无人值守变电站运维一体化管理研究

金 月

（上海地铁维护保障有限公司供电分公司，上海 200050）

变电站无人值守对自动化的水平要求较高，而且在管理上缺乏借鉴。为保障无人值守监测管控的实际效果，应通过运用智能巡检与监测设备[1-2]，加强供电智能运维系统对设备运行状态的分析与阈值管理工作，以数据分析结果为基础，及时排除安全隐患，提高设备运行的稳定性，确保变电站能够稳定运行。切实结合设备的实际状态，制定检修维护计划，充分发挥设备状态监测与管理系统的作用，实现基于设备远程监测管理的新模式。

1 变电站无人值守的含义与现状

1.1 变电站无人值守概念

变电站无人值守是指站内不设置固定运行人员、维护值班人员，运行监测、主要控制操作由远方监控中心进行，设备采取定期维护巡视维护的变电站[3]。无人值守变电站最早在电力行业开始实施，电力行业也是目前推广应用无人值守变电站范围最广、数量最多的行业。

传统变电站定检工作繁杂、效率低，且设备稳定性难以保障，但无人值守的变电站利用状态监测，可以动态的方式实现对设备运行状态的有效控制，有助于故障的预防，优化后期检修行为[4-5]。

1.2 变电站无人值守的现状

上海地铁已在7号线、9号线和16号线共计7个主变电站形成了无人值守的运维模式。在该模式下，站内巡检工作主要利用两类终端监测设备，即远程巡视终端和监控摄像机。远程巡视终端用于采集和识别设备间开关柜的表计读数、开关位置、指示灯状态等信息，以及设备间环境的巡视，代替人工巡检。而监控摄像机用于实时监控房间内环境情况和查看设备开关位置和指示灯状态等，代替人工巡检，实现变电所无人值守。

另外，设备的状态监测也是无人值守的一项重要组成部分。通过对无人值班变电站设备状态的检测与管理，可在设备检测的同时，完成可靠性评估，对变电站正常运转有着显著的促进作用。在发生故障时，检修人员可利用全方位的状态监测数据，寻找异常特征数据，节省了时间。因此，新模式的运行对于指导应急抢修有着重要意义：如现场下载故障录波改为在线读取录波数据、拆开设备寻找故障模块变为远程遥信故障信息、局部放电问题难以排摸变成可以在线精准定位。同时，数据的在线监测将逐步变革运行检修模式，传统的计划性运检模式将变化为基于设备状态的运检模式，由此将进一步精简无人值守的人力成本，优化人员结构，提高生产组织效率。

2 变电站无人值守监控管理体系

设施设备状态的监测水平会影响其运维管理模式。变电站无人值守借助实时感知装置与智能运维平台联动，通过对变电站的实时监控，阈值报警，联动班组，运维人员可在第一时间知道报警信息、故障的类型及原因，从而组织有效的修复工作。

本文以温湿度为案例，介绍温湿度采集在无人值守变电站的运用。在该模式下，无须运行人员现场检测和记录温湿度数据，利用传感器可在线监测该数据。在远期场景下，可以根据温湿度的实时数据控制变电站各室内的空调与除湿机的自动开启与关闭，进一步实现变电站无人值守的智能化。

（1）温湿度巡检管理。

温湿度异常对变电站运行的安全性有着直接的影响，因此变电站无人值守应加强对环境温湿度的实时监控，并采取动态阈值管理，联动供电智能运维平台发送报警信号，班组人员实时处置异常，并采取应对措施，避免因温湿度异常造成的重大事故。温湿度的管理对象主要包括温度阈值设定与湿度阈值设定。

（2）温度阈值监测管理。

变电站设定阈值温度为35 ℃时，当室内温度＞35 ℃时，供电智能运维平台联动发起报警信号，推送给班组运维人员进行处置，并开启空调降温，或开启抽风机对室内换气，降低室内温度，以保证电气设备安全运行。

（3）湿度阈值监测管理。

变电站设定阈值湿度为65%，当湿度＞65%可自动开启除湿机；当湿度＞75%，供电智能运维平台联动发起报警信号，推送给班组运维人员进行处置，以便于提前发现设备房湿度异常。湿度的报警可以考虑基于季节变化，形成差异化策略管理。

（4）管理模式。

变电站无人值守管理模式结合供电智能运维平台，从前台、中台、后台三层管理运维人员，保证了从数据的监控到故障的分析、最后到处置的流程一体化。供电分公司组织管理架构如图1所示。

