可操作性。指标分解到人，责任落实到人，使每个岗位都有一套完备的责任制和奖罚细则，有章可循，违章必究，从而激发运行人员安全工作责任心。

（2）供电企业的重要一个生产部门，没有扎实的运行技术水平和管理水平，电力稳产就没有可靠的保证，人员素质的高低将直接影响到安全生产。因此保障电力安全检查平稳就是提高运行人员的技术素质。做到有计划、有组织、有步骤的开展专业技能的培训考核，不断提高员工水平，保证供电企业安全生产。

5.结束语

无人值守变电站解决方案 篇4

随着国家电网系统信息化建设的不断深入，基于SDH、PDH、微波等传输方式的电力专用通信网已经逐步完善，为各项网络化应用创造了良好的前提条件。以该通信网为基础，建立无人值守变电站已经成为近几年国家电网的工作重点。

变电站（所）是电网的枢纽，也是当前电网现代化改造的核心，而无人值守变电站（所）则能够帮助电力部门有效节约人力资源，提高管理效率，提升经济效益。目前，变电站（所）都有“三遥”（遥控、遥测、遥信）系统，基本可实现调度中心集中调度、变电站（所）设备无人值守。但是，这种传统意义上的无人值守变电站（所）依然存在一些问题，比如人员入侵、火灾、水浸、自然灾害、站内设备安全等。

随着电力部门信息通信网络的完善以及远程图像监控技术的发展，建设真正意义上的无人值守变电站（所）已成为可能。科达（KEDACOM）基于多年服务电力行业的经验，结合自身网络监控产品的优势推出了无人值守变电站解决方案：通过在各变电站（所）设置监控点，在调度中心设立监控中心，调动员可及时掌握各变电站（所）图像、数据、参量等信息，及时直接地掌握各站点情况，快速处理各类问题。我们可以把远程图像监控技术在变电站的应用称作“遥视”，与前“三遥”合称“四遥”。“四遥”的应用将积极推动电力网自动化、综合化、集中化、智能化的管理。

需求分析

对于远程图像监控系统在变电站的应用，需求基本可以归纳为以下几点：

1、实现二十四小时不间断监控，把变电站（所）内外图像信息实时上传到调度中心，便于调度中心随时查看变电站情况；

2、提供数据采集功能，及时把变电站内一些设备数据上传到调度中心，便于管理员对系统设备情况进行掌控；

3、提供报警联动应用，及时上传站内非正常信息（如火灾、人员入侵等），并做出相应处理措施，便于调度中心及时处理紧急问题；

4、提供远程维护功能，对于现场维护人员无法及时解决的问题，专家可通过音频系统给予指点，减少维护时间和成本；

5、提供二次开发接口，实现与电力部门原有自动化系统整合。

根据以上主要需求，结合电力网络现状，下面我们具体阐述“遥视”系统解决方案。

组网方案与组网说明

在各变电站（所）设立监控点，在市、县调度中心设立监控中心，通过电力系统信息通信网络组建视频监控系统。组网示意图如下：

如上图所示，在变电站（所）设立监控点，部署编码器、摄像机、报警设备等，构成监控前端系统，所有信号通过编码器经电力信息通信网上传到调度中心；在调度中心设立监控中心，部署监控中心平台、存储系统、电视墙系统、调度坐席，接收前端数据，进行解码输出显示、集中存储、管理控制；领导可以使用电脑通过网络登陆系统进行管理、控制和应急指挥。

1、调度中心 在调度中心部署KDM2800系列监控中心平台、VS系列存储系统、KDM系列解码器以及管理电脑，构建监控中心，实现统一管理。

KDM2800系列监控中心平台主要负责全网监控设备的注册、管理、码流的转发、切换、录像等功能。KDM2800系列监控中心平台可提供CU客户端，方便用户浏览监控图像，进行图像抓拍、录像、切换、配置等功能。

