無人值守變電站運維一體化管理研究

金 月

（上海地鐵維護保障有限公司供電分公司，上海 200050）

變電站無人值守對自動化的水平要求較高，而且在管理上缺乏借鑒。為保障無人值守監測管控的實際效果，應通過運用智能巡檢與監測設備[1-2]，加強供電智能運維系統對設備運行狀態的分析與閾值管理工作，以數據分析結果為基礎，及時排除安全隱患，提高設備運行的穩定性，確保變電站能夠穩定運行。切實結合設備的實際狀態，制定檢修維護計劃，充分發揮設備狀態監測與管理系統的作用，實現基于設備遠程監測管理的新模式。

1 變電站無人值守的含義與現狀

1.1 變電站無人值守概念

變電站無人值守是指站內不設置固定運行人員、維護值班人員，運行監測、主要控制操作由遠方監控中心進行，設備采取定期維護巡視維護的變電站[3]。無人值守變電站最早在電力行業開始實施，電力行業也是目前推廣應用無人值守變電站范圍最廣、數量最多的行業。

傳統變電站定檢工作繁雜、效率低，且設備穩定性難以保障，但無人值守的變電站利用狀態監測，可以動態的方式實現對設備運行狀態的有效控制，有助于故障的預防，優化后期檢修行為[4-5]。

1.2 變電站無人值守的現狀

上海地鐵已在7號線、9號線和16號線共計7個主變電站形成了無人值守的運維模式。在該模式下，站內巡檢工作主要利用兩類終端監測設備，即遠程巡視終端和監控攝像機。遠程巡視終端用于采集和識別設備間開關柜的表計讀數、開關位置、指示燈狀態等信息，以及設備間環境的巡視，代替人工巡檢。而監控攝像機用于實時監控房間內環境情況和查看設備開關位置和指示燈狀態等，代替人工巡檢，實現變電所無人值守。

另外，設備的狀態監測也是無人值守的一項重要組成部分。通過對無人值班變電站設備狀態的檢測與管理，可在設備檢測的同時，完成可靠性評估，對變電站正常運轉有著顯著的促進作用。在發生故障時，檢修人員可利用全方位的狀態監測數據，尋找異常特征數據，節省了時間。因此，新模式的運行對于指導應急搶修有著重要意義：如現場下載故障錄波改為在線讀取錄波數據、拆開設備尋找故障模塊變為遠程遙信故障信息、局部放電問題難以排摸變成可以在線精準定位。同時，數據的在線監測將逐步變革運行檢修模式，傳統的計劃性運檢模式將變化為基于設備狀態的運檢模式，由此將進一步精簡無人值守的人力成本，優化人員結構，提高生產組織效率。

2 變電站無人值守監控管理體系

設施設備狀態的監測水平會影響其運維管理模式。變電站無人值守借助實時感知裝置與智能運維平臺聯動，通過對變電站的實時監控，閾值報警，聯動班組，運維人員可在第一時間知道報警信息、故障的類型及原因，從而組織有效的修復工作。

本文以溫濕度為案例，介紹溫濕度采集在無人值守變電站的運用。在該模式下，無須運行人員現場檢測和記錄溫濕度數據，利用傳感器可在線監測該數據。在遠期場景下，可以根據溫濕度的實時數據控制變電站各室內的空調與除濕機的自動開啟與關閉，進一步實現變電站無人值守的智能化。

（1）溫濕度巡檢管理。

溫濕度異常對變電站運行的安全性有著直接的影響，因此變電站無人值守應加強對環境溫濕度的實時監控，并采取動態閾值管理，聯動供電智能運維平臺發送報警信號，班組人員實時處置異常，并采取應對措施，避免因溫濕度異常造成的重大事故。溫濕度的管理對象主要包括溫度閾值設定與濕度閾值設定。

（2）溫度閾值監測管理。

變電站設定閾值溫度為35 ℃時，當室內溫度＞35 ℃時，供電智能運維平臺聯動發起報警信號，推送給班組運維人員進行處置，并開啟空調降溫，或開啟抽風機對室內換氣，降低室內溫度，以保證電氣設備安全運行。

（3）濕度閾值監測管理。

變電站設定閾值濕度為65%，當濕度＞65%可自動開啟除濕機；當濕度＞75%，供電智能運維平臺聯動發起報警信號，推送給班組運維人員進行處置，以便于提前發現設備房濕度異常。濕度的報警可以考慮基于季節變化，形成差異化策略管理。

（4）管理模式。

變電站無人值守管理模式結合供電智能運維平臺，從前臺、中臺、后臺三層管理運維人員，保證了從數據的監控到故障的分析、最后到處置的流程一體化。供電分公司組織管理架構如圖1所示。

