韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：論述了10kV配電室遠程在線(xiàn)監控系統技術(shù)實(shí)現方案，并結合包頭市東河區南海五村配電室改造項目，敘述了具體施工方案及項目完工效果。實(shí)現常規電壓、電流信號監測的同時(shí)，母線(xiàn)溫度及環(huán)境濕度信息受到電網(wǎng)運維人員關(guān)注，同時(shí)對視頻監控及突發(fā)非法入侵報警提出需求。
關(guān)鍵詞：10kV配電室，配電室改造項目，電網(wǎng)運維
0引言
近年來(lái)，國家加大了農村低壓配電網(wǎng)絡(luò )改造升級投入，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)化運維水平及農村電網(wǎng)用電安全尚處于較低水平。低壓配電變壓器、配電臺區和配電室數量多，且分布范圍廣，漏電、過(guò)負荷跳閘事故頻發(fā)，降低了配電網(wǎng)運維水平。本文基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)及云端服務(wù)平臺，實(shí)現了對現有10 kV配電室的遠程自動(dòng)化監控系統改造。
1 10kV配電室現有監控技術(shù)的不足之處
（1）現有配電室無(wú)法實(shí)現全天候數據信息上傳，目前國內配電室除了表計采用遠程數據獲取方式外，其他斷路器出線(xiàn)狀態(tài)、無(wú)功補償信息、環(huán)境溫濕度數據、配電室門(mén)鎖及視頻影像數據均無(wú)法實(shí)現遠程在線(xiàn)監控，配電室存在嚴重的安全運行隱患。同時(shí)，部分配電室未安裝電磁門(mén)鎖及視頻監控設備，無(wú)法有效預防人為破壞行為；無(wú)法監控運維人員作業(yè)操作是否符合規范要求。
（2）常規斷路器保護設備在接地故障、短路故障時(shí)完成跳閘保護動(dòng)作，但無(wú)法對配電室全部保護信息進(jìn)行監控?，F有常規漏電保護設備不支持遠控合閘，故障排查效率低，延長(cháng)了停電時(shí)間。盡管低壓線(xiàn)路三級保護體系已十分健全，但對于漏電跳閘故障，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)終端數據支撐，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，所提供數據無(wú)法滿(mǎn)足內蒙古電力公司依法治企需要。在市場(chǎng)經(jīng)濟體制運行模式中，受經(jīng)濟利益驅使，不法企業(yè)竊電現象時(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)權益，同時(shí)造成了國有資產(chǎn)損失。配電室、臺區反竊電技術(shù)，可加裝數據采集設備，根據總表及分表電流不一致原理采用科學(xué)、規范的處理方案。
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，0.4 kV母線(xiàn)采用雙段布置形式；12面低壓柜，其中含15路大負荷出線(xiàn)，需進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。
2.2 改造需求
（1）采集低壓開(kāi)關(guān)柜400 V出線(xiàn)側的電壓、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。采樣數據經(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APP查看實(shí)時(shí)數據。
3 技術(shù)方案
此次配電室改造項目基于智能變電設施云監控平臺，包括站端設備采集單元、云端數據處理分析模塊和遠端數據顯示等組成部分。改造完成后，可通過(guò)遠程計算機、智能移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監測配電室設備運行情況，滿(mǎn)足配電室供電負荷情況、安全及故障隱患的遠程在線(xiàn)巡視需求。實(shí)現10 kV配電室的無(wú)人值守、無(wú)人巡視、故障自動(dòng)報警、故障自動(dòng)定位及供電設備故障隱患自動(dòng)排查功能。遠程在線(xiàn)監控系統架構如圖1所示。
3.1 低壓柜監測設備
為了采集低壓柜電壓、電流、溫度數據與開(kāi)關(guān)位置遙測、遙信信息，每面低壓柜加裝一臺低壓監控設備，包含測量傳感器與數據處理通信模塊。測量傳感器實(shí)時(shí)采集低壓柜的電壓、電流和溫度數值，通過(guò)有源遙信方式采集開(kāi)關(guān)位置的遙測、遙信數據；經(jīng)由數據處理通信模塊上發(fā)至通信管理終端，完成采樣數據傳輸。
3.2 高壓柜監測設備
為了采集高壓柜電流數據與開(kāi)關(guān)位置遙測、遙信信息，每面高壓柜加裝一臺監控設備，包含測量傳感器與數據處理通信模塊。測量傳感器實(shí)時(shí)采集高壓柜的電流數值，通過(guò)有源遙信方式采集高壓柜開(kāi)關(guān)位置遙測、遙信數據，經(jīng)由數據處理通信模塊上發(fā)至通信管理終端，完成采樣數據傳輸。
3.3 視頻監控
在高、低壓室各加裝360°全景攝像頭一臺，監控攝像頭可自動(dòng)對焦，用以配電室運行情況的遠程監控。遇故障報警時(shí)，自動(dòng)上傳現場(chǎng)視頻至后臺存儲，配合運維需求，由后臺調取現場(chǎng)情況錄像。
3.4 數據轉發(fā)與視頻數據備份
配電室內加裝通信機柜一面，內置通信管理單元，建立配電室與云端服務(wù)器的4G無(wú)線(xiàn)通信鏈路，實(shí)現對高壓監控單元的數據、低壓監控單元的數據和視頻數據的集中管理。通信管理單元同時(shí)支持就地維護的WiFi通信連接。配電室配置視頻錄像機一套，安裝于通信機柜內，用于現場(chǎng)視頻數據備份，服務(wù)于日常設備維護與故障處理。
