王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:配電室是電力系統(tǒng)的重要基礎設施,可以保障供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。但是,配電室數(shù)量多、部署分散、管理復雜,人工現(xiàn)場巡檢管理方式費時費工、錯誤率高,如果發(fā)生故障隱患,往往無法及時發(fā)現(xiàn)。針對配電室運維現(xiàn)狀,人們可以搭建基于物聯(lián)網(wǎng)的智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),對配電室電力設備及環(huán)境狀態(tài)信息進行遠程監(jiān)測,其可聯(lián)動或遠程控制輔助設備啟停,從而提高配電設備管理工作的效率和質量。
關鍵詞:配電室;物聯(lián)網(wǎng);監(jiān)控系統(tǒng)
0、引言
近年來,隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快,城市配電網(wǎng)絡取得令人矚目的發(fā)展成果。配電室處于電力系統(tǒng)的末端,主要為低壓用戶或用電設施配送電能,按照電壓等級可以分為高壓配電室和低壓配電室。目前,我國配電室常采用無人管理的室內站設計方案。
長期以來,配電室運維工作一直是城市配電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)之一。在城市電網(wǎng)中,配電室數(shù)量多、部署分散、管理復雜,通常由工作人員去配電室現(xiàn)場逐個巡視,運維工作量大、效率低、實時性差,致使城市配電室運檢工作面臨巨大壓力。配電室電氣設備運行狀態(tài)和環(huán)境信息缺乏必要的監(jiān)測手段,一旦遭遇突發(fā)情況,將危及電氣設備安全穩(wěn)定運行,易造成設備損壞和電力供應中斷。目前,部分配電室仍采用手工記錄數(shù)據(jù)的巡檢方式,數(shù)據(jù)統(tǒng)計和錄入費時費力,易出現(xiàn)疏漏等嚴重影響運檢質量的情況。
隨著城市配電網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大以及供電質量和服務可靠性要求的提高,城市配網(wǎng)運維工作量日益變大,電力設備安全運行面臨嚴峻挑戰(zhàn)?;谖锫?lián)網(wǎng)的智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的物聯(lián)網(wǎng)感知技術對配電室進行遠程集中監(jiān)控,不但將運維人員從繁重的工作中解放出來,而且大大提升了運維效率。
1、整體方案
針對城市配電網(wǎng)絡運行的復雜性,智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過整合電力設備及環(huán)境狀態(tài)信息,可以實現(xiàn)配電室運行狀態(tài)的自動遠程實時監(jiān)測和智能預警,并可聯(lián)動或遠程控制輔助設備啟停。智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層四個部分組成,如圖1所示。
圖1整體方案
感知層是整個系統(tǒng)的基礎,是聯(lián)系物理世界和信息世界的重要紐帶,系統(tǒng)采用先進的感知技術實現(xiàn)配電室的電力設備信息、運行環(huán)境信息、安防信息等數(shù)據(jù)的實時采集。
網(wǎng)絡層通過低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)配電室相關監(jiān)測終端設備的泛在連接,實現(xiàn)配電室監(jiān)測終端組網(wǎng)感知功能并通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關將感知層數(shù)據(jù)上傳至平臺層。監(jiān)測終端設備具有數(shù)量多、位置部署分散、信息安全級別低等特點。
平臺層是整個監(jiān)測系統(tǒng)的中樞,可以實現(xiàn)海量配電室狀態(tài)監(jiān)測終端的物聯(lián)管理,實現(xiàn)各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲和管理,通過大數(shù)據(jù)分析技術深度挖掘監(jiān)測數(shù)據(jù)價值,提高平臺層的業(yè)務支撐能力。
應用層主要實現(xiàn)配電室電力設備狀態(tài)信息展示、參數(shù)配置、數(shù)據(jù)查詢和輔助設備控制等功能,采用人工智能和大數(shù)據(jù)分析等技術實現(xiàn)電力設備運行狀態(tài)評估、故障預警、智能輔助決策和精益化管理,有效提升了城市配電網(wǎng)絡中配電室智能化運維水平。
2、配電室在線監(jiān)測設備
配電網(wǎng)絡作為城市電能輸送的重要通道,是連接電網(wǎng)與用戶的關鍵環(huán)節(jié),規(guī)模龐大的供電網(wǎng)絡對配電室安全運行、事故預防亦提出更高要求。配電室電力設備運行過程中,電氣設備故障的主要原因有電氣設備本體質量缺陷、外力破壞、環(huán)境因素等。因此,配電室要安裝電壓、電流、環(huán)境溫濕度、SF6、氧氣、煙感、水浸和紅外等傳感器,實現(xiàn)對電力設備及運行環(huán)境的主要狀態(tài)參數(shù)的在線實時監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一由就近部署的無線網(wǎng)關上傳至后臺服務器。
無線網(wǎng)關由微處理器模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)回傳模塊、對時模塊和電源模塊等組成,主要負責各個監(jiān)測終端的身份識別和數(shù)據(jù)收集,并將數(shù)據(jù)進行規(guī)約轉換后發(fā)送至主站監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)電氣設備運行狀態(tài)信息、環(huán)境信息、安防信息等實時監(jiān)測和自動報警,從而完成配電室遠程智能巡檢。
3、配電室聯(lián)動和遠程控制設備
