韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

關(guān)鍵詞：高速公路；智慧供配電；電力監控；配電室智能運維托管；安全隱患

0、引言

隨著(zhù)高速公路事業(yè)的不斷發(fā)展和路網(wǎng)的不斷延伸，傳統的管理方式已難以滿(mǎn)足日益增長(cháng)的需求，動(dòng)態(tài)管理和安全隱患預警成為安全監管中的兩大難題。為此，采用智慧配電室系統對配電房變電站內供配電設備進(jìn)行信息化管理，可提高供配電系統的運行管理信息化、自動(dòng)化水平，方便管理人員操作，提高安全保障。

福建省高速公路集團有限公司漳州管理分公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“漳州分公司"）立足實(shí)際，利用現有機電系統資源，構建了一套“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統"取得了良好的效果。

1、背景需求

目前，高速公路存在配電設備分布廣，配電室位置距離機電維護中心較遠，現場(chǎng)無(wú)法做到實(shí)時(shí)值守，設備故障響應慢，檢修及監測數據無(wú)法有效完整存檔，安全隱患及信息數據無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸等問(wèn)題。特別現有的配電室運維，仍然采用傳統的管理方式，人員巡視、手工記錄運行數據，長(cháng)期統計及分析，無(wú)法進(jìn)行深化管理。

同時(shí)，缺乏專(zhuān)業(yè)的電力運維人員，如果一旦發(fā)生故障將導致供電中斷，并且在短時(shí)間內無(wú)法恢復正常，造成無(wú)法預料的財產(chǎn)損失甚至安全事件發(fā)生，后果不堪設想。

此外，由于運行的變壓器有防護外殼相對封閉，且地方狹窄散熱有限，它的負荷情況、運行聲響等都不易觀(guān)察，很難及時(shí)發(fā)現安全隱患，存在一定的安全風(fēng)險。

隨著(zhù)電力自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)能源管理等理念被認可，管理模式由“大而全"的粗擴模式轉向更專(zhuān)業(yè)、更精細化的管理。為此，漳州分公司對“一站式、全托管"物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統構建進(jìn)行初步研究，通過(guò)“配電室智能運維服務(wù)平臺"對配電房設備的運行狀態(tài)以及用電負荷情況進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)集中監控，改變了傳統有人值守的電力運維方式。通過(guò)該系統的構建，不但可以降低企業(yè)用電成本，提升電力設備的管理水平，保障用電可靠性，還可以提升用戶(hù)電力設備的運維管理水平，實(shí)現電力監控的自動(dòng)化、集中化和智能化管理，及配電網(wǎng)設備全生命周期管理，將被動(dòng)搶修轉變?yōu)樵O備運行狀態(tài)全程監控的先進(jìn)管理模式。

2、平臺架構

“配電室智能運維托管服務(wù)平臺"，通過(guò)一體化運維平臺改變傳統有人值守的電力運維方式，降低企業(yè)用電成本，提高設備維護水平，保障用電可靠性，滿(mǎn)足配電室監控要求及無(wú)人值守需求。實(shí)現了配電室24小時(shí)線(xiàn)上平臺實(shí)時(shí)數據監測及分析，事件觸發(fā)提醒報警推送WEB端及手機端。

“配電室智能運維托管服務(wù)平臺"采用分布式和模塊化架構，配電室監控系統分層分布式結構，即設備層、傳輸層、應用層，如圖1所示。

1.設備層

設備層是數據采集終端，主要由智能監測終端和通訊網(wǎng)關(guān)設備組成。這些監測設備將電氣量數據通過(guò)采集總線(xiàn)（RS-485通信總線(xiàn)、LORA/WIFI無(wú)線(xiàn)通信等）傳輸到網(wǎng)絡(luò )傳輸層，網(wǎng)絡(luò )傳輸層對智能儀表進(jìn)行數據采集后，直接經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò )上傳到數據中心，不經(jīng)由中間設備，以確保系統的穩定可靠。主要是對以下設備進(jìn)行采集。

