安科瑞 顧城

摘 要：介紹了建筑智能配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析了智能配網(wǎng)系統(tǒng)的組成部分。提出建筑智能配網(wǎng)系統(tǒng)可對各變電所的設(shè)備狀況與運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握配電房的運(yùn)行情況。提高配電的運(yùn)維管理水平。

關(guān)鍵詞：智能配網(wǎng)；電力監(jiān)控運(yùn)維自動(dòng)化系統(tǒng)；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；云平臺

0 引 言

大型建筑變電所、配電房數(shù)量較多，分布區(qū)域廣，配電運(yùn)維部門人員對配電房的運(yùn)維管理基本停留在傳統(tǒng)的定期巡視、周期性檢修、故障搶修模式，對配電房內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀況無法實(shí)時(shí)監(jiān)測，可能導(dǎo)致事故影響擴(kuò)大，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和巨大停電影響。

在目前運(yùn)維管理模式下，停電故障發(fā)生后配電搶修人員要依據(jù)電話報(bào)修的信息初步確定故障點(diǎn)，開展故障查找和定位判斷，制定搶修方案后再安排故障區(qū)域停電隔離操作，才能開展現(xiàn)場搶修。實(shí)際情況是無法準(zhǔn)確獲取故障信息，從而無法制定準(zhǔn)確完備的搶修方案。

另外，配電房無人值守，盜竊、非法侵入造成故障或事故的情況時(shí)有發(fā)生。季節(jié)環(huán)境變化和惡劣氣候影響造成配電房的環(huán)境溫／濕度變化，目前定期巡視的管理模式根本無法滿足要求。

1智能配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一套數(shù)據(jù)可視化的智能配網(wǎng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)樓宇變電所數(shù)據(jù)可視化、監(jiān)控自動(dòng)化。根據(jù)變電所電力系統(tǒng)架構(gòu)及供電拓?fù)洳贾茫饕杉麄€(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析后提供給用戶管理使用；客戶端通過計(jì)算機(jī)、移動(dòng)APP等終端設(shè)備訪問系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控及運(yùn)營維護(hù)。平臺層架構(gòu)如圖1所示。

1．1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)不間斷地采集電量參數(shù)、斷路器開關(guān)量、異常報(bào)警信號、保護(hù)動(dòng)作信息、時(shí)間順序記錄信息、保護(hù)裝置工作狀態(tài)等信號。

(2)完整的冗余結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣化可滿足不同的系統(tǒng)要求，如單服務(wù)器單／雙網(wǎng)、多服務(wù)器單／雙網(wǎng)、主備服務(wù)器單／雙網(wǎng)。

(3)監(jiān)測配電回路各參數(shù)信息。對機(jī)房進(jìn)水、短路等故障及時(shí)報(bào)警，通過預(yù)設(shè)的報(bào)警方式自動(dòng)通知維護(hù)或管理人員及時(shí)處理。

(4)移動(dòng)客戶端遠(yuǎn)程操作功能。可旋轉(zhuǎn)攝像頭進(jìn)行視角矯正，以便對現(xiàn)場狀況進(jìn)行視頻監(jiān)控。

(5)部分重要變電所、重要回路采用三維建模技術(shù)，將區(qū)域、設(shè)備、儀表、線路進(jìn)行系統(tǒng)仿真模擬，以動(dòng)態(tài)效果等方式將設(shè)備重要電氣參數(shù)、運(yùn)行工況等數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化顯示。

(6)建立“線上云平臺+線下配電運(yùn)維"一站式服務(wù)模式。

1．2設(shè)計(jì)原則

智能配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循性能穩(wěn)定可靠、分層分布、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，并綜合考慮施工、維護(hù)及操作等綜合因素。

(1)穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有較高的可靠性和抗干擾能力，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能。

(2)分層分布式。對于各區(qū)供配電自動(dòng)化建設(shè)，宜推行分層分布式系統(tǒng)，充分應(yīng)用現(xiàn)場總線等通信技術(shù)解決樓宇內(nèi)數(shù)據(jù)交換問題。

(3)經(jīng)濟(jì)實(shí)用。充分考慮用戶實(shí)際需要和信息技術(shù)發(fā)展趨勢，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計(jì)選用功能適合現(xiàn)場情況、符合用戶要求的系統(tǒng)配置方案，以便節(jié)約工程投資，同時(shí)保證系統(tǒng)功能實(shí)施的需求。

