配电网二次设备故障检修技术研究

学术论文 2018-04-16 11:47:34
    1 绪论
    1.1 选题背景和意义
    随着近年配电网的改造和大规模配网自动化设备的建设,我国配电网水平存在了显著的进步,其相关配置也呈现出越来越先进、越来越复杂的特点。与此同时,配网自动化二次设备在可靠性和可维护性方面对相关运维单位提出了很高的要求,合理的运维方案和策略将有效加强配网自动化管理水平,减低设备损耗,提高通电可靠性,最高限度地提高电力企业的经济效益。
    1.2 目前现状
    为提高电网自动化管理水平,有众多文献提出采用状态检修的方式提高配网自动化维护水平。由于正在进行的大规模配网自动化设备建设,配网二次设备存在种类多样、型号众多的特点,以笔者所在的供电所为例,运维压力源自以下3个方面的原因:
    已投运的设备厂家包含来自12个不同厂家的21种型号的自动化二次设备。这些设备结构各异,能满足的逻辑、功能存在一定差异,其参数管理依赖二次设备厂家各自开发的软件。
二次设备内部结构中包含厂家另行采购的电源模块和通信模块,模块故障原因、更换方式和需求导出证书等问题即使是二次设备厂家也无法准确答复.
    笔者所在供电所工业用户众多,二次设备地理位置偏僻,信号不良,设备常常间歇掉线,缺陷二次设备与信号不良二次设备难以分辨。
    基于以上3点根本原因,供电所自身在运维管理上也存在以下问题:
    供电所检修人员不熟悉设备情况,遇到设备故障常常直接要求厂家到现场消除缺陷,进而导致故障检修周期漫长;
    配网二次检修相关研究较少,厂家对故障根本原因查找、家族性缺陷处置缺乏动力,自动化管理员对设备结构缺乏范式总结,二次设备故障检修流程不规范、不具体。
    自动化管理员岗位变动频繁,原自动化管理员在现场积累的二次设备故障检修经验、知识缺乏传承的手段。
    综上所述,供电所在配电网二次设备故障检修中面临着巨大的压力,一方面需要学习、承接来自二次设备厂家的检修技术,另一方面要规范故障检修的流程,最后还要做好检修技术的培训、传承工作。
    1.3 本文的研究内容
    本文基于笔者所积累的二次设备现场检修经验,以某一特定型号柜式终端为出发点,分析二次设备检修要点的异同,通过系统性总结二次设备检修方法,得出自动化检修的流程图。并根据这一流程图,利用API Cloud开发出一款安卓手机应用,针对各型号的二次终端,给出特定步骤的图文检修要点,为二次设备检修人员提供流程化的参考辅助手段和带电提示,提高检修效率和作业安全性。
    2 配电网二次设备故障检修理论研究
    为了解决配电网设备故障检修流程不规范的问题,笔者首先归纳总结了不同型号的二次设备故障检修的流程,发现不同设备的流程存在部分差异,例如A厂商的柱上设备高度集成,只有通信模块和定值面板外露,不借助拆卸工具很难对内置的电源模块进行检修;B厂商的柜式设备则不包含独立的通信管理机,在观察信号上送情况时需要对逻辑单元进行历史信息读取;C厂商的柜式设备则没有独立的继电器、防雷器等部件,但是设有独立的数据交换机。
    在二次设备故障检修中,任何一个环节都有发生故障的可能,为了整理出一套普适的故障检修流程,笔者认为检修重点一共包含12个环节:设备一次部分是否可靠通电、PT是否可靠工作、二次设备电源空气开关是否正常工作、继电器是否正常工作、熔丝是否正常工作、防雷器是否正常工作、电源模块是否正常工作、通信模块取电是否正常、通信模块是否正确配置、通信卡是否正确运作、通信模块是否与配网主站连接是否成功、通信管理机是否向通信模块正确上送信号。