配電室會發(fā)生用電超負荷過熱引發(fā)火災、水浸等環(huán)境因素導致設備損壞、設施被盜等情況,嚴重影響系統(tǒng)供電的可靠性。配電室需要安裝空調、風機、水泵、除濕機和聲光報警器等輔助設備,一旦遇到突發(fā)情況,就可以聯(lián)動和遠程控制輔助設備。無線網(wǎng)關需要接收主站監(jiān)控系統(tǒng)的命令,也可以替代運維人員快速聯(lián)動輔助設備,當發(fā)生告警信息時,其可以智能聯(lián)動相關輔助設備,及時處理突發(fā)事件,有效防止事故進一步升級惡化。輔助設備聯(lián)動控制策略如圖2所示。
圖2輔助設備聯(lián)動控制策略
4、配電室設備臺賬管理
配電室設備臺賬采用電子信息標識器技術完成電氣設備的信息固化,包括設備名稱、生產(chǎn)信息、運維記錄和歷
史維護信息等。其通過建立完整的設備臺賬,融合所有關聯(lián)信息,智能動態(tài)跟蹤設備狀態(tài),實現(xiàn)全生命周期管理。
電子信息標識器是基于射頻識別(RFID)技術開發(fā)的,內部是一個無源電路,外殼采用防腐蝕、防水、耐擠壓材料,通過扎帶固定在識別對象上實現(xiàn)現(xiàn)場信息固化和定位。常用的電子信息標識器有高頻和很高頻兩種,高頻電子信息標識器穿透能力強、抗干擾性好,很高頻電子信息標識器傳輸距離遠、讀寫速度快。不同的電子信息標識器適用于不同的應用場景,很大地滿足了配網(wǎng)復雜的應用場景。
閱讀器兼容各頻段的電子信息標識器,當電子信息標識器進入閱讀器發(fā)射的射頻場后,其憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在電子信息標識器內部的電網(wǎng)設備相關信息。由于RFID技術具備穿透性,所以閱讀器可實現(xiàn)對電子信息標識器的穿透讀取。閱讀器可采用移動智能巡檢終端或者帶有NFC(Near Field Communication)近場通信功能的手機等形式。設備標識建設方案如圖3所示。
圖3設備標識建設方案
5、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)
智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)選用B/S(Browser/Server,瀏覽器/服務器)模式架構開發(fā),用戶在客戶端通過瀏覽器向B/S服務器端發(fā)出訪問請求,其通過用戶權限控制和管理實現(xiàn)多用戶的靈活訪問;B/S架構將開發(fā)、維護和升級等核心工作都集中在服務器端,簡化了客戶端的工作量,提高了系統(tǒng)使用和維護的便利性。
智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化的設計思路,主要包括GIS(Geographic Information System,地理信息系統(tǒng))信息管理模塊、狀態(tài)評價管理模塊、設備缺陷管理模塊和智能運維管理模塊等,系統(tǒng)采用GIS地圖方式展示城市配電室的位置信息、報警信息、電力設備運行狀態(tài)信息、環(huán)境參數(shù)信息、輔助設備信息和安防信息等,實現(xiàn)對配電室電力設備的統(tǒng)一管理,免去運維人員繁重的現(xiàn)場運維工作,運維人員在監(jiān)控室即可遠程掌握配電室的各種信息,即便運維人員外出時,也可以通過手機等移動終端實時了解配電室運行情況,同時通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可以對事故隱患做到提前預知、提前處理,減少電力設備故障對城市電網(wǎng)穩(wěn)定運行的影響,有效降低事故處理成本,提高配電室智能化運維水平。
6、安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
6.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機、槍機)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調、除濕機、風機、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒檢測器)。
6.2應用場所
適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。
6.3系統(tǒng)結構
6.4系統(tǒng)功能
6.4.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài),實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息,實時顯示有關故障、告警等信息。
6.4.2數(shù)據(jù)查詢
在人機界面中,可以直接查看配電室中各個設備的運行數(shù)據(jù)。
6.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
6.4.4運行報表
查詢配電室內設備的運行數(shù)據(jù)報表。
6.4.5實時告警
具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
6.4.6歷史事件查詢
能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
6.4.7用戶權限管理
設置了用戶權限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。
6.4.8網(wǎng)絡拓撲圖
支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構。
6.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。
7.結語
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術為依托,綜合運用大數(shù)據(jù)技術、傳感技術等先進技術,建立了完整的配電室信息化管理系統(tǒng),有效地降低配電室管理的難度和復雜性,提高了運檢效率,為配電室電力設備的全生命周期運維管理奠定了基礎。
參考文獻:
王小蕾,周佳威,顧佳,等.配網(wǎng)自動化建設及運維問題探討[J].電工技術,2018(23):78-79.
周金萍.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)研究.
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.