VS系列磁盘阵列主要完成图像、声音等信息的存储，实现存储备份方便后期查阅；VS 系列存储系统可分为USB磁盘阵列柜和IP SAN磁盘阵列柜，可根据实际应用选择。

KDM系列解码器主要实现数字码流解码输出上电视墙，科达提供单路和多路集中的解码器，可根据实际应用选配。

其他可根据需要配置麦克风、音箱等设备以满足实际应用需要。

2、变电站（所）

变电站作为系统前端点，主要部署视频编码器、摄像机、报警设备、门禁系统以及其他设备。

视频编码器为网络视频监控系统的前端设备，主要完成监控点图像的编码和上传。科达KDM系列视频编码器采用MPEG-4编码协议，能够实现CIF、4CIF/D1格式的图像，同时具备双向音频对讲功能，具备报警信号输入输出接口和RS485控制接口，能够接入门磁、红外、烟感、拾音器扩音器等报警设备，同时可以通过RS485控制口完成对前端摄像机的控制。

摄像机为监控图像采集设备。一般摄像机可分为球机和枪机，根据应用场合可分为室外型和室内型。具体如何选择可根据现场情况配置。对重点设备的监控可采用定向式枪机，在变电站周界等可配置球机。对于变电站的应用来说，一般有夜间监控的需求，因此摄像机需要支持彩转黑，必要时可根据现场实际情况配置红外灯和补偿光源。

门禁系统部署在变电站，可对内部员工出入进行登记，当有人非法入侵时能够发出报警信号输出到视频编码器，并通过监控系统上传到监控中心。

烟感、温感设备主要检测环境温度和烟尘，预防火灾发生。当有警情时能够及时发出报警信号输出到视频编码器并上传到监控中心，及时反馈变电站内情况。

红外对射报警器主要部署在变电站周遭围墙等处，当有人翻越围墙进入到站内时，就会隔断红外线触发报警。报警信号经编码器和监控系统后及时在监控中心反馈，提供现场警情。

拾音器和扩音器为音频对讲设备，可以通过编码器音频接口接入监控系统，实现监控中心管理员和监控现场的语音对讲。

系统功能

1、图像与信息实时上传

图像的采集和上传是本系统最基本的功能，通过监控现场摄像机和编码器可把图像信息通过IP网络上传到调度中心，调度员使用电脑可以对现场情况进行实时浏览，同时可通过解码器解码输出到电视墙显示，便于调度中心随时掌握变电站情况。管理员可通过控制软件或键盘对前端摄像机进行遥控、抓拍等操作，更细致地了解变电站情况。领导在办公室也可以通过电脑随时了解变电站情况。

2、报警联动与应急处理

在变电站内部署报警设备，如烟感、温感、红外等，当有警情出现时，系统可立即触发报警联动：1）在调度中心管理员监控电脑上进行文字、声音提示警情；2）自动把现场图像切换到电视墙上显示；3）对相关监控点进行图像录像存储，供事后查阅并可作为警情处理依据。调度中心管理员可根据现场实际情况马上采取紧急预案解决现场问题。

3、远程系统维护指导

对于某些变电站设备故障，到现场的一般维护人员可能无法解决，如果再让专家到现场解决问题则会带来人力、时间、费用等问题，特别是一些紧急问题需要立即解决更不能拖延时间。此时，通过该系统，专家可在调度中心直接通过图像浏览现场问题，并通过双向音频对讲功能给现场维护人员指点，远程指导现场维护人员解决问题，从而大大缩短问题解决时间，减少人力、时间以及费用成本。

4、信息实时存储与查阅

在调度中心可部署存储中心，把所有变电站监控数据进行实时存储。存储数据可随时调看、导出，方便事发后及时排查故障原因，帮助准确定位故障。存储部署方式可采用集中存储或集中存储+前端存储的方式，提供高效可靠的信息存储解决方案。

5、其他功能

浅析无人值守变电站的运维管理 篇5

基于音频识别的无人值守变电站设备在线监测

作者：曹文明 王耀南

摘要：介绍了无人值守变电站主设备音频在线监测系统的原理与结构，然后重点介绍音频数据的监测与识别过程.首先系统利用传感器采集变电站设备的音频信号，数据采集器把多路音频数据传至监控主机，音频数据经频谱分析和处理后提取到MFCC特征参数作为信号特征，再把特征参数输入正弦基神经网络进行识别，实现高效、准确地判断电气设备运行状态或故障类型.该方法从根本上改进了以往人工监听电气设备判断故障的方法，提高了设备故障检测效率，为及时发现和处理设备故障提供了帮助.关键词：音频识别； 在线监测； 故障识别； 无人值守变电站

