摘要：微电网因其良好的间歇性能源消纳能力得到了快速发展，然而微电网多数地处偏远或海岛地区，如何运维成为一个困扰运行单位的难题。本文以贵港市三里一中微电网群实施远程运维为例开展研究，设计了远程运维系统部署架构，开发微电网群远程运维系统软件，建立故障特征库与故障代码，并可在智能终端获取故障信息。该系统通过采集机房、配电房的环境参数及微电网群的运行数据，归纳并分析微电网群运行控制系统故障记录及处理情况，实现微电网群运维关键状态数据监测，为运维人员提供检修准备及处理依据。
关键词：微电网群；远程运维系统；工程调试
0 引言
微电网解决了多类型分布式电源的并网问题，有效的利用分布式电源，并且可以独立运行。随着微电网的发展，由局部范围内的多个微电网互相联结形成微网群，有利于微电网间的协调控制，提高整体运行稳定性和经济性。微电网群具有控制实时性高、通信可靠性高等特点，并且通常要求无人值班，使得远程运维系统开发尤为重要[1]。
近年来，远程运维系统在电力行业中的应用已逐步成熟，如今，在国内外的电气市场上，已出现了针对各场所或设备的远程运维技术的应用，例如，在变电站、配电室、机房等场所中，或电机、继电保护装置等设备上，都有远程运维技术的出现[2~14]。
三里一中微电网群位于广西贵港市三里镇第一中学，该系统既是线路末端又属于偏远郊区，为了更好开展微电网运行与维护，提高当地供电服务水平、减少运维人员工作量，广西电网公司贵港供电局开展了远程运维系统建设研究工作，并开发了基于云平台的微电网群远程运维系统，具备实时数据展示、告警推送和定时运维的功能。值班人员可实时监测机房内环境及各电气设备的数据：当某参数超出安全限值时，系统可发出警告；系统通过分析所监测的数据，可通知运维人员进行控制维护，亦可通过自动控制启动自动调节和处理的功能实现自动运维。
本文首先介绍了三里一中微电网群远程运维系统架构设计，包括功能需求、软硬件设计等，确定系统总体技术框架，接着介绍技术方案研究，确定相关设备选型要求，最后以实际工程调试案例作为说明，以下分别详述。
1 系统架构设计
1.1系统主要功能
系统根据运维要求主要完成以下功能：
（1）系统运行状态监测、异常信息告警
线路运行过载、电能质量告警、故障跳闸、通信异常、保护动作告警等。
（2）微电网设备运行环境监测
控制机房噪声异常告警、环境温湿度异常告警、小动物异常告警、水浸异常告警、门襟入侵告警等。
（3）关键点设备巡视辅助
运维人员可以通过移动终端定期进行设备的巡视，发现异常时能够调取异常处理策略提示（包括光伏、风机、储能以及监测终端异常或者故障情况下处置方式指引），如果涉及复杂处理过程可以通过移动终端联系专家远程协助处理。
1.2 系统平台设计
为了实现系统功能设计微电群远程运维系统如图1所示。采用了物联网、云技术、移动互联网等技术，搭建了安全性能强大的数据通道，实现终端和云端的双向通信、系统可以方便的将物联网终端接到管理平台，实现设备和平台之间的数据采集和命令下发的双向通信，对设备进行高效、可视化管理。网络的安全性主要通过严控网络通道、128位加密算法、加密认证、数据加密多方位保证远程监控准确和数据安全。
系统采用三层高可用的结构，设备和系统接口层，由粉尘、温湿度、噪声、振动等环境传感器构成环境参数采集，环境控制设备的启停，微网群能量管理系统和微网群协调系统构成微网群的运行状态数据采集、告警信息以及通信通道的监测。，现场数据监控层担任现场数据的收集、预处理和上传的功能，提供当地的设备监视和调试，处理实现系统的状态判断和统计数据，并将数据发送到云平台。云服务层定时生成运维工单，可以将系统的告警信息实时推送到运维人员的终端上，运维人员需要时可通过终端实现远程运维，复杂情况可以联系专家介入运维服务。
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图1 系统平台设计图
1.3 硬件设施设计
在现有微电网群设备基础上，通过装设智能监测控制装置，如图2所示。全面监测微电网设备、配电室环境运行情况及性能参数，以微电网运行控制主站为交互核心，通过接入温度传感器、湿度传感器、声音传感器和振动传感器，从而有效提升微电网运行环境的安全性和可靠性。智能监测控制装置采用树莓派作为终端，通过485总线采集机房环境噪声、烟雾传感器、温湿度传感器、门襟传感器等传感器信息，通过网络口监视能量管理系统和各个设备的通信规约报文，分析能量管理系统和微电网群控制系统的通讯状况，并捕获传输数据作为系统的主要运行状态和运行参数。
图2 硬件设施设计原理图
2 技术方案研究
