浅析输油管道变电所运维系统发展趋势
时间：2024-04-02 阅读：528
任运业
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：随着现代化技术以及信息化手段的飞速发展，社会已经进入到了全新的发展阶段，这也为自动化技术的发展起到了良好的促进作用，特别是在目前输油管道电网快速发展的背景下，传统的输油管道变电站管理模式与管理系统，已经很难适应目前社会发展的基本需求，这就需要科学合理地引入各类现代化技术，以此为变电站管理系统的自动化转变奠定坚实基础，大幅度降低各类问题的发生几率。文章首先对输油管道变电所管理系统的自动化发展加以明确；其次，对数字化技术在其中起到的作用展开深入分析；在此基础上，提出输油管道变电所管理系统自动化与智能化发展的主要趋势。
关键词：输油管道变电所管理系统自动化发展智能趋势
引言
在目前电力系统体制不断改革完善的基础上，随着计算机技术以及互联网通信技术的稳步发展，以及智能开关和在线状态检测等技术的成熟发展，为变电站自动化技术的发展起到了良好的促进作用。然而，站在传统变电站实际工作开展情况角度上来看，其内部经常会出现各种各样的问题，比如整体工作水平较低、管理工作开展存在缺陷等，这些都会对电气企业的正常发展产生不良影响。尤其是在输油管道变电所当中，在针对内部电网进行改造时，通过自动化技术的应用不仅可以提升电网输电调度与配电调度的可行性，逐步降低变电站的整体建设造价，这也是目前变电站建设的主要模式。
1.输油管道变电所管理系统的自动化发展
1.1变电站综合自动化
变电站的综合自动化系统，其中所采用的就是大数据技术以及现代化通信技术等先进技术手段，以此为基础对二次设备所具备的功能展开重新组合，比如继电保护设备、控制设备以及信号测量设备等，并对其进行优化设计，还要对变电站内部设备的运转状态进行监视与控制，从而构建出一种综合程度更高的自动化系统。同时，在变电站综合自动化系统当中，通过各种设备的应用可以实现数据信息的共享与交换，以此来完成对于变电站运转状态的监视控制。而其与传统变电站之间存在的主要差异，就可以有效实现功能综合，对二次接线进行简化处理，这样就能够在稳步提升输油管道变电所工作效率以及工作质量的同时，降低其内部所产生的成本消耗，并且通过这种方式，还能够为用户提供出质量更高的电能资源。变电站采用的综合自动化系统，主要特征在于功能、系统构成的综合化与模块化，目前国内以及国外的变电站，大多所采用的都是具备着自动化以及综合化特征的系统结构，这也有利于输油管道变电站的自动化转变。
1.2变电站管理系统的自动化
输油管道变电站所采用的自动化系统，除却需要具备基础的自动化功能之外，还要保证能够通过各类自动化功能来进一步实现自我诊断，并及时将对应的诊断结果及时送到主控端口，在根本上实现变电站的无人值守。一般情况下，在输油管道变电站的管理系统当中，其应具备以下几方面功能：首先，要针对生产运行数据信息展开管理，在这部分数据信息中，具体囊括了负荷数据记录以及设备巡视等常规性业务内容；其次，要及时接收来自监控系统内部的数据信息，在变电站自动化管理系统的运转阶段中，其中有一部分数据信息与监控系统之间有着十分紧密的联系，要保证监控系统与变电管理系统之间可以实现更好的数据链接，而变电管理系统当中的数据信息，则要在录入过后进行统计与分析，而后采用报表的形式来进行记录显示；然后，要与管理信息系统之间连接在一起，在电力管理信息化系统当中，电力系统属于其中的关键构成部分，需要保证管理系统能够与电力管理信息系统进行连接。而站在实际情况的角度上来看，当前国内的变电运行管理系统，所采用的主要为微软公司所提供的NET开发平台，以此为基础开发出的变电管理系统，不仅采用了Web模式，还具备着C/S以及B/S模式，其在输油管道变电所的运行管理当中取得了十分优异的效果。
2.输油管道变电所管理系统自动化发展中数字化技术的作用
在输油管道变电所管理系统的自动化发展中，数字化技术的主要作用就在于采用电压互感设备以及电子式电流，保证系统当中的电压以及电流可以通过传感器的应用进一步转变为数字化信号，还可以采用各类网络设备与光纤设施来将这部分信号传送到合并器当中，从而确保能够在保护装置、安全装置以及智能终端当中有效实现数据信息的共享。而目前基于断路器类型的智能化终端，并没有得到广泛应用，这就需要采用控制电缆来将智能终端与二次接线断路器之间有效连接在一起，但目前的智能化断路器当中，已经具备了各种定型好的产品，而随着产品技术的不断成熟以及价格的不断降低，变电所当中智能化断路器的应用越来越广泛，这也使得变电所的电气自动化的智能化与数字化程度不断提升。
2.1智能化的一次设备
目前输油管道变电所管理系统所采用的电气自动化设备，主要就是根据微处理器以及光电技术的一次设备检测信号与驱动回路展开优化设计，这样就可以对继电器原本的控制回路结构进行简化，其中还采用了数字化程控器以及无线网络替代了传统的导线连接形式。简单来说，就是采用光电数字来替代原本的模拟信号，通过光纤替换原本的电缆，以此来实现数据信息传输，确保传统的回路结构以及逻辑关系，能够采用一系列程序进行替代。
2.2网络化的二次设备