图1 供电分公司组织管理架构

以变电站无人值守环境温湿度监控为例，本文将重新定位前台、中台、后台的管理分工，为变电站无人值守管理提供更多联动方式选择。

①前台管理。

前台采集数据内容：环境温度、环境湿度。

前台实现数据采集方式：通过对全路网供电管辖设备房安装环境温湿度传感器，实现在线监测设备间环境温度、湿度，并将数据实时上送至智能运维平台实现实时监测。

前台实现功能：a.平台内形成温湿度监测点表，为一线人员提供设备异常报警数据源查询比对功能。b.温度＞35 ℃时，平台首页异常预警显示，实现异常工况精准定位。c.湿度＞75%时，平台首页异常预警显示，实现异常工况精准定位。d.实现温湿度数据可视化展示。e.报警可触发故障管理流程及一体化工单：需完善故障判定及处置意见功能联动（待开发）。f.建立温湿度状态评价模型（待开发）。g.建立设备数字化转型含数字孪生及3D建模（待开发。h.可接受中台传输的指令及后台传输的处置建议执行工单反馈数据（待开发）。

②中台管理。

中台用户对象：生产调度、车间管理人员、职能部门。中台可根据前台采集的数据分析配置故障特征和预警预测规则给出诊断结果，传输动态指令至前台执行。

③后台管理。

后台负责配置预警预判规则为中台及前台提供支持。后台用户对象：职能部门及分公司管理。后台实现功能：利用海量历史数据，形成时间序列模型，设备管理精细化。一是信号处理，包括异常数据处理、确定关键特征、故障特征提取；二是建立总体老化、损伤及健康度和特征量的对应关系。基于组织架构的温湿度管理如图2所示。

图2 基于组织架构的温湿度管理

3 供电智能运维平台系统联动管理

3.1 数据联动

数据联动整合全站多源数据，通过采用多种先进传感器和采集设备，实现设备状态全面感知，通过图像识别、音频分析、人工智能技术实现联合巡检、智能联动、综合诊断，实现故障隐患的主动发现、主动预警。

例如直流开关跳闸的原因，包括雷击、温湿度过高造成绝缘失效、地铁超载、绝缘老化等。在基于在线监测的无人值守模式下，通过各种智能检测设备的在线监测，可对运行管理人员提供初步的判断思路，找到问题，尽可能减轻运修与检修人员在现场的排摸寻找故障源头的压力，极大地降低了人力成本，优化了故障处置流程，无人值守变电站中变压器故障数据联动平台的过程如图3所示。

图3 变压器数据联动巡检

基于智能运维平台已有的基本数据联动巡检，本文继续开拓数据联动管理思维：

（1）导入设备状态维修理念：实现基于UPS、磷酸铁锂电池状态监测、主变局放监测、变压器红外热成像监测的设备状态维修模式。

（2）形成主动介入维修管理：实现修制修程由被动式的维护调整为根据采集预警的主动维护模式，如开关、闸刀具有操作特性设备的主动维修。

（3）大数据分析应用驱动诊断预测性维修：智能运维系统大数据分析自学习的预测性维修，如负荷突变预警、负荷标准曲线预测等。

（4）构建设备全寿命健康度评价体系：为直流开关、UPS、磷酸铁锂电池、直流电缆等设备进行健康度评价模型，构建设备全寿命健康度评价体系。

3.2 运维人员联动

平台投入使用后，每个监测子系统都会为运维人员提供便利，实现无人变电站的无忧环境。充分利用运维平台一体化监控的优势，重新调整设置运维部门和生产班组人员的岗位和职责，使其原来的单一专业职责向多职能监控转型。岗位职责的复合进一步减少了控制中心及各线路配置的班组值守人员，同时实现了对人员架构的优化。另外，监测数据的分析利用，使设备维修逐步从计划修向状态修转变，抢修时效也将得到进一步提高，有利于降低超大规模网络化运维的人力成本。

（1）优化转型变电运修多职能队伍建设。

①在全网络推行小班化和多职能维修班组，提高员工故障排出处置能力。②推动运行专业人员向两大检修专业和项目管理团队的转型和人才的储备。

（2）形成生产管理效率提升的主要抓手。①精简一线部门管理层级，推进现场的扁平化管理。②建设“生产管理平台”，将计划、工单、故障、员工绩效等全面融入信息数字化管理。

（3）建立接触网专业强基固本的生产模式。①摸索寻找规律，建立接触网（轨）设备科学的集中修模式。②触网悬挂监测、离线手推式接触网（轨）数据静态检测进一步替代人工巡检，加强触网运行可靠性。

4 结语

本文从变电站无人值守的含义与现状出发，介绍智能运维模式下现有的无人值守在变电站维护领域的运用，并以温湿度巡检管理为案例介绍了变电站无人值守的监控管理体系，最后结合现有的智能运维系统阐述了智能运维系统联动管理在变电站无人值守中的运用。

未来智能运维还将继续将无人值守推广至全网络，全设备，提高更多设备的智能感知监测能力，例如已经开展针对现有的排管井监测方案存在的感知量不足、续航短、通信不稳定等不足，加强了电缆全景态势实时感知；开发接触网受电弓处网压、网流波形，并可将异常波形单独记录在特定位置等监测。供电分公司将实现以智能运维系统远程监控为主，检修人员分散值守模式为辅，逐步优化保驾值守方式和应急响应流程，实现运修人员向技术人员、项目管理人员转型，实现降本增效。