3.5 后備電源
通信機柜內配備后備電源，1 kV·A的UPS電源一套，用以保障斷電情況下的必要數據通信。
3.6 環(huán)境與非法入侵監測
在高、低壓室內各安裝一臺溫濕度監測模塊，實(shí)現對溫濕度數據的實(shí)時(shí)監控，確保配電室設備的正常運行。無(wú)人值守配電室在運行過(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器一套，實(shí)現入侵自動(dòng)報警。
3.7 云端數據處理分析
云端服務(wù)器完成通信管理單元上發(fā)數據的整理、分析與轉發(fā)，將用戶(hù)需求數據在遠端（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 系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
云端服務(wù)器可設定不同用戶(hù)權限，分配給不同層級的運維及管理人員，通過(guò)PC、移動(dòng)APP端查看權限內容，包括系統拓撲圖，站端的遙測、遙信數據。圖3所示為配電室一次系統接線(xiàn)圖
4 安科瑞配電室環(huán)境監控系統的介紹與選型
4.1簡(jiǎn)介
安科瑞電氣股份有限公司根據配電室實(shí)際情況，結合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監控系統，實(shí)現了智能開(kāi)關(guān)柜運行監控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線(xiàn)測溫監測、電纜測溫監測、環(huán)境監測、有害氣體監測、安防監控、采暖通風(fēng)、門(mén)禁、燈光、風(fēng)機、除濕機、空調控制等功能。實(shí)現動(dòng)力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，實(shí)現動(dòng)力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員，延長(cháng)設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過(guò)高，同時(shí)實(shí)現配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠程管理。
4.2系統功能
4.2.1 通信管理
安科瑞智能配電室綜合監控系統可以完成對整個(gè)配電室范圍內的通信設備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數據的實(shí)時(shí)監測。
4.2.2實(shí)時(shí)監測
安科瑞智能配電室綜合監控系統人機界面友好，能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測配電室環(huán)境參數信息，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 數據查詢(xún)
在人機界面中，可以直接查看配電室個(gè)設備的運行數據。
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運行報表
查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢(xún)報表等。
4.2.6實(shí)時(shí)告警
科瑞智能配電室綜合監控系統具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。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控系統能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統計、事故分析。
4.2.8 用戶(hù)權限管理
為保障系統穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。
4.2.9網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
安科瑞智能配電室綜合監控系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構?？稍诰€(xiàn)診斷設備通信狀態(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控系統可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。
4.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監控系統推薦配置選型
5 結束語(yǔ)
通過(guò)此次技術(shù)改造，實(shí)現了東河區南海五村10 kV配電室的遠程在線(xiàn)監控，進(jìn)入真正意義上的無(wú)人值守運維階段。不僅實(shí)現了電壓、電流信號的遠程在線(xiàn)監控，同時(shí)可監測低壓斷路器出線(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場(chǎng)，排查故障原因。非法入侵報警系統可有效避免意外事故的發(fā)生
參考文獻：
[1]李繼國，蔡德義．10 kV配電室遠程在線(xiàn)監控改造 技術(shù)方案與施工
[2]安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監控系統2020.04版
作者簡(jiǎn)介：
韓歡慶，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室綜合監控系統的研發(fā)與應用。
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