变电所的电气自动控制系统，比如机电保护装置、电控装置以及测量装置等所采用的都是集成化以及标准化的设计模式，在不同的设备当中，还应当采用性能更加优异的网络通信技术加以连接，采用这种全新的连接方式也能够更好地避免I/O现场接口的重复作用，在某种意义上实现对于信息以及资源之间的网络共享。同时，原本那些基于常规功能的设备之间，所采用的为高速的网络通信系统，可以将不同功能的设备全部集成到全新的功能模块当中，这样就可以对原本电气设备的结构加以简化。
2.3自动化的运行管理系统
变电所内部的电子化自动系统进一步集中了电气系统的运行数据参数以及状态参数等多种内容，可以根据数据信息的分层来实现自动交换。同时，在输油管道变电站内部电气装置发生故障的情况下，系统就能够及时形成对应的故障分析报告，在明确故障发生的主要原因后，提出解决故障的全新方式。而系统也要根据产生的故障诊断报告对不同电气设备展开状态检修工作，这样就可以避免往常定期检修对故障解决产生延误。
3.输油管道变电所管理系统自动化与智能化发展的主要趋势
3.1管理系统自动化的智能趋势
B/S结构指的主要是Browser/Server机构，主要是根据Internet技术的发展，通过对于浏览器技术的应用，在充分结合各类ActiveX技术以及Script语言的基础上，确保用户界面可以通过IE浏览器来直接呈现出来，这样不仅可以对原本的设计内容进行简化处理，还可以进一步对功能进行拓展，能够有效降低整体开发成本。在针对管理系统展开优化设计时，需要在注重管理系统基本功能需求的基础上，结合平台所具备的自动化特征以及需求展开针对性的优化，目前输油管道变电所的管理系统中，其内部的智能趋势主要体现在以下几点功能方面：首先为自动统计、自动查询以及自动生成报表等功能，变电所管理系统应当结合输油管道运转的实际需求，在内部汇总出多种类型数据信息，还要注意避免对统计功能产生不良影响，用户也只需要在内部属于需要统计的内容，就能够获取到对应的数据信息，从而得出经过统计运算过后得出的统计报表。同时，自动化系统当中还拥有分组查询等不同功能，可以实现对于数据信息的整理以及汇总，以此来实现批量化的信息处理，而在系统报表方面，也能够生成与之对应的标准化报表，对于那些内容比较复杂的报表，就可以采用定制模板，由工作人员进行导出过后生成出所需的文件；其次，还应当将数据信息与自动化技术进行关联，在数据信息管理工作的开展进程中，自动化系统需要在降低数据信息冗余的同时，稳步提高数据信息的一致性，使得那些引入到其中的数据信息可以为后续的业务处理提供参考，以此来更好地降低操作误差。举例说明，应当科学合理地提供出录入内容的常用词，在其中共享相关的公共信息，引用其他应用的成组信息；其次为业务处理的自动化流转，在输油管道变电站管理工作的开展进程中，大部分业务的处理并非只是简单的数据信息录入，其中涉及到了多个工作部门，需要多人协同开展工作，比如定值单管理工作以及缺陷操作票等，这部分数据信息都应当根据预期的信息流向，在特定的工作流环节当中流转终结，以此来保证其能够更好地进入系统，以此来实现其他模块之间的共享。因此，管理系统应实现流转路径的智能化转变，在其中实现流转信息的监控与跟踪，确保在受到动态影响的前提下，可以在短时间内进行响应与调整，并且由于输油管道变电运行管理工作流所具备的特殊性，就要利用自动化的管理内容来制定出更加充足的自定义功能，实现对于工作流的自定义，这样就可以解决原本存在的复杂性问题。
3.2数字化技术的智能趋势
在目前的社会发展进程中，虽然数字技术对于输油管道变电所电气自动技术的发展与进步起到了良好的促进作用，但在实际应用阶段，由于技术以及硬件方面所产生的限制，其内部或多或少还存在着缺陷，比如数字技术的应用时间比较短以及应用模式较为单一等，导致相关人才出现了短缺问题，整体智能化程度比较低。因此，这就需要在输油管道变电所的电气自动化发展进程中，针对数字化技术展开必要的完善创新。首先为光纤的就地化安装与连接，在输油管道变电所电气自动化的实践阶段，应当通过光纤来实现设备之间的连接以及数据信息的传递，采用智能终端以及各层技术，进一步实现对于数据信息的采集与控制，这样就可以保证数字化信息当中各类设备传输的可靠性能够稳步提升，同时，输油管道变电所电气自动化的顺利运转，还需要采用标准化的程序接口，但这也对计算机平台的自动化提供了更高的要求，以此来实现对于企业资源计划（ERP）系统以及制造企业生产过程执行系统（MES）系统的无缝对接，而在目前的发展进程中，根据TCP/IP的网络传输标准就能够顺利达到这种效果，这也为用户提供除了更多具备着标准化特征的程序接口，对电气自动化智能结构进行完善优化，大幅度提高电气系统内部数据信息的传输质量与接收质量；其次为虚端子技术的应用，虚端子技术在变电所的电气自动化当中属于一种在设计以及理念方面的重大突破，通过虚端子可以有效实现对于输油管道变电所电气自动化二次回路的改良优化，这也为后续工程师对设备的调试以及理解带来了很大的便利，同时，虚端子技术也可以实现对于控制系统智能开关以及全站线路的稳定控制，在其中开启跳合闸功能，这样就可以为变电所电气设备的严控装置以及采用了连锁器的间隔层提供更好的保护，并且虚端子技术通过对于系统的科学设置，能够稳步提升对于电气化自动系统的信号、温度以及非电量信息的稳定操控，可以有效替代传统的二次回路。除此之外，虚端子技术当中根据会员管理系统（MMS）网络以及网络的双网配置形式，这样就可以对会员管理系统（MMS）网络当中主机与集成设备电路（IDE）之间的通信形式展开管理，在系统当中实现跳闸保护以及关联闭锁等多种功能。