中图分类号：TN912 文献标识码：A

随着电网建设的发展和安全要求的提高，变电站建设正朝无人值守或少人值守的方向发展.目前，无人值守变电站主要倾向于向“五遥”方向发展（遥测、遥信、遥控、遥调、遥视）[1-2]，利用视频监控系统，变电站中已逐步实现了“遥视”功能，但对于运行设备内部声音的监测却没有得到重视，已开发的成套设备也非常少[3]，针对电力设备运行状态的智能化音频识别系统就更少了.电力设备在运行过程中会发出各种声音，从声音变化强弱可以判别设备的运行状态，甚至故障类别[4].例如，10 kV配电变压器正常运行时，有较轻微均匀的“嗡嗡”声，这是铁心自振的正常现象.如果变压器突然出现异常的声音，原因是多方面的，可从以下几个方面考虑：1）若声音比平常听起来沉重，说明此时变压器过负荷；2）若声音比平常尖锐，说明电源电压过高；3）当变压器内部铁心结构松动时，便会出现乱而嘈杂的声音；4）当变压器出现爆裂声时，表明线圈或铁心绝缘有击穿现象；5）当跌落式熔断器触头接触不好、分接开关触头接触不良，以及其他外电路上有故障时，也会引起变压器声音的变化.为了判断变压器故障类型，变电站值班人员常用绝缘棒的一端放在变压器的油箱上，另一端放在耳边仔细听声音.该方法虽然操作简单，但无法实现远程的连续的在线检测，与无人值班变电站的发展趋势不相符；同时还要求检测人员具有丰富的实际经验，给判断的准确性带来了不稳定因素.为了全面掌握变电站实时运行情况、及时发现故障设备[5]，并做出科学的决策和处理，有必要研究一种无人值守的设备音频监控新方法，通过监测设备运行时的声音信号，对设备运行状态进行在线监测.并且注意与变电站现有监控系统相配合，从多方面掌握设备实际运行情况，优化变电站系统的管理，对提高设备的检修效率、可靠性，延长设备使用寿命都有重要的现实意义.1音频监测原理与系统结构

1.1电气设备音频监测原理

无人值守变电站设备音频检测系统主要用于检测变压器、电容器、电抗器、GIS（气体绝缘开关）等主设备运行时的声音信号.如图1所示，多路音频信号经

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传感器采集、滤波、放大、AD转换，传送至单片机数据处理器，经数据处理后，由现场总线把音频数据传至变电站监控主机（IPC）上，经音频频谱分析、提取到音频特征参数，再用神经网络识别该音频特征，根据音频特征向量输出该设备所处的状态和故障类型，并且监控主机根据判断结果做出报警或采取其它措施进行故障处理.1.2电气设备音频监控系统结构

变电站无人值守设备音频监控系统结构如图2所示，系统硬件由声音信号采集模块（由声音传感器、现场总线、数据收集器构成）、故障类型判别模块（变电站主机）和人机交互模块（集控站主机）和电源模块组成.首先，在变电站需要监测的电气设备上安装了多个声音传感器（如图1所示）.每个数据采集器负责多路音频数据的采集；然后数据收集器负责收集某个站点多个数据采集器的音频数据，并上传至站点监控主机.变电站监控主机根据设备故障状况和设备优先顺序，分时处理多路音频数据.对音频数据进行变换和频谱分析、提取音频数据的特征向量，然后把特征向量输入训练好的神经网络进行识别，判断发出该音频数据的设备运行状况和故障类型，并根据判断结果采取警报或其它控制措施.集控站主机位于变电站集控中心，通过以太网与各变电站主机进行远程通信，是工作人员与各变电站音频监控系统进行人机交互的平台，可方便地对多个无人值守变电站点进行远程的集中监管.集控站工作人员利用服务器保存的历史记录，不但可查询任一指定站点的设备当前和过去的音频数据，还可通过集控站的数据汇总分析，绘制出一段时间来某个电气设备的波形和频谱幅度变化曲线图，方便工作人员综合分析该设备的变化情况.另外，集控中心还可结合集控站其他非音频监控系统的信息，对某个变电站设备状态进行全面分析，更加准确地判断它的运行状态，确保设备安全稳定运行.集控主机主要功能如图3所示.2系统关键技术实现

