韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：目前，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，社會(huì )在不斷進(jìn)步，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10kV配電室的遠程自動(dòng)化監控系統改造。

關(guān)鍵詞：配電室；在線(xiàn)監測器；方案

0引言

隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和人民生活質(zhì)量的提高，對供電質(zhì)量和供電可靠性有了更高的要求，但用電端的環(huán)網(wǎng)柜及配電室較為分散，數量多、距離遠，沒(méi)有實(shí)時(shí)監測手段，一旦發(fā)生故障，只能斷電后搶修，嚴重影響用電可靠性。另外，大部分用戶(hù)配電室的運行管理目前主要依靠人工定期進(jìn)行現場(chǎng)檢測和記錄，這種工作方式工作量大、數據多、檢測記錄時(shí)間較長(cháng)，而且準確性得不到保證，運行成本也大大增加。為此，采用一種針對環(huán)網(wǎng)柜及配電設備具有實(shí)時(shí)監測功能的應用系統——基于公有云的用戶(hù)側配電網(wǎng)智能監控系統，通過(guò)實(shí)時(shí)監測保證用電可靠性。

1概述

起于20世紀60年代的電力系統自動(dòng)監控技術(shù)隨著(zhù)微電子、電力電子、抗干擾等新技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計算機和網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的成熟得到了發(fā)展。將設備正常及事故情況下的監測、保護、控制、電力計量等融合在一起，達到高層次、高透明度的良好管理，已成為一種必然趨勢和發(fā)展方向。

210kV配電室遠程在線(xiàn)監控改造技術(shù)方案與施工

2.1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。

2.2通信單元

配電室中采集子節點(diǎn)需要與監控主機進(jìn)行通信，監控主機需要與在上位機系統進(jìn)行通信。在采集子節點(diǎn)與監控主機的通信中，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)通訊方式，使用CC2430通訊模塊。該產(chǎn)品是TI公司（德州儀器）生產(chǎn)的一款專(zhuān)用于IEEE802.15.4和Zigbee協(xié)議通信的模塊。該模塊具有3種休眠模式,從休眠模式轉換到正常模式僅需54us，特別適合要求電池長(cháng)期供電的應用場(chǎng)合。監控主機與上位機系統通信方式主要參考配電室中的集中器的通信方式，一般地上配電室，集中器采用4G方式進(jìn)行通信，而在地下配電室中，采用寬帶網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信。因此對于地上的配電室，監控主機也通過(guò)增加4G通信模塊并安裝有流量的電話(huà)卡實(shí)現與上位機系統的通信；對于地下的配電室，則借用配電室中集中器的網(wǎng)絡(luò )與上位機系統進(jìn)行通信。

2.3監控軟件系統

系統實(shí)現集中監視、測量、控制和管理，事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢(xún)，設備狀態(tài)和參數的查詢(xún)、操作指導等。實(shí)現數據采集與處理、操作控制、人機聯(lián)系、單耗管理、故障追憶及分析、運行報表及負荷曲線(xiàn)自動(dòng)生成、報警處理和歷史事件查詢(xún)等功能。畫(huà)面中都設置了幫助按鈕，點(diǎn)擊幫助按鈕，彈出對整個(gè)畫(huà)面的說(shuō)明及在值班過(guò)程中針對每一配電室應注意的事項。1）遙信、遙測、遙控功能，保障設備安全運行系統實(shí)現遠程控制功能，設備啟停有啟動(dòng)和停機運行提示信息、設備運行標志、現場(chǎng)設備運行指示三重保護，確保安全可靠。實(shí)現了配電設備自診斷功能，包括開(kāi)機自檢、關(guān)機自檢；系統采集到的遙測、遙信信息可作為運行分析、事故追憶的依據；控制操作具有操作權限和安全管理功能，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化管理權限分層制的管理機制，系統自動(dòng)校驗操作者的操作權限及口令，自動(dòng)分配操作者的操作范圍，責任明確；提供遠程集中管理，提升IT運維效率。2）“視頻墻"實(shí)時(shí)監測、直觀(guān)觀(guān)測現場(chǎng)。系統采用“視頻墻"實(shí)時(shí)顯示各配電室運行信息，實(shí)時(shí)監測運行狀況；發(fā)生故障時(shí)，可及時(shí)調度人員進(jìn)行處理，避免由于故障延時(shí)而引發(fā)設備事故。3）梯度預警，自動(dòng)化報警系統設置梯度報警，分為低報警、高報警、低低報警和高高報警。低報警或高報警提示時(shí)，起到了提醒值班員注意的作用；低低報警發(fā)生時(shí)，要求值班人員按照預案采取相應措施，否則將影響生產(chǎn)；高高報警發(fā)生時(shí)，要求值班員立即采取措施，否則將自動(dòng)分閘。4）持續語(yǔ)音播報，人工手動(dòng)消除系統報警方式為持續語(yǔ)音播報和大屏幕及視頻文字顯示，警示操作人員快速、準確找到故障原因，安排人員處理，及時(shí)解除故障；系統要求由值班人員手動(dòng)確認才能取消語(yǔ)音。