3.3综合自动化系统的智能趋势
一般情况下，输油管道变电所的综合自动化系统所包括的主要功能就在于继电保护、监视功能以及控制功能等多方面内容，而管理系统的智能趋势也主要体现在这部分功能上：首先为继电保护功能，在输油管道的变电所综合自动化系统当中，其具备着微机继电保护的功能，这对于继电保护系统选择性、可靠性方面所提出的需求也能够更好的满足，而在继电保护功能的智能化设置阶段，通常都会采取单独设置电力设备单元的方式，使得电气量的跳闸回路以及输入输出都能够具备独立性特征，并且在保护装置方面也可以设定对应的通信接口，以此来实现站内通信网络的介入，并将生成的报告传递至变电站的主控室当中；其次则是监视控制功能，输油管道变电站综合自动化系统拥有的监视控制功能只是一种统称，其中包含了多方面内容，系统对于所需的脉冲量、开关量以及模拟量，也能够展开实时性的采集处理，可以针对故障进行录播，确保对事故的发生顺序可以展开准确的记录，从而实现对于整体系统的稳定控制，在必要的情况下，还能够提供安全操作以及闭锁功能。除此之外，在综合自动化系统结构当中，主要涉及到分布式、集中式以及分散分布式这3种类型，能够确保系统的维护更加简单、便捷[5]。
4.安科瑞AcrelCloud-1000变电所运维云平台
4.1概述
基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。
4.2应用场所
适用于电信、金融、交通、能源、医疗卫生、文体、教育科研、农林水利、商业服务、公用事业等行业变配电运行维护系统的新建、扩建和改建。
4.3系统结构
系统可分为四层：即感知层、传输层、应用层和展示层。
感知层：包含变电所安装的多功能仪表、温湿度监测装置、摄像头、开关量采集装置等。除摄像头外，其它设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。
传输层：包含现场智能网关和交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过交换机把数据上传至服务器端口，网络故障时数据可存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。
应用层：包含应用服务器和数据库服务器，若变电所数量小于30个则应用服务器和数据库服务器可以合一配置。服务器需要具备固定IP地址，以接收各智能网关主动传送过来的数据。
展示层：用户通过手机、平板、电脑等多终端的方式访问平台信息。
4.4系统功能
用能月报支持用户按总用电量、变电站名称、变电站编号等查询所管理站所的用电量，
4.4.2站点监测
站点监测包括概况、运行状态、当日事件记录、当日逐时用电曲线、用电概况。
变压器状态支持用户查询所有或京张个站所的变压器功率、负荷率、等运行状态数据，支持按负荷率、功率等升、降序排名。
运维展示当前用户管理的有关变电所在地图上位置及总量信息。
配电图展示被选中的变电所的配电信息，配电图显示各回路的开关状态、电流等运行状态及信息，支持电压、电流、功率等详细运行参数查询。
4.4.6视频监控
视频监控展示了当前实时画面（视频直播），选中京张一个变配电站，即可查看该变配电站内视频信息。
电力运行报表显示选定站所选定设备各回路采集间隔运行参数和电能抄表的实时值及平均值行统计。
对平台所有报警信息进行分析。
任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。
用户报告页面主要用于对选定的变配电站自动汇总一个月的运行数据，对变压器负荷、配电回路用电量、功率因数、报警事件等进行统计分析，并列出在该周期内巡检时发现的各类缺陷及处理情况。
4.4.11APP监测
3.12APP支 电力运维手机支持“监控系统”、“设备档案”、“待办事项”、“巡检记录”、“缺陷记录”、“文档管理”和“用户报告”七大模块，支持一次图、需量、用电量、视频、曲线、温湿度、同比、环比、电能质量、各种事件报警查询，设备档案查询、待办事件处理、巡检记录查询、用户报告、文档管理等。
4.5系统硬件配置
应用场合 | 型号 | 外观图 | 型号、规格 |
变电所运维云平台 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。 |
网关 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块。 |
扩展模块ANet-485 | M485模块：4路光耦隔离RS485 | ||
扩展模块ANet-M4G | M4G模块：支持4G全网通 | ||
中压进线 | AM6-L |
| 三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD显示； | |