2智能配網(wǎng)系統(tǒng)組成

智能配網(wǎng)系統(tǒng)軟件主要滿足監(jiān)控平臺的通信、數(shù)據(jù)采集、智能分析等業(yè)務(wù)需求，為監(jiān)控平臺提供數(shù)據(jù)支撐，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控平臺對視頻、門禁、SCADA、安防等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并滿足數(shù)據(jù)的智能分析要求。

智能配網(wǎng)系統(tǒng)包含配電動(dòng)態(tài)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)及移動(dòng)APP客戶端5部分。

2．1 電力監(jiān)控運(yùn)維自動(dòng)化系統(tǒng)

電力監(jiān)控運(yùn)維自動(dòng)化系統(tǒng)的整體規(guī)劃將對電力系統(tǒng)相關(guān)的各個(gè)方面、層次及各種正面的促進(jìn)因素和負(fù)面的限制因素進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，從全局的視角出發(fā)，對電力供應(yīng)進(jìn)行全面監(jiān)控，指導(dǎo)日常運(yùn)維及故障搶修工作，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定、可靠。

管理中心設(shè)在中心變電所值班室，接收各個(gè)區(qū)域配電房的數(shù)據(jù)。各區(qū)域子站通過Modbus RTU、IP等接口獲取多功能電力儀表、微機(jī)綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀、直流屏、母排溫度、環(huán)境溫／濕度等電力系統(tǒng)運(yùn)行及環(huán)境數(shù)據(jù)，通過電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測剩余電流情況，通過視頻監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測變電所運(yùn)行及周遭環(huán)境變化情況，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至管理中心。

各變電所進(jìn)線柜配置多功能電力儀表，通過通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵進(jìn)線回路的運(yùn)行電力參數(shù)的高可靠性采集，其他饋線回路及相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)通過通信管理機(jī)采集。

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。利用就地安裝智能測控裝置，使用交流采樣技術(shù)實(shí)時(shí)采集每條回路的電壓、電流等電量參數(shù)；不間斷地采集斷路器開關(guān)量、異常報(bào)警信號和非電量等信號；采集保護(hù)動(dòng)作信息、事件順序記錄信息、保護(hù)裝置工作狀態(tài)等信號。提供不同種類通信協(xié)議，支持IEC 870-5—101、IEC 870-5-104、IEC 870-5-103、Modbus、DLT645、OPC Server／Client協(xié)議等。系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)可以快速新增協(xié)議和通信介質(zhì)，支持其他非標(biāo)廠家規(guī)約的接入，實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、裝置復(fù)歸、參數(shù)召喚下裝、裝置遠(yuǎn)程維護(hù)等功能，保證大量設(shè)備和第三方系統(tǒng)的接人。

(2)環(huán)境監(jiān)測及安防。提供變電站、各設(shè)備區(qū)整體的環(huán)境信息，對變壓器、運(yùn)行設(shè)備等主要室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測變電所、配電房周界區(qū)域。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)紅外防盜、溫／濕度、煙感、漏水監(jiān)測、門磁、現(xiàn)場警笛報(bào)警、遠(yuǎn)程控制及空調(diào)和風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)等功能。

(3)三維模型信息化。對重要變電所、重要回路采用三維建模技術(shù)將區(qū)域、設(shè)備、儀表、線路進(jìn)行模擬，以動(dòng)態(tài)效果、原理動(dòng)畫的方式將設(shè)備重要電氣參數(shù)、運(yùn)行工況等數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化顯示；系統(tǒng)發(fā)生重要告警時(shí)，可根據(jù)空間位置直觀迅速進(jìn)行故障定位；三維動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的仿真模擬以互動(dòng)方式對各個(gè)變電所和配電回路進(jìn)行漫游、巡檢。

2．2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

在變電所有可能導(dǎo)致火災(zāi)隱患的配電回路中配置安裝測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，并且在每個(gè)回路的每個(gè)相線配置溫度傳感器，另外在三相回路中安裝匹配的剩余電流互感器，便于隨時(shí)監(jiān)測用電回路溫度、電流變化信息，及時(shí)上傳用電信息給上層設(shè)備。各變電所區(qū)域子站均設(shè)置自成體系的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，值班人員除了通過管理中心設(shè)置的電氣火災(zāi)監(jiān)視計(jì)算機(jī)圖文系統(tǒng)掌握整個(gè)供電系統(tǒng)剩余電流情況外，也通過云平臺的巡檢下單，在巡檢到各個(gè)變電所時(shí)通過電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)對變電所剩余電流情況進(jìn)行更深的檢視。如有異常情況，立刻觸發(fā)聲光報(bào)警，通知運(yùn)維工作人員及時(shí)做出反應(yīng)。