2.1音频数据采集器

数据采集器是实现变电站设备无人值守音频监控的重要部件，它负责电气设备音频数据的处理和初步判断，内部结构如图4所示.数据采集器对声音传感器采集声音信号的处理包括：信号放大、低通滤波、模数转换、声音压缩、信号初步判断、串行通信等处理过程.核心处理器为凌阳SPCE061A型音频处理机，该处理器集成了信号放大、模数转换、串行通信接口等部件，具有强大的声音处理能力，适合本项目音频信号的处理.SPCE061A型单片机IO端口的IOB7和IOB10可以从通用IO口设置为串行通信口（UART），为RS422通信提供了硬件条件.串行通信口的波特率从1 500 bps到51 200 bps（51.2 Kbps）可调，通信速度能够满足状态监控的要求.为了实现多机通信，每个音频数据采集器均有自己的一个地址.通过单片机读取7个IO的二进制编码，实现采集器的地址编码，数据收集器根据这个地址编码轮询各数据采集器，实现与各监测点的多机通信.转自发表吧论文范文发表论文发表

为了减少上层服务器对音频数据的计算和处理，底层的数据采集器还需对采集的音频数据在本地进行简单的故障预判断，通过预判断提前发现所采集的音频是否属于故障音频.其基本原理是：首先对典型故障音频进行特征统计，并把统计结果保存在本地数据库中，然后把当前音频数据特征快速与故障音频特征进行比对.例如，当出现音频信号的幅度明显过高、过低、噪声信号过大等情况时，就能快速判断其属于故障音频.对于这些异常情况，数据采集器马上将判断结果通过RS485总线发送给数据收集器，再经数据收集器告知监控主机.经数据采集器预判断不属于故障音频的数据，还需上传至监控主机作进一步分析.当数据采集器收到监控主机发出监听某个设备的要求时，立即将该设备的声音数据进行压缩和编码传输给数据收集器.数据收集器利用串口服务器，把RS485协议数据转换为TCP/IP协议的网络数据与监控主机进行通信，把音频数据传输到监控主机后完成进一步的判断处理.2.2设备运行状态判别模块

设备运行状态判别模块是变电站音频监控系统的核心模块，基本判断过程如图5所示.监控主机对上传的音频数据进行频域变换、频谱分析，提取音频信号的MFCC（Mel Frequency Cepstrum Coefficient，即Mel频率倒谱系数）特征参数[6]，然后把特征向量输入训练好的正弦基神经网络进行计算，判断出该音频数据表征的设备运行状态，同时监控主机根据判断结果做出相应控制和处理，保证设备安全运行.2.2.1音频信号特征提取

有效提取语音特征是识别语音的关键.人的内耳基础膜对外来信号会产生调节作用，它实质上充当了一个滤波器组，具有在嘈杂的环境中以及各种变异情况下仍能正常地分辨出各种语音的功能，即使信噪比降低时它仍有较好的识别性能.Mel频率就是基于人耳听觉这一特性提出来的[7]，它与Hz频率成非线性对应关系；而且MFCC算法还模拟人耳滤波器功能设计了听觉前端滤波器组模型，这样计算的结果能很好地体现音频信号的主要信息，所以MFCC提取的音频参数广泛地应用于语音识别[8]、音频分类和检索领域[9].本项目也是通过提取电气设备声音的Mel频率倒谱特征参数作为判断识别的特征参数，Mel频率倒谱系数的参数提取步骤如下.2.2.3音频特征识别器的训练

利用神经网络对音频数据进行自动分类，首先需要收集各种电气设备良好和故障状态下的音频数据进行训练.在变电站设备中采集m个音频信号的样本，经MFCC算法分别提取m个样本的特征参数，作为该状态的训练样本.每个特征参数是含有N个元素的向量，根据神经网络的模型及权值修正方法，设计了如下训练方法.3实验与仿真

3.1实验设备介绍

无人值守变电站的音频监控系统已在河南省信阳供电公司220 kV沙港集控

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中心和110 kV工业城变电站试运行，且沙港集控中心离工业城变电站相距50 km.系统设备包括：集控站主机1台、变电站主机2台、数据采集器8个，还有端子箱、配电箱、交换机、通讯电缆等.集控站主机设在信阳供电公司220 kV沙港集控中心，其余主要设备安装在信阳供电公司110 kV工业城变电站.到目前为止，音频监控系统性能稳定、运行良好，其安装现场如图7所示.由图13可知，变压器音频信号的频率主要集中在50～500 Hz，主要原因是变压器铁心振动产生的声音集中在5个频率范围.实验表明：不同运行状态下的音频信号，幅频图的频率峰值和幅度明显不同，所以有必要根据这个特点设置MFCC计算的初始条件，提取稳定可靠的音频信号特征作为识别的根据.3.2.2变压器音频信号特征提取