（1）低壓配電柜。在不停電的情況下，對原有低壓配電柜每個(gè)回路加裝智能終端采集裝置，監測每一回路的電流電壓等電量參數。主要在系統平臺上顯示每個(gè)回路的實(shí)時(shí)運行參數，實(shí)現回路負載越限告警，并可調用歷史數據，展示運行數據曲線(xiàn)圖，生成數據報等。

（2）10kV高壓柜。在不停電的情況下，對環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)、出線(xiàn)回路加裝智能終端采集裝置，監測高壓環(huán)網(wǎng)柜的三相電壓、三相電流、頻率、功率因數、功率、電能等遙測數據。

（3）變壓器。利用原有變壓器自帶的溫控儀，通過(guò)485/WIFI轉換器傳輸數據，監測變壓器運行狀況，實(shí)現超溫報警、越限告警等。

（4)UPS不間斷電源。通過(guò)智能數據接口開(kāi)發(fā)，與UPS本地監控裝置直接實(shí)現互聯(lián)互通，采集UPS監控裝置的數據，系統平臺遠程實(shí)時(shí)監測不間斷電源的輸出電壓、蓄電池電壓、蓄電池電流、蓄電池內阻等工作參數數據。實(shí)現輸出過(guò)電壓、欠電壓、裝置失電、絕緣下降、系統接地故障報警等。

（5）柴油發(fā)電機。柴油發(fā)電機智能化采集可對柴油機發(fā)電控制柜的綜保進(jìn)行數據采集，對設備進(jìn)行監測。目前可對發(fā)電機電流、電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、水箱狀態(tài)、油溫狀態(tài)、油壓狀態(tài)、轉速狀態(tài)、功率狀態(tài)、及其他電量參數進(jìn)行數據采集，具體數據采集結果在現場(chǎng)確認。

（6）隧道風(fēng)機。隧道通風(fēng)系統監測內風(fēng)機軟啟動(dòng)柜中設置帶有DI/DO信號的電量參數采集智能表，并將風(fēng)機正轉、反轉、停止等信號接入所設置的網(wǎng)關(guān)中，實(shí)現對每組風(fēng)機的運轉狀態(tài)、電量參數的監測。

（7）視頻監控。配電房使用監控攝像機進(jìn)行監管，可減少人員的現場(chǎng)巡查頻次，達到實(shí)時(shí)巡視的等同效果。同時(shí)結合智能化系統平臺，對監控區域及預警信息進(jìn)行復核，提前制定預案。

2.網(wǎng)絡(luò )傳輸層

網(wǎng)絡(luò )傳輸層主要包括智能網(wǎng)關(guān)等，通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)通道將數據進(jìn)行上傳及下達指令。

3.監控應用層

監控應用層采用了綜合能源信息服務(wù)有限公司開(kāi)發(fā)的“配電室智能運維托管服務(wù)平臺"，將配電室所有數據的存儲、電力運行狀況的顯示、控制指令的下達均通過(guò)該部分完成。由路網(wǎng)中心對多個(gè)配電室實(shí)行遠程、集中監控，當值班人員通過(guò)登陸WEB頁(yè)面或手機APP或微信小程序對配電室所有運行的情況實(shí)時(shí)監視。配電室實(shí)現了“無(wú)人值班"或“少人值班"，同時(shí)承擔了日常巡檢、清掃檢查、電氣預防性試驗及設備改造、應急搶修工作等。該平臺架構合理，功能強大，協(xié)議開(kāi)放，兼容性好，是一個(gè)集成度高、技術(shù)含量高、可靠性高的系統，既可以在PC上使用，也可以支持手機APP。

3、主要創(chuàng )新點(diǎn)

“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統"與傳統管理方式相比具有如下優(yōu)勢。

1.云端服務(wù)部署

該平臺架構采用公用云服務(wù)資源部署，用戶(hù)無(wú)需增加服務(wù)器及軟件相關(guān)投入，節約用戶(hù)硬件設備成本及相關(guān)設備維護成本，建立長(cháng)效云端服務(wù)機制。

2.支持多種終端訪(fǎng)問(wèn)

用戶(hù)通過(guò)IP瀏覽方式登錄云端系統，可采用PC、平板電腦、手機等移動(dòng)終端進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，下載或打印對應數據報表或賬單報表，方便企業(yè)報表管理。