    上述环节均为独立事件,各环节在不同型号设备上的故障率各不相同,因而无法界定主次先后,只能根据检修的实际过程寻找关键节点,依靠这些关键节点找出故障查找的方向。例如:检修人员来到终端,可以第一时间发现柜面失电,而大部分二次部件短路都会导致进线电源空气开关分断,进而导致柜面失电;当一次侧及PT失效时,进线电源空气开关不会分断,因而“当柜面显示失电时,进线电源空气开关是否断开”就成为了界定故障出在一次侧还是二次侧的关键节点。笔者同时找到的关键节点还包括“当柜面显示有电时,通信模块是否显示有电”和“通信模块能否正确建立隧道连接”。
    基于这些关键节点,可以确认二次设备的运行现状,进而只需要确认3~4个环节即可定位故障。将关键节点和环节按照逻辑关系整理,得到如图1所示的检修流程。
    观察图1可知,虚线范围内的8个关键节点和环节都只需要验电笔作为辅助工具,通信模块相关的几个检修环节,对设备和技术的要求显著提高。根据笔者的经验,通信模块的软件使用也是一个关键节点,如果熟悉通信模块软件,则可以迅速辨识出通信设备故障的责任主体,例如:
    (1)二次设备终端信息修改未体现在通信模块上,则旧信息可以直接在通信模块上读取。
    (2)通信卡被通信运营商误销户,则通信模块显示读取通信卡信息发生错误。
    (3)当地信号不好,可以直接在通信模块上读取到。
    (4)配网主站修改了终端IP信息,则通信模块软件上会显示隧道连接失败。
    (5)二次设备通信管理机未上送信号,可以调整设备“远方/就地”状态,观察二次设备管理机是否上送信号。
    可惜的是,不同的通信模块厂家对管理软件的权限定位不同,部分厂家拒绝向供电所开放管理软件的使用,因此这部分检修流程只能小范围、有限度地实施,更多的情况下还是依赖来自厂家的检修人员。根据经验,完成图1虚线范围内的8个环节的检查后,额外进行通信模块的重新启动,即可解决80%的二次设备故障。因此,供电所最亟待解决的是,让更多的运维人员熟悉二次设备结构和检修流程,并能够转化、运用到日常工作中。
    3 配电网二次设备故障检修技术提升
    3.1 配电网二次设备故障检修安卓端现场辅助软件的开发
    为了快速提升运维人员对二次设备的熟悉程度,笔者总结各具体型号二次设备的检修流程,并开发了一款配电网二次设备故障检修安卓端现场辅助软件,这款软件覆盖了供电所范围内的21种设备型号,每一种设备型号的检修流程均符合图1所示的故障检修流程(如设备内不包含环节所涉及的构件则跳过该环节),对应每个型号均有完整的图文演示互动。某型柜式二次终端检修流程如图2所示,软件的界面如图3所示。
    3.2 配电网二次设备故障检修安卓端现场辅助软件的应用
    该现场辅助软件在供电所试点使用中获得了检修人员的一致好评,根据半年的试点使用的估算,应用软件可以将检修周期缩短50%以上,可以有效提升故障检修效率。在推广应用过程中,发现其他供电所已运行的设备与本供电所存在较大差异,这时候现场辅助软件就体现出其良好的可拓展性,只要供电所人员提供特定型号设备的检修流程和照片,即可在半小时内将该型号的故障检修信息加入到软件中,因此该软件具有良好的可推广性。
    結语
    本文基于笔者所积累的二次设备现场检修经验,分析二次设备检修要点的异同,通过系统性总结二次设备检修方法,利用API Cloud开发了一款配电网二次设备故障检修安卓端现场辅助软件,针对各型号的二次终端,给出特定步骤的图文检修要点提示。为二次设备检修人员提供流程化的参考辅助手段和带电提示,提高作业安全性;将故障检修周期缩短了50%,有效提高了故障检修效率,该程序具有良好的可拓展性和推广性。
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