2．3可視化輔助運(yùn)維系統(tǒng)

可視化輔助運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對配電房的24 h監(jiān)控，電力運(yùn)維人員可遠(yuǎn)程了解配電室設(shè)備情況；故障視頻錄像實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)快速響應(yīng)抓拍故障設(shè)備。

(1)在各個(gè)變電所中心安置一臺3600可旋轉(zhuǎn)紅外數(shù)字高清球機(jī)，便于實(shí)時(shí)查看每個(gè)變電所環(huán)境；沿每排配電柜后側(cè)方向安置一臺數(shù)字高清槍式攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控配電箱。

(2)箱式變電站外圍根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置數(shù)字紅外高清槍式攝像機(jī)，箱式變電站內(nèi)部設(shè)置一臺紅外數(shù)字半球型攝像機(jī)，隨時(shí)監(jiān)控各個(gè)箱式變電站內(nèi)外的環(huán)境情況；出現(xiàn)隱情時(shí)工作人員做出及時(shí)反應(yīng)，后續(xù)工作人員可查看、調(diào)取圖像信息，分析事故原因。

(3)視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)接人交換機(jī)，再將數(shù)據(jù)通過光纖雙環(huán)網(wǎng)上傳至中心變電所視頻監(jiān)控NVR主機(jī)，調(diào)整各個(gè)視頻監(jiān)控?cái)z像頭的方向，確保畫面采集的準(zhǔn)確性，并調(diào)節(jié)視頻清晰度。

(4)視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)，設(shè)置相應(yīng)網(wǎng)關(guān)和防火墻，確保智慧云平臺系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)訪問視頻圖像信息，并且設(shè)立賬戶和密碼，分配用戶權(quán)限，保證移動(dòng)客戶端訪問的合法身份。

(5)可視化智能巡檢。通過三維空間定位，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、管道、儀表取樣點(diǎn)及隱蔽工程信息可視化，將傳統(tǒng)運(yùn)行人員的操作界面在物理維度上延展，共享智能巡檢系統(tǒng)的現(xiàn)場信息，可體驗(yàn)邏輯操作場景與實(shí)際物理場景信息互動(dòng)。借助圖像識別與無線通信技術(shù)，實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)缺陷管理數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的智能巡檢與自動(dòng)缺陷管理。借助設(shè)備與人員定位，可實(shí)現(xiàn)智能安防和區(qū)域拒止等智能管理功能。

2．4移動(dòng)APP應(yīng)用

云平臺層存儲大數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，對設(shè)備運(yùn)行趨勢進(jìn)行分析，提前發(fā)現(xiàn)本地配電系統(tǒng)故障，并把預(yù)判信息推送用戶，使用戶提前掌握可能的故障和處理方案，保證建筑樓宇的用電安全。

云平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測和平臺預(yù)警功能如下：

(1)構(gòu)建多維預(yù)警體系，提高安全運(yùn)行保障。

(2)替代人力巡檢，實(shí)現(xiàn)少人及無人值守，降低人力成本，綜合效益高。

(3)人員全維度、無sj管理，專家資源復(fù)用，管理水平高。

(4)以大數(shù)據(jù)為支撐，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、運(yùn)維管理、服務(wù)搶修一體化。

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

3.1簡介

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)了智能開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運(yùn)行監(jiān)控、母線測溫監(jiān)測、電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門禁、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，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

3.2系統(tǒng)功能

3.2.1 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。

3.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測

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。

3.2.3 數(shù)據(jù)查詢

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)。

3.2.4曲線查詢

在曲線查詢界面，可以直接查看遙測參量曲線，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線。

3.2.5運(yùn)行報(bào)表

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

3.2.6實(shí)時(shí)告警

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潆娛覝囟取穸取⒂泻怏w、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：

3.2.7 歷史事件查詢

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)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.2.8 用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(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)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、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。

3.2.9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)。可在線診斷設(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。

3.2.10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。

3.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型

4 結(jié) 語

智能配網(wǎng)系統(tǒng)能提高配電的運(yùn)維管理水平和搶修效率，對各變電所的設(shè)備狀況與運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握配電房的運(yùn)行情況，及時(shí)對發(fā)生的問題做出應(yīng)對。智能配網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究有利于提高變電所的安全運(yùn)行水平，同時(shí)也是國家未來電網(wǎng)智能配網(wǎng)發(fā)展方向。