圖1 供電分公司組織管理架構

以變電站無人值守環境溫濕度監控為例，本文將重新定位前臺、中臺、后臺的管理分工，為變電站無人值守管理提供更多聯動方式選擇。

①前臺管理。

前臺采集數據內容：環境溫度、環境濕度。

前臺實現數據采集方式：通過對全路網供電管轄設備房安裝環境溫濕度傳感器，實現在線監測設備間環境溫度、濕度，并將數據實時上送至智能運維平臺實現實時監測。

前臺實現功能：a.平臺內形成溫濕度監測點表，為一線人員提供設備異常報警數據源查詢比對功能。b.溫度＞35 ℃時，平臺首頁異常預警顯示，實現異常工況精準定位。c.濕度＞75%時，平臺首頁異常預警顯示，實現異常工況精準定位。d.實現溫濕度數據可視化展示。e.報警可觸發故障管理流程及一體化工單：需完善故障判定及處置意見功能聯動（待開發）。f.建立溫濕度狀態評價模型（待開發）。g.建立設備數字化轉型含數字孿生及3D建模（待開發。h.可接受中臺傳輸的指令及后臺傳輸的處置建議執行工單反饋數據（待開發）。

②中臺管理。

中臺用戶對象：生產調度、車間管理人員、職能部門。中臺可根據前臺采集的數據分析配置故障特征和預警預測規則給出診斷結果，傳輸動態指令至前臺執行。

③后臺管理。

后臺負責配置預警預判規則為中臺及前臺提供支持。后臺用戶對象：職能部門及分公司管理。后臺實現功能：利用海量歷史數據，形成時間序列模型，設備管理精細化。一是信號處理，包括異常數據處理、確定關鍵特征、故障特征提取；二是建立總體老化、損傷及健康度和特征量的對應關系。基于組織架構的溫濕度管理如圖2所示。

圖2 基于組織架構的溫濕度管理

3 供電智能運維平臺系統聯動管理

3.1 數據聯動

數據聯動整合全站多源數據，通過采用多種先進傳感器和采集設備，實現設備狀態全面感知，通過圖像識別、音頻分析、人工智能技術實現聯合巡檢、智能聯動、綜合診斷，實現故障隱患的主動發現、主動預警。

例如直流開關跳閘的原因，包括雷擊、溫濕度過高造成絕緣失效、地鐵超載、絕緣老化等。在基于在線監測的無人值守模式下，通過各種智能檢測設備的在線監測，可對運行管理人員提供初步的判斷思路，找到問題，盡可能減輕運修與檢修人員在現場的排摸尋找故障源頭的壓力，極大地降低了人力成本，優化了故障處置流程，無人值守變電站中變壓器故障數據聯動平臺的過程如圖3所示。

圖3 變壓器數據聯動巡檢

基于智能運維平臺已有的基本數據聯動巡檢，本文繼續開拓數據聯動管理思維：

（1）導入設備狀態維修理念：實現基于UPS、磷酸鐵鋰電池狀態監測、主變局放監測、變壓器紅外熱成像監測的設備狀態維修模式。

（2）形成主動介入維修管理：實現修制修程由被動式的維護調整為根據采集預警的主動維護模式，如開關、閘刀具有操作特性設備的主動維修。

（3）大數據分析應用驅動診斷預測性維修：智能運維系統大數據分析自學習的預測性維修，如負荷突變預警、負荷標準曲線預測等。

（4）構建設備全壽命健康度評價體系：為直流開關、UPS、磷酸鐵鋰電池、直流電纜等設備進行健康度評價模型，構建設備全壽命健康度評價體系。

3.2 運維人員聯動

平臺投入使用后，每個監測子系統都會為運維人員提供便利，實現無人變電站的無憂環境。充分利用運維平臺一體化監控的優勢，重新調整設置運維部門和生產班組人員的崗位和職責，使其原來的單一專業職責向多職能監控轉型。崗位職責的復合進一步減少了控制中心及各線路配置的班組值守人員，同時實現了對人員架構的優化。另外，監測數據的分析利用，使設備維修逐步從計劃修向狀態修轉變，搶修時效也將得到進一步提高，有利于降低超大規模網絡化運維的人力成本。

（1）優化轉型變電運修多職能隊伍建設。

①在全網絡推行小班化和多職能維修班組，提高員工故障排出處置能力。②推動運行專業人員向兩大檢修專業和項目管理團隊的轉型和人才的儲備。

（2）形成生產管理效率提升的主要抓手。①精簡一線部門管理層級，推進現場的扁平化管理。②建設“生產管理平臺”，將計劃、工單、故障、員工績效等全面融入信息數字化管理。

（3）建立接觸網專業強基固本的生產模式。①摸索尋找規律，建立接觸網（軌）設備科學的集中修模式。②觸網懸掛監測、離線手推式接觸網（軌）數據靜態檢測進一步替代人工巡檢，加強觸網運行可靠性。

4 結語

本文從變電站無人值守的含義與現狀出發，介紹智能運維模式下現有的無人值守在變電站維護領域的運用，并以溫濕度巡檢管理為案例介紹了變電站無人值守的監控管理體系，最后結合現有的智能運維系統闡述了智能運維系統聯動管理在變電站無人值守中的運用。

未來智能運維還將繼續將無人值守推廣至全網絡，全設備，提高更多設備的智能感知監測能力，例如已經開展針對現有的排管井監測方案存在的感知量不足、續航短、通信不穩定等不足，加強了電纜全景態勢實時感知；開發接觸網受電弓處網壓、網流波形，并可將異常波形單獨記錄在特定位置等監測。供電分公司將實現以智能運維系統遠程監控為主，檢修人員分散值守模式為輔，逐步優化保駕值守方式和應急響應流程，實現運修人員向技術人員、項目管理人員轉型，實現降本增效。