利用Matlab计算主变压器音频数据的MFCC特征参数，结果如图14所示.当变压器处于同一工作状态时，其声音具有持续稳定的不变性，而且不同时期获得同一状态的MFCC特征曲线具有相似性，如图15所示.3.2.3正弦基神经网络识别分类

选取前面所述变压器5种状态下的音频数据各2 000组共10 000组（采样频率为8 kHz）.首先从每种状态中随机抽取1 500组共7 500组进行神经网络训练，将每种状态剩下的500组特征向量作为测试数据，进行正弦基神经网络识别测试，得到变压器各种状态的正确识别率如表1所示.4结论

监听电气设备运行时发出的声音信号能有效发现设备异常情况，及时采取措施隔离和消除故障，避免事态扩大.本文提出一种利用神经网络准确识别音频特征、判断设备故障类型的方法，从根本上改进了传统人工监听设备、判断故障的方法，提高了电气设备故障检测水平，丰富了无人值守变电站的设备在线监测和检修技术，在未来的智能电网建设中具有重要的应用价值.参考文献

[1]丁正胜.无人值班变电站远程图像监控系统应用[J].大众用电，2009，3：24-25.[2]孔英会.无人值守变电站监控视频异常模式识别方法[J].华北电力大学学报：自然科学版，2011，38（6）： 11-16.[3]徐林.变电站音频实时监测系统初探[J].机电信息，2009（36）：155-156.[4]杨新杰.配电变压器异常现象的分析与判断[J].北京电力高等专科学校学报，2011，12：2-3.[5]蔡声镇.高压变电站室内分布式SF6监测系统的研制[J].仪器仪表学报，2006，27（9）：1033-1036.[6]陈勇.语音特征参数MFCC的提取及其应用[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2009，35（1）：106-107.[7]张小玫.基于小波Mel倒谱系数的抗噪语音识别[J].中国电子科学研究院学报，2008，3（2）：187-189.转自发表吧论文范文发表论文发表

智能变电站的运维管理要点分析 篇6

科学技术日新月异, 各类创新式技术项目开始在电网建设工程中融合沿用, 某种层面上使得我国电网智能化程度愈加深刻。单纯拿智能变电站为例, 其可以说是我国智能电网中的核心枢纽, 其运行的长期正常性, 将直接决定电网运行的安全稳定状态。由此看来, 尽快处理好智能变电站日常运行和维护管理要点梳理事务, 对于今后电网科学合理性运行意义十分重大, 有关工作人员必须持续加大对该类工作内容的关注度。

1 智能变电站概念

智能变电站在运行过程中, 能够自行收集、处理和传输过去一切模拟信息, 之后统一转化成为数字信息, 并且搭建起和其高度匹配的通信系统、网络。换句话来说, 智能变电站不同设备之间的通信原理, 就是进行数字方式传输和信息共享。

2 智能变电站日常运行维护工作中遗留的弊端问题

2.1 电子互感器的电源控制问题

电子互感器在智能变电站运行维护中可谓是出现问题几率最大的结构单元, 一旦说光电互感器不能得到直流工作电源支持的情况下, 不管是测控或是继电保护装置, 都将难以清晰化映射出一次设备的具体运行细节, 此时一次设备便同步深陷于无保护的境遇之内。透过客观层面观察校验, 电子互感器工作电源主要是以双重化配置原则为基础的两组直流电源供应, 一旦说当中任何一路电源发生断电以及其余故障的情况下, 对应的部件将无法针对当下收集到的信息予以可靠性回应, 在此类条件下保护装置将自然锁闭。

2.2 智能装置运行环境质量问题

智能变电站内部通常会使用较多数量的交换机和微机系统, 即存在较为广泛的智能装置就地布置现象, 同步状况下会令设备出现明显的发热现象, 一旦说当下散热工作处理得不够科学合理, 则势必限制这部分智能装置运行的正常性。特别是在智能装置运行环境质量持续降低条件下, 使得电力设备发生故障的几率急速增长。

