安科瑞 鮑靜君

摘  要：論述了10kV配電室遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，并結(jié)合包頭市東河區(qū)南海五村配電室改造項(xiàng)目，敘述了具體施工方案及項(xiàng)目完工效果。實(shí)現(xiàn)常規(guī)電壓、電流信號(hào)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，母線(xiàn)溫度及環(huán)境濕度信息受到電網(wǎng)運(yùn)維人員關(guān)注，同時(shí)對(duì)視頻監(jiān)控及突發(fā)非法入侵報(bào)警提出需求。

關(guān)鍵詞：10kV配電室，配電室改造項(xiàng)目，電網(wǎng)運(yùn)維

0引言

近年來(lái)，國(guó)家加大了農(nóng)村低壓配電網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)投入，低壓配電網(wǎng)供電可靠性及供電質(zhì)量得到明顯提升，但低壓配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)維水平及農(nóng)村電網(wǎng)用電安全尚處于較低水平。低壓配電變壓器、配電臺(tái)區(qū)和配電室數(shù)量多，且分布范圍廣，漏電、過(guò)負(fù)荷跳閘事故頻發(fā)，降低了配電網(wǎng)運(yùn)維水平。本文基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)及云端服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有10 kV配電室的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造。

1 10kV配電室現(xiàn)有監(jiān)控技術(shù)的不足之處

（1）現(xiàn)有配電室無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候數(shù)據(jù)信息上傳，目前國(guó)內(nèi)配電室除了表計(jì)采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取方式外，其他斷路器出線(xiàn)狀態(tài)、無(wú)功補(bǔ)償信息、環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)、配電室門(mén)鎖及視頻影像數(shù)據(jù)均無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控，配電室存在嚴(yán)重的安全運(yùn)行隱患。同時(shí)，部分配電室未安裝電磁門(mén)鎖及視頻監(jiān)控設(shè)備，無(wú)法有效預(yù)防人為破壞行為；無(wú)法監(jiān)控運(yùn)維人員作業(yè)操作是否符合規(guī)范要求。

（2）常規(guī)斷路器保護(hù)設(shè)備在接地故障、短路故障時(shí)完成跳閘保護(hù)動(dòng)作，但無(wú)法對(duì)配電室全部保護(hù)信息進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)有常規(guī)漏電保護(hù)設(shè)備不支持遠(yuǎn)控合閘，故障排查效率低，延長(zhǎng)了停電時(shí)間。盡管低壓線(xiàn)路三級(jí)保護(hù)體系已十分健全，但對(duì)于漏電跳閘故障，只有在停電發(fā)生后，通過(guò)斷電用戶(hù)報(bào)修電話(huà)方可得知。故障研判難以精確定位到每個(gè)用戶(hù)，如果隔離不及時(shí)，會(huì)影響周邊居民供電。在漏電故障排查過(guò)程中無(wú)法得到有效的移動(dòng)終端數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)一步降低了排查效率，用戶(hù)滿(mǎn)意度較低。

（3）目前低壓配電室技術(shù)水平不具備防竊電能力，所提供數(shù)據(jù)無(wú)法滿(mǎn)足內(nèi)蒙古電力公司依法治企需要。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制運(yùn)行模式中，受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，不法企業(yè)竊電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，尤其是低壓架空線(xiàn)路私拉亂改，竊電手段隱蔽，不僅損害了供電企業(yè)及合法用戶(hù)權(quán)益，同時(shí)造成了國(guó)有資產(chǎn)損失。配電室、臺(tái)區(qū)反竊電技術(shù)，可加裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，根據(jù)總表及分表電流不一致原理采用科學(xué)、規(guī)范的處理方案。

2 南海五村10kV配電室概況及改造需求

2.1 配電室概況

南海五村10 kV配電室安裝3路高壓開(kāi)關(guān)柜，1路進(jìn)線(xiàn)柜、2路出線(xiàn)柜；10/0.4 kV配電變壓器兩臺(tái)，0.4 kV母線(xiàn)采用雙段布置形式；12面低壓柜，其中含15路大負(fù)荷出線(xiàn)，需進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2 改造需求

（1）采集低壓開(kāi)關(guān)柜400 V出線(xiàn)側(cè)的電壓、電流和溫度值。

（2）采集高壓開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)電流、開(kāi)關(guān)位置。采樣數(shù)據(jù)經(jīng)由4G/5G無(wú)線(xiàn)通信模塊上傳至云端服務(wù)器，通過(guò)電腦Web客戶(hù)端或手機(jī)APP查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3 技術(shù)方案

此次配電室改造項(xiàng)目基于智能變電設(shè)施云監(jiān)控平臺(tái)，包括站端設(shè)備采集單元、云端數(shù)據(jù)處理分析模塊和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)顯示等組成部分。改造完成后，可通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、智能移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室設(shè)備運(yùn)行情況，滿(mǎn)足配電室供電負(fù)荷情況、安全及故障隱患的遠(yuǎn)程在線(xiàn)巡視需求。實(shí)現(xiàn)10 kV配電室的無(wú)人值守、無(wú)人巡視、故障自動(dòng)報(bào)警、故障自動(dòng)定位及供電設(shè)備故障隱患自動(dòng)排查功能。遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3.1 低壓柜監(jiān)測(cè)設(shè)備

