淺談大數據智能運維平臺

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：光伏電站類型多，地理分布范圍越來越廣。單個電站占地面積大，傳統的運維方式存在難度大，巡檢管理易缺失、效率低、人力成本高，故障發現、維修不及時等問題，使得電站發電量減少，造成收益損失，嚴重影響投資回報。通過建設大數據智能運維平臺，運維管理實現信息化、網絡化、數字化，減少站端值守人員數，提高管理水平、工作效率、決策的正確性，降低了運維成本，保障電站運行的安全性、可靠性，減少發電損失，實現電站效益良好。

關鍵詞：光伏電站；大數據；信息化；智能運維

       隨著化石能源的日漸枯竭，環境污染越來越嚴重，可再生能源越來越受到關注。近年來，可再生能源產業發展迅速。根據能源局發布的數據顯示，全國新增光伏總裝機量持續增長，2016 年新增為2011 年的17 倍，2017 年我國光伏發電新增裝機53.06 GW，其中分布式光伏19.44 GW，同比增長370%。光伏電站裝機容量越來越龐大，地理分布越來越廣，電站類型復雜多樣。某公司運維13 個光伏電站，場址遍布10個省份，有屋頂光伏項目、魚光互補光伏項目、山地光伏、農光互補光伏項目等多種類型光伏電站。其中屋頂光伏項目建設在某占地20 km2 園區的幾十個屋頂廠房；魚光互補光伏電站，建設在占地面積1.3 km2 的湖里。依靠傳統的運維方式，光伏電站管理難度大、巡檢管理易存在缺失、運維效率低下、人力成本高、故障發現和維修不及時等問題，使得光伏電站發電量減少，光伏電站收益降低，嚴重影響光伏電站針對光伏電站運維的難點，提出借助于計算機、網絡通信、大數據技術，建設大數據運維平臺，實現電站運維管理的信息化、網絡化、數字化。這樣不僅提高了管理水平、工作效率、決策的正確性，減少站端值守人員數，而且為電站的生產管理者提供真實、準確、及時的生產管理信息，保障電站設備的安全、可靠性，減少電站的發電損失，實現電站運維的效益管理。

       系統結構劃分為兩層，如圖1 所示。

       一層：總部集中管理中心層，部署大數據智能運維平臺，接收站端上傳的實時生產運行數據、站端主要設備的運行參數等數據，對站端上傳的數據進行多層次、多維度綜合分析處理、存儲、應用、展示及發布，評估電站生產運行情況，并提供生產運行報表；實現對下屬多個電站的統一監視和管理。二層：站端數據采集層，建設在電站就地，通過在生產控制一區部署通信管理機接收電站SCADA 監控系統后臺轉發的逆變器、匯流箱、升壓站遙測和電能計量表（安全Ⅱ區）、環境監測儀數據，并經過橫向隔離裝置（正向型）傳輸到管理信息區的數據服務器，位于服務器中的解析程序對傳入的數據進行實時解析、入庫和統計分析。

       對電站站端的相電壓、線電壓、相電流、功率、功率因數、廠用電、頻率和開關狀態量等運行數據進行實時監測，大數據運維平臺利用其強大的數據處理能力，對采集的數據進行分析處理，實現了對站端生產運行狀況進行監控，對故障問題進行預警、報警，對相關設備進行遙控和遙調。

2.1 地圖導航

       如圖2 所示，通過在線地圖，展示各電站的地理位置信息、運行狀態、裝機情況、節能減排、年實際發電量、年理論發電量等情況。用戶可快速了解各電站的整體運行狀況及運行水平。同時，可直接點擊在線地圖上的任一電站圖標，系統直接進入該電站，了解電站詳細運行信息。

2.2 實時監測

       支持實時采集電站的運行狀態、電站PR、等效小時數、越限告警信息、設備（光伏組件、逆變器、匯流箱、箱變、升壓站、集電線路等）運行數據、異常設備情況、站端報警，實行實時展示并秒級刷新，以便提前發現站端故障點，及時處理故障點，減少電量損失，提高發電效率。