2.4數據傳輸端

采用自主研發(fā)的DTU（數據傳輸單元）與云服務(wù)器進(jìn)行通信。DTU工作是基于移動(dòng)/聯(lián)通GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)）信道進(jìn)行傳輸，即移動(dòng)/聯(lián)通為每張SIM（用戶(hù)識別模塊）卡分配1個(gè)號碼，通過(guò)GSM（全球移動(dòng)通信系統）加密技術(shù)攔截第三方的網(wǎng)絡(luò )。其次，DTU傳輸原理采用ModbusRTU協(xié)議，服務(wù)器請求1次數據后，DTU工作1次，只能實(shí)現單向數據傳輸。

2.5自主開(kāi)發(fā)數據遠程傳輸裝置

系統中采用的數據遠程采集傳輸裝置由石家莊公司自主開(kāi)發(fā)，裝置支持多種工業(yè)協(xié)議，具有對下位機的數據采集、暫存、分析、上傳功能，同時(shí)對下位機通訊進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析，設定通訊策略，對通訊超時(shí)進(jìn)行3次通訊嘗試，如果仍然通訊超時(shí)形成通訊報警。該裝置還可以根據設備點(diǎn)檢，定制設備的點(diǎn)檢計劃，對沒(méi)有點(diǎn)檢的設備進(jìn)行強制點(diǎn)檢，沒(méi)有點(diǎn)檢不允許設備運行，另根據用戶(hù)需求可開(kāi)發(fā)多種形式的運行策略。

2.6施工方案

施工采用不停電作業(yè)形式，總施工周期為2天。（1）高、低壓開(kāi)關(guān)柜改造施工1）低壓柜施工。每個(gè)低壓柜加裝一個(gè)采集模塊，開(kāi)關(guān)位置采集直接接入低壓斷路器開(kāi)關(guān)位置輔助觸頭；電壓數據直接由斷路器出線(xiàn)銅排處測量；電流信號由開(kāi)口互感器測量，并進(jìn)行功率計算；溫度采樣探頭直接安裝于刀開(kāi)關(guān)出線(xiàn)銅排處；2）高壓柜施工。高壓柜施工與低壓柜類(lèi)似，每個(gè)高壓柜安裝一個(gè)采集模塊，開(kāi)關(guān)位置采集直接接入高壓斷路器開(kāi)關(guān)位置輔助觸頭；電壓數據直接由斷路器出線(xiàn)銅排處測量；電流信號由開(kāi)口互感器測量。（2）通信機柜安裝施工通信管理單元安裝于通信機柜內，采用4G無(wú)線(xiàn)通信與就地WiFi通信方式，天線(xiàn)放置于低壓柜體外側，長(cháng)度為5m。每個(gè)低（高）壓柜數據采集模塊與通信管理單元間通過(guò)RS485總線(xiàn)連線(xiàn)，通信線(xiàn)選用2×0.75mm2屏蔽線(xiàn)，屏蔽現場(chǎng)電磁環(huán)境帶來(lái)的干擾。每臺低（高）壓柜及通信機柜之間布置柜體出線(xiàn)孔及電纜溝，由抽屜后端出線(xiàn)孔布線(xiàn)，通信電纜不宜過(guò)長(cháng)，且盡量與電源電纜分開(kāi)，以避免不必要的信號干擾。

3安科瑞配電室環(huán)境監控系統

3.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環(huán)境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門(mén)禁監控子系統（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

3.2應用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1實(shí)時(shí)監測

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，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

3.4.2數據查詢(xún)

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設備的運行數據。

3.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

3.4.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

3.4.5實(shí)時(shí)告警

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。

3.4.6歷史事件查詢(xún)

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。 

3.4.7用戶(hù)權限管理

設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

3.4.8網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

3.4.9遙控功能

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。

3.5系統硬件配置

4結語(yǔ)

通過(guò)此次技術(shù)改造，實(shí)現了10kV配電室的遠程在線(xiàn)監控，進(jìn)入無(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. 王君明.電力工程安裝的相關(guān)安全技術(shù)措施分析[J].科技創(chuàng )新導報,2017(34).

2. 岳玉山.10kV配電室遠程在線(xiàn)監控改造技術(shù)方案.

3. 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.