為了采集低壓柜電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)位置遙測(cè)、遙信信息，每面低壓柜加裝一臺(tái)低壓監(jiān)控設(shè)備，包含測(cè)量傳感器與數(shù)據(jù)處理通信模塊。測(cè)量傳感器實(shí)時(shí)采集低壓柜的電壓、電流和溫度數(shù)值，通過(guò)有源遙信方式采集開(kāi)關(guān)位置的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)；經(jīng)由數(shù)據(jù)處理通信模塊上發(fā)至通信管理終端，完成采樣數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 高壓柜監(jiān)測(cè)設(shè)備

為了采集高壓柜電流數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)位置遙測(cè)、遙信信息，每面高壓柜加裝一臺(tái)監(jiān)控設(shè)備，包含測(cè)量傳感器與數(shù)據(jù)處理通信模塊。測(cè)量傳感器實(shí)時(shí)采集高壓柜的電流數(shù)值，通過(guò)有源遙信方式采集高壓柜開(kāi)關(guān)位置遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)處理通信模塊上發(fā)至通信管理終端，完成采樣數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 視頻監(jiān)控

在高、低壓室各加裝360°全景攝像頭一臺(tái)，監(jiān)控?cái)z像頭可自動(dòng)對(duì)焦，用以配電室運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。遇故障報(bào)警時(shí)，自動(dòng)上傳現(xiàn)場(chǎng)視頻至后臺(tái)存儲(chǔ)，配合運(yùn)維需求，由后臺(tái)調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)情況錄像。

3.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與視頻數(shù)據(jù)備份

配電室內(nèi)加裝通信機(jī)柜一面，內(nèi)置通信管理單元，建立配電室與云端服務(wù)器的4G無(wú)線(xiàn)通信鏈路，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)、低壓監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的集中管理。通信管理單元同時(shí)支持就地維護(hù)的WiFi通信連接。配電室配置視頻錄像機(jī)一套，安裝于通信機(jī)柜內(nèi)，用于現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)備份，服務(wù)于日常設(shè)備維護(hù)與故障處理。

3.5 后備電源

通信機(jī)柜內(nèi)配備后備電源，1 kV·A的UPS電源一套，用以保障斷電情況下的必要數(shù)據(jù)通信。

3.6 環(huán)境與非法入侵監(jiān)測(cè)

在高、低壓室內(nèi)各安裝一臺(tái)溫濕度監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保配電室

設(shè)備的正常運(yùn)行。無(wú)人值守配電室在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到不明人員或小動(dòng)物的入侵威脅，為此安裝紅外雙鑒探測(cè)器一套，實(shí)現(xiàn)入侵自動(dòng)報(bào)警。

3.7 云端數(shù)據(jù)處理分析

云端服務(wù)器完成通信管理單元上發(fā)數(shù)據(jù)的整理、分析與轉(zhuǎn)發(fā)，將用戶(hù)需求數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)端（PC或移動(dòng)APP）進(jìn)行展示，APP端UI展示界面如圖2所示。

3.8 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

云端服務(wù)器可設(shè)定不同用戶(hù)權(quán)限，分配給不同層級(jí)的運(yùn)維及管理人員，通過(guò)PC、移動(dòng)APP端查看權(quán)限內(nèi)容，包括系統(tǒng)拓?fù)鋱D，站端的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)。圖3所示為配電室一次系統(tǒng)接線(xiàn)圖

4 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型

4.1簡(jiǎn)介

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實(shí)際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運(yùn)行監(jiān)控、母線(xiàn)測(cè)溫監(jiān)測(cè)、電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門(mén)禁、燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等功能。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境優(yōu)化，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過(guò)高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

4.2系統(tǒng)功能

4.2.1 通信管理

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對(duì)整個(gè)配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.2.3 數(shù)據(jù)查詢(xún)

在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4.2.4曲線(xiàn)查詢(xún)

在曲線(xiàn)查詢(xún)界面，可以直接查看遙測(cè)參量曲線(xiàn)，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線(xiàn)。

4.2.5運(yùn)行報(bào)表

查詢(xún)配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表，包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和查詢(xún)報(bào)表等。

4.2.6實(shí)時(shí)告警

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：

4.2.7 歷史事件查詢(xún)

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.2.8 用戶(hù)權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。

4.2.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？稍诰€(xiàn)診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

4.2.10遙控操作

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。4.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了東河區(qū)南海五村10 kV配電室的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控，進(jìn)入真正意義上的無(wú)人值守運(yùn)維階段。不僅實(shí)現(xiàn)了電壓、電流信號(hào)的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)控，同時(shí)可監(jiān)測(cè)低壓斷路器出線(xiàn)溫度，以及配電室的溫濕度狀態(tài)信息。視頻影像信息可輔助還原事故現(xiàn)場(chǎng)，排查故障原因。非法入侵報(bào)警系統(tǒng)可有效避免意外事故的發(fā)生