中压进线 | APView500 |
| 相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压／电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动／闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G,16D0+22D1,通讯 2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口，支持U盘读取数据，支持61850协议。 |
中压馈线 | AM6-L |
| 三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD显示； | |
低压进线 | AEM96 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3×1.5(6)A，有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级；工作温度：-10℃～+55℃；相对湿度：≤95不结露 |
低压出线 | AEM72 |
| 三相电参量U、1、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、低压出线分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3x1.5(6)A,有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级 |
ADW300 |
| 三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级 | |
无线测温 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A,测温范围－50-125℃,测量精度±1℃;传输距离空旷150米 |
ATC-600 |
| 两种工作模式：终端、中继。ATC600-Z做中继透传，ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m,ATC600-C可接收ATE系列传感器、 AHE等传输的数据，1路485,2路报警出口。 | |
环境温湿度 | WHD |
| WHD温湿度控制器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0RH～99RH |
水浸传感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC10-30V工作温度：－20℃+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点。 |
摄像机 | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清图像，*高支持分辨率可达到130万像素（1280*960)内置麦克风与扬声器具有语音双向对讲功能，支持萤石云互联网服务，通过手机、PC等终端实现远程互动和视频观看。 |
烟雾传感器 | BRJ-307 |
| 光电式烟雾传感：电源正极（DC12V):+12V 继电器输出：常开触点 |
门禁 | MC-58(常开型） |
| 常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度，干接点输出。 |
配套附件 | ARTU-K16 |
| 常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出 |
KDYA-DG30-24K |
| 输出DC24V;24V电源 |
5.结束语
综上所述，在目前的社会发展进程中，随着计算机技术的发展完善，其对于输油管道变电所的自动化管理也起到了良好的促进作用，而当前的管理系统当中，已经能够顺利实现低压变电站的无人值守，对于工作效率与工作质量的提升也起到了良好的促进作用。而在进行电网改造工作时，要利用自动化技术来稳步提高工作人员的任务完成质量，降低整体成本消耗，也正是由于这种特征，使得自动化技术以及智能化技术成为了变电站建设当中的主要模式，这对于输油管道变电所管理系统的自动化发展也起到了良好的促进作用。
参考文献
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[2]宋雨.输油管道运输企业成本管理优化[J].经济研究导刊，2022（1）：81-83.
[3]张文博.输油管道变电所管理系统自动化的发展与智能趋势
[4]西南石油大学.一种输油管道管理系统：中国，202011224153.6[P].2021-01-15.
[5]刘晓东.试论油库安全监控预警与应急管理系统[J].国际援助，2020（17）：68.
[6]安科瑞企业微电网设计与应用设计,2022,05版.