2.3 智能運維

       運用大數據運維平臺的數據分析計算能力，對采集的站端各類數據進行計算分析，預測電站的運行趨勢；發現站端設備在運行過程中潛在的故障點，以便提前處理，避免形成故障后造成更大的損失；對于已產生的故障，通過大數據平臺的數據處理計算功能，快速準確的定位設備故障，找到故障產生的原因，并制定可借鑒的化解決方案，輔助運維人員處理故障，提高電站的整體運維水平和效率，減少損失。

2.4 對標管理

       對各電站運行狀況進行不同維度的對比，如發電量對標、發電效率對標、能耗對標、故障處理效率對標、安全完成率對標等。通過對標，了解各電站的實際整體運行水平，及時發現運行較差的電站及設備，從而針對性地制定策略提升其整體運行水平，實現提高發電量。

2.5 電站運行分析

       電站管理人員從綜合效率、計劃完成率、棄光或棄風電量（檢修棄光或棄風、故障棄光或棄風、限電棄光或棄風）、損耗（逆變器損耗等價時、組串損耗等價時、匯流箱損耗等價時、箱變運行損耗、線纜損耗等）、太陽能資源、逆變器性能等進行分析，確定影響電站性能的具體因素，并及時處理，從而保證電站整體運行的穩定。

2.6 運維管理

       運維管理為電站日常運維工作的操作臺，包含兩票管理、檢修管理、巡視管理、培訓管理、缺陷管理、運維工作臺、考核管理、交接班管理、設備更換等內容。充分利用信息化來實現運維管理全過程跟蹤管理，強化運維管理執行力度和效率，提高運維的執行質量。

2.7 運營統計分析

       運營統計是根據生產運行管理要求，以電站運行數據為基礎生成的各類統計報表，具體報表格式可由根據電站運營管理的需要，自由定制表格，滿足多樣化的需求。系統對電站的運行數據進行多層次、多維度綜合對比分析，有助于準確評估電站實際生產運行情況，達到電站的精細化管理目標。

2.8 設備資產管理

       實現對電站設備資產臺帳及其緊密相關的業務信息的集中管理，從而提高設備的可靠性及可利用率，減少設備的故障率和停用小時數，控制和降低設備維護及檢修成本，縮短檢修響應和檢修工作時間，延長設備使用壽命，增強電站的安全性。

2.9 管理

       通過對發電生產安全相關的組織、人員、措施、事件、臺帳等工作進行信息管理，實現生產管理意識的提高，同時對電站生產進行規范化管理和信息監督，減少事故的發生和危害程度。充分利用先進的計算機技術、網絡技術，提高安全監督工作的效率、減輕安監人員的工作強度、提高安全生產管理水平。

2.10 專家知識庫

       記錄了大量光伏電站運維相關技術、故障解決應用案例、運維經驗總結等知識，同時建立了知識庫模型，方便現場運維人員可以根據現場的運維情況和自身經驗總結按知識庫模型，自行完善知識庫的建設。專家知識庫不僅有助于運維團隊培訓運維人員，提升運維人員的水平，而且在發現故障時，通過對故障點的數據計算進行分析對比，系統自動搜索專家知識庫，提供類似案例的解決方案，為運維人員提供技術參考。

2.11 移動APP 功能

       支持移動終端（手機、平板電腦等）接入電站，了解光伏電站的地理位置信息、裝機容量、發電效率、節能減排、運維評估情況（包括工作票，操作票，缺陷票的生成數量和閉環數量）、電站收益等。

3.1云平臺架構

3.2云平臺概述

       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，監測各配電回路運行狀態，即時定位故障，降低風險。通過手機APP下發運維任務到人員手機上，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。