微电网远程运维系统以微电网一次网架和设备为基础，以实现微电网运维智能化为核心，综合利用多种传感器和监测设备，实现微电网关键状态采集与监测、故障处置以及日常巡视维护等。
2.1 环境监控
机房的环境温度、湿度、粉尘、服务器噪声和服务器的震动能够反映机房主要设备服务器的运行状态。系统通过这些监测参数可以得出机房的健康程度，云服务器再根据健康程度推送定期清扫运维任务。云服务器根据微电网群运行控制系统的故障自诊断模块，建立故障特征库与故障代码，能为运维人员根据告警信息和运维服务提供故障恢复的清除和导引功能。
2.2安防监控
机房和配电室的安全和消防监控主要包括小动物异常告警、水浸异常告警、门襟入侵告警。小动物异常告警通过红外传感器监测并告警。水浸异常告警通过电缆夹层的水位传感器和液位传感器监测夹层水位情况和水深液位的模拟量值，如果越位告警可以自动启动水泵排水并通过云平台发送告警信息到值班人员的手机上。门襟入侵告警通过采集服务终端采集门磁接点，当检测到门磁接点异常后主动告警并发送信息到值班人员的手机上。
2.3设备状态监控
三里一中微电网群由三个子微网组成，每个子微网都包含光伏和储能，1号子微网还含有风力发电。实时监测光伏并网逆变器、光伏MPPT、储能逆变器和风力发电机等设备的状态可以让运维人员随时知悉微电网群的运行状况和各个分布式发电单元的发电情况，并且通过运行状态分析设备的健康状况。
2.4设备运行参数监控
设备的运行参数关系到微网的实时控制和能量调度准确性和有效性。系统通过采集服务终端与微电网群能量管理终端的数据接口获取微电网群内的各个设备的运行参数和设备内部的告警数据，再根据运行参数和告警数据实现对设备的监控，并由此产生设备的定期运维工单。
2.5云平台软件开发
微电网群远程运维系统软件主要由采集服务终端软件、服务端软件和移动端软件三大部分组成，分别部署在现场采集终端、云服务器和智能移动设备中。
采集服务终端软件装在采集服务终端中负责读取噪声、振动、环境、温湿度等传感器的数据和能量管理终端中的微电网群的系统的重要遥测和遥信信息，并将这些信息传到云端服务器。采集服务终端主要有树莓派主机构成，主要负责数据采集和就地运维服务，其主要功能包括微网群监测和环境监测两大部分，主要功能和显示界面分别见图3和图4。
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服务端软件部署于云端，主要负责接收环境数据和微电网群的重要信息数据，根据这些信息生成故障告警信息及其处理的建议方式，并能根据设定的方式生成远程运维信息和处理导引建议，服务端软件能够将这些信息主动推送到移动端上。
移动端软件负责接收运维系统发送的告警信息和运维服务信息并提供检修和运维人员处理和巡检的建议，软件的主要界面如图5所示。
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3 工程调试案例
微电网群远程运维系统硬件主要增加了机房的环境监测系统，主要包括噪声传感器、环境粉尘传感器、振动传感器、温湿度传感器和采集服务终端。硬件系统安装于各个配电室和主控机房的服务器的机柜上。
系统根据能量管理终端获取的微电网群运行系统的设备的告警信息、能量管理系统判断产生的告警信息以及智能监测控制终端通过协议分析产生的通信链路告警信息通过云服务自动推送的移动端软件。移动端软件根据服务人员要求可以提供告警信息的辅助处理建议。
现场微电网群智能运维任务和故障抢修的工作流程如图6所示。
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系统安装调试完毕后，运维人员能够方便的看到微网群及各系统的主要状态参数。系统能够定时生成运维任务。
运行结果表明系统可以采集的机房和配电室的环境参数，能通过能量管理系统获取微电网群的设备运行状态和设备参数，能主动推送能量管理系统和环境参数越限产生的告警记录，并能根据告警记录自动生成处理意见，能根据设定的时间产生相应的运维记录。
4 结语
本文介绍一种微电网远程运维系统建设方案，并成功应用于三里一中微电网群系统，支撑微电网群的日常运维。该系统部署以及硬件配置需根据根据主控机房和配电室的监测要求、以及设备的重要度进行合理选型，实现对环境监测数据、系统的设备运行状态在线监测与预警，及时为运行人员提供系统的实时运行状态和告警信息，及时发现隐患。该系统的应用有效促进了分布式电源的智能运维，不仅能实现减员增效，而且能提高服务管理水平和服务质量，适应电网智能化的发展方向。
参考文献
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