2.3 运维人员对智能变电站了解不深入

原运维人员既存在轻二次重一次的思想, 对二次设备通讯结构了解不深, 随着智能化变电站的推进, 现有的变电站将逐步被智能变电站所取代, 对运维人员的要求与日俱增, 要求各运维人员需全面了解智能变电站的通讯网络构架及网络异常的处理措施, 深入了解并掌握运行、维护、操作、验收等相关环节的工作要点。

3 日后针对智能变电站运行维护管理需要注意的要点

3.1 处理好智能变电站日常运行维护事务

为了切实维持智能变电站运行的安全性, 第一要务便是树立起严格的工作人员维护职责规范体系, 保证现场配备专业化维护人员基础上, 令他们细致化检验智能变电站设备, 依照有关规程处理好对应的维护事务, 使得当中遗留的隐患得以尽快消除。再就是全面融入高端的监控设备, 保证针对智能变电站各类设备开展实时性监控, 确保有关设备运行管理实际状况经过合理汇总过后发送到集控室之中, 为后期技术人员分析提供便利性服务条件。建立健全现场设备看板、标示 (如巡视对照表、建立交换机连接拓扑图、绘制网络信息流图、规范保护压板看板) 等, 提升巡检工作的有效性。

3.2 建设完善的管理系统并提供科学的规范体制内容

完善的管理系统可谓是智能变电站日常运行和维护的关键性举措。鉴于当前我国智能变电站运行时间不是十分长久、不同方面实践经验缺乏等问题, 唯独经过长期实践探索之后, 智能变电站运维管理的标准体制才会发展的更为系统、科学和完善, 至此过后清晰化映射出智能变电站各项功能特征, 辅助工作人员建立起标准形态的操作流程规范体系, 以针对不同运行维护工序流程做出明确规定, 保证智能变电站在今后运行过程中不会重复出现以往诸多异常现象。归结来讲, 智能变电站管理系统和规范体制愈加科学合理, 对应的维护管理工作质量就更加理想。

3.3 强化智能变电站建设和网络交换机运行环境的维护管理实效

首先, 在针对智能变电站进行建设管理过程中, 应该时刻秉承安全、可靠性等规范原则, 旨在同步提升运行维护管理人员工作实效, 以及变电站电力设备运行水准。如若智能变电站长期沿用传统形式的互感器, 则需要尽量沿用直接电缆接入的模式, 如此便可以尽量省略繁琐的中间环节, 确保该类智能系统整体运行的可靠性。至于技术支撑部门, 则需要不断强化对电子式互感器关键技术的研究强度, 提升研发能力并开发出更为稳定成熟的产品, 彰显出自身产品的可靠和稳定特性;再就是提升在线检测装置入网检测水准, 卫视设备运行可靠性并提升检测信息可利用率, 这样信息接口便会尽可能地得到扩展, 促进信息共享基础上, 完成在线监测高级应用等改革指标。其次, 智能变电站较为广泛地推广应用光纤连接形式, 一时间增加了交换连接数量, 须知智能变电站内部交换机端口数量繁多且连接方式过于随意, 一旦说未能预先在连接过程中确认单位端口的连接方式, 势必令后期维护工作遭受重重限制, 影响相关设备运行可靠性。面对此类现象, 有关工作人员要不断强化对端口光纤的定位, 尽量在施工图纸上详细地记录这部分内容, 尤其是在基建过程中, 要注意施工环境管理的强化, 旨在消除土建工程和设备安装的交叉现象, 使得光纤设备接口能够免受杂物影响, 保证智能变电站运行的理想状态。

4 结语

综上所述, 智能变电站日常运行维护管理工作, 原本就十分繁琐复杂。作为内部各类管理和基层施工人员, 要确保谨慎地对待每项工作内容, 包括电力设备故障检测、分析以及后期处理等。相信长此以往, 必将能够为智能变电站运维管理工作提供可靠的保障条件, 进一步满足社会大众不断提升的生活、生产等用电要求。

参考文献

[1]瞿佳.智能变电站运行管理模式探究[J].科技与企业, 2015, 18 (16) :79-88.

[2]李霖.智能变电站运行维护管理探讨[J].硅谷, 2015, 19 (04) :124-137.