3.3云平臺功能

3.4云平臺配置方案

3.5產品介紹

       AM5SE系列微機綜合保護裝置

       功能

       保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓；

       低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網逆功率保護、檢同期功能；

       測量功能：保護電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量；

       通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網口接口；

       故障錄波功能：保護動作時觸發錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數據；

       控制回路：自帶操作回路，防跳功能；

       GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號。

       應用

       35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯/PT等設備的保護和自動控制功能。

       ASD300系列智能操控裝置

       功能

       一次動態模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢；

       核相、強制加熱、強制照明；

       語音防誤提示；

       人體感應及柜內照明、已帶電語音播報；

       分合閘、遠方就地、儲能轉換開關；

       分合閘回路完好指示/電壓測量；

       預分預合閃光指示；

       斷路器分合次數統計；

       RS485串行通訊接口；

       開關柜節點無線測溫；

       全電參量測量。

       應用

       35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環網柜。

       ARTM-Pn無線測溫裝置

       功能

       接收60個ATE100/200/300/400；

       3U3I電參量測量；

       實時測溫功能；

       RS485通訊接口，通過標準的MODBUS RTU協議實現組網功能；

       具備自檢功能；

       超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。

       應用

       變電站、配電室、箱變等。

       APM810系列多功能電力儀表

       功能

       準確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級；

       測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數、頻率、需量；

       電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能；

       電能質量監測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰系數、電話波峰因子、電流K系數測量；

       輸入輸出：2路開關量輸出（選配MD82模塊可擴至8路）；

       及2路開關量輸入（選配MD82模塊可擴至26路），開關量輸出；

       可配置為報警輸出或遠程遙控，DO用作報警輸出時可自由關聯報警內容；

       SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數據定時存儲，波形存儲等功能。

       應用

       適用于電力系統、工礦企業、公用設施、智能大廈等需要電力監控的場合。

       DTSD1352導軌式電能表

       功能

       測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計；

       準確級精度：有功0.5S；

       電流信號接入：直接接入10（80)A 經CT接入1（6）A；

       電壓信號：100V 380V；

       通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協議。

       應用

       適用于和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業單位作電能管理考核。

       ADW300無線智能儀表

       功能

       測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計；

       電能質量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波；

       需量：電流、功率需量及實時電流，功率需量；

       準確級精度：0.5s級 ADW300外置互感器型1級；

       電流信號規格：100A輸入 ，經互感器輸入，二次互感接入；

       通訊方式：RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

       應用

       ADW300方便用戶進行用電監測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運維、環保監管等在線監測類平臺中。

       ARCM300系列電氣火災監控儀表

       功能

       測量：單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數、視在電能、四象限電能；

       保護：剩余電流、溫度、過流等；

       報警：聲光報警，支持消音、復位操作；

       開關量：1路繼電器輸出、4路開關量輸入；

       通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

       應用

       適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。

       ANET智能網關

       功能

       數據采集（支持串口、以太網，只需配置即可兼容支持標準電力規約的各類儀表）；

       數據上傳（支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數據）；

       邊緣計算（靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、斷點續傳、數據加密、4G路由）；

       遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監視）。

       應用

       泛在電力物聯網、能耗系統平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統、運維系統平臺、電力監控平臺、能源綜合管理平臺。

3.6云平臺現場應用圖片  

  

               展廳現場                 運維團隊               采集箱內部圖

 

高配現場                    門磁安裝                                  安裝煙感

   

           槍機安裝                   漏水檢測安裝              低壓柜儀表

3.7平臺價值

       為電力運維企業提供線上運維服務平臺，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。

       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；

       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；

       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。

3.8訪問方式

微信掃碼下載                       網頁版：www.acrelcloud。。ｃｎ

       本文針對光伏電站傳統運維方式存在的問題，提出了通過建設大數據智能運維平臺，運維實現信息化、網絡化、數字化、集中化管理，不僅減少了站端值守人員數，而且利用大數據運維平臺強大的計算分析能力，實現了運維的智能化，地提高運維管理水平、運維效率，實現了光伏電站效益良好。

[1]程 榮. 淺談光伏電站的智能化運維[J]. 煤，2018，27（10）：87-88.

[2]徐小勇，李 敏，王 靜，李 剛. 大數據智能運維平臺.