3.基于產(chǎn)品優(yōu)勢和成熟的工程技術(shù)

在終端自動(dòng)化改造過(guò)程中，基于不停電改造原則，全部采用無(wú)線(xiàn)通訊方式，大大縮短了部署周期，減少了改造過(guò)程中對用戶(hù)正常用電的影響。

4.兼容能力強

通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)，接入不同廠(chǎng)家的智能監控設備。

5.優(yōu)化用電效率

以電能計量監測為基礎,分為數據采集層、網(wǎng)絡(luò )通信層、中心管理層,對用電能耗進(jìn)行大數據的的長(cháng)期跟蹤分析,為設備使用單位提供降低用電能耗的決策依據。針對不同企業(yè)和客戶(hù),結合其不同的運行管理需求制定不同的方案,監管能源消耗，發(fā)現能源浪費，減少能源成本。

6.智能云平臺管控

通過(guò)智能云平臺有效將巡檢設備、電網(wǎng)資源、人巡成果統一管控，避免人工巡檢存在的無(wú)法及時(shí)有效發(fā)現隱患同時(shí)無(wú)法準確判斷故障的短板，充分發(fā)揮云平臺大數據分析整合的優(yōu)勢

4、實(shí)施成效

通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統"在漳州高速的具體應用實(shí)踐，其在技術(shù)和管理上不斷做出調整和推陳出新，歷經(jīng)一年的測試、磨合，已具備了較好的穩定性、可靠性互動(dòng)性和實(shí)用性等特點(diǎn)。在幾次重大設備故障處置過(guò)程中，該系統都扮演了重要角色。從長(cháng)遠來(lái)看，不僅有利于企業(yè)發(fā)展，還能帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟、社會(huì )效益。

1.動(dòng)態(tài)管理水平得到提升

該系統通過(guò)了專(zhuān)業(yè)的模型結構、數據整理分析、專(zhuān)業(yè)化運維巡檢;通過(guò)了科學(xué)化、專(zhuān)業(yè)化管理，保障設備安全經(jīng)濟運行,延長(cháng)了設備使用年限,減少設備投資;規范化進(jìn)行設備管理通過(guò)實(shí)時(shí)數據監測，對電流電壓偏高或偏低、功率因數偏低、設備異常報警等現象及時(shí)采取技術(shù)手段,保證用電質(zhì)量。

2.設備安全運行得到保障

通過(guò)實(shí)施“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統",實(shí)現低壓回路的數據采集工作,能夠及時(shí)發(fā)現并且消除設備安全隱患,有效防止設備處于不安全運行狀態(tài);分析后臺監控數據,掌握設備運行狀態(tài)，避免過(guò)負荷等情況發(fā)生,有效保障設備安全運行。

3.經(jīng)濟效益顯著(zhù)提高

通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統"進(jìn)行數據整理分析,能了解設備運行情況,及時(shí)采取技術(shù)手段，延長(cháng)設備使用年限,減少設備投資;調整并平衡三相負荷,實(shí)現了節能減耗及經(jīng)濟效益顯著(zhù)的目的。

5、安科瑞配電室環(huán)境監控系統

5.1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）。

5.2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。

5.3系統結構

5.4系統功能

5.4.1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。

5.4.2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。

5.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

5.4.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

5.4.5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。

5.4.6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。 

5.4.7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。

5.4.8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。

5.4.9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。

5.5系統硬件配置

6、結語(yǔ)

目前，“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統"已處于應用推廣階段,雖然在數據采集、平臺兼容性等方面仍有問(wèn)題待解決，但隨著(zhù)電力自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展和管理體制的不斷完善，這些問(wèn)題都將迎刃而解。相關(guān)部門(mén)將繼續充分發(fā)揮高速公路的資源優(yōu)勢，對系統進(jìn)行進(jìn)一步完善，減少因突發(fā)事件造成的人民生命財產(chǎn)損失,提升高速公路管理水平,讓高速公路更好地服務(wù)于社會(huì )。

參考文獻

[1]吳珠森.基于物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統構建.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版