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浅谈物联网高速公路智慧配电室系统构建方案

刘细凤

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

关键词:高速公路;智慧供配电;电力监控;配电室智能运维托管;安全隐患

0、引言

随着高速公路事业的不断发展和路网的不断延伸,传统的管理方式已难以满足日益增长的需求,动态管理和安全隐患预警成为安*全*监*管中的两大难题。为此,采用智慧配电室系统对配电房变电站**配电设备进行信息化管理,可提高供配电系统的运行管理信息化、自动化水平,方便管理人员操作,提高安全保障。

福建省高速公路集团有限公司漳州管理分公司(以下简称“漳州分公司”)立足实际,利用现有机电系统资源,构建了一套“物联网高速公路智慧配电室系统"取得了良好的效果。

1、背景需求

目前,高速公路存在配电设备分布广,配电室位置距离机电维护中*心较远,现场无法做到实时值守,设备故障响应慢,检修及监测数据无法有·效完整存档,安全隐患及信息数据无法实时传输等问题。特别现有的配电室运维,仍然采用传统的管理方式,人员巡视、手工记录运行数据,长期统计及分析,无法进行深化管理。

同时,缺乏专·业的电力运维人员,如果一旦发生故障将导致供电中断,并且在短时间内无法恢复正常,造成无法预料的财产损失甚至安全事件发生,后果不堪设想。

此外,由于运行的变压器有防护外壳相对封闭,且地方狭窄散热有限,它的负荷情况、运行声响等都不易观察,很难及时发现安全隐患,存在一定的安全风险。

随着电力自动化技术的进步,企业能源管理等理念被认可,管理模式由“大而全”的粗扩模式转向更专·业、更精细化的管理。为此,漳州分公司对“一站式、全托管”物联网高速公路智慧配电室系统构建进行初步研究,通过“配电室智能运维服务平台”对配电房设备的运行状态以及用电负荷情况进行远程实时集中监控,改变了传统有人值守的电力运维方式。通过该系统的构建,不但可以降低企业用电成本,提升电力设备的管理水平,保障用电可靠性,还可以提升用户电力设备的运维管理水平,实现电力监控的自动化、集中化和智能化管理,及配电网设备全生命周期管理,将被动抢修转变为设备运行状态全程监控的先进管理模式。

2、平台架构

“配电室智能运维托管服务平台”,通过一*体*化运维平台改变传统有人值守的电力运维方式,降低企业用电成本,提高设备维护水平,保障用电可靠性,满足配电室监控要求及无人值守需求。实现了配电室24小时线上平台实时数据监测及分析,事件触发提醒报·警推送WEB端及手机端。

“配电室智能运维托管服务平台”采用分布式和模块化架构,配电室监控系统分层分布式结构,即设备层、传输层、应用层,如图1所示。

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1.设备层

设备层是数据采集终端,主要由智能监测终端和通讯网关设备组成。这些监测设备将电气量数据通过采集总线(RS-485通信总线、LORA/WIFI无线通信等)传输到网络传输层,网络传输层对智能仪表进行数据采集后,直接经由传输网络上传到数据中*心,不经由中间设备,以确保系统的稳定可靠。主要是对以下设备进行采集。

(1)低压配电柜。在不停电的情况下,对原有低压配电柜每个回路加装智能终端采集装置,监测每一回路的电流电压等电量参数。主要在系统平台上显示每个回路的实时运行参数,实现回路负载越限告警,并可调用历史数据,展示运行数据曲线图,生成数据报等。

(2)10kV高压柜。在不停电的情况下,对环网柜进、出线回路加装智能终端采集装置,监测高压环网柜的三相电压、三相电流、频率、功率因数、功率、电能等遥测数据。

(3)变压器。利用原有变压器自带的温控仪,通过485/WIFI转换器传输数据,监测变压器运行状况,实现超温报·警、越限告警等。

(4)UPS不间断电源。通过智能数据接口开发,与UPS本地监控装置直接实现互联互通,采集UPS监控装置的数据,系统平台远程实时监测不间断电源的输出电压、蓄电池电压、蓄电池电流、蓄电池内阻等工作参数数据。实现输出过电压、欠电压、装置失电、绝缘下降、系统接地故障报·警等。

(5)柴油发电机。柴油发电机智能化采集可对柴油机发电控制柜的综保进行数据采集,对设备进行监测。目前可对发电机电流、电压、开关状态、水箱状态、油温状态、油压状态、转速状态、功率状态、及其他电量参数进行数据采集,具体数据采集结果在现场确认。

(6)隧·道风机。隧·道通风系统监测内风机软启动柜中设置带有DI/DO信号的电量参数采集智能表,并将风机正转、反转、停止等信号接入所设置的网关中,实现对每组风机的运转状态、电量参数的监测。

(7)视·频监控。配电房使用监控摄像机进行监管,可减少人员的现场巡查频次,达到实时巡视的等同效果。同时结合智能化系统平台,对监控区域及预警信息进行复核,提前制定预案。

2.网络传输层

网络传输层主要包括智能网关等,通过专网通道将数据进行上传及下达指令。

3.监控应用层

监控应用层采用了综合能源信息服务有限公司开发的“配电室智能运维托管服务平台”,将配电室所有数据的存储、电力运行状况的显示、控制指令的下达均通过该部分完成。由路网中*心对多个配电室实行远程、集中监控,当值班人员通过登·陆WEB页面或手机APP或微信小程序对配电室所有运行的情况实时监视。配电室实现了“无人值班”或“少人值班”,同时承担了日常巡检、清扫检查、电气预防性试验及设备改造、应急抢修工作等。该平台架构合理,功能强大,协议开·放,兼容性好,是一个集成度高、技术含量高、可靠性高的系统,既可以在PC上使用,也可以支持手机APP。

3、主要创新点

“物联网高速公路智慧配电室系统”与传统管理方式相比具有如下优势。

1.云端服务部署

该平台架构采用公用云服务资源部署,用户无需增加服务器及软件相关投入,节约用户硬件设备成本及相关设备维护成本,建立长效云端服务机制。

2.支持多种终端访问

用户通过IP浏览方式登录云端系统,可采用PC、平板电脑、手机等移动终端进行访问,下载或打印对应数据报表或账单报表,方便企业报表管理。

3.基于产品优势和成熟的工程技术

在终端自动化改造过程中,基于不停电改造原则,全部采用无线通讯方式,大大缩短了部署周期,减少了改造过程中对用户正常用电的影响。

4.兼容能力强

通过智能网关,接入不同厂家的智能监控设备。

5.优化用电效率

以电能计量监测为基础,分为数据采集层、网络通信层、中*心管理层,对用电能耗进行大数据的的长期跟踪分析,为设备使用单位提供降低用电能耗的决策依据。针对不同企业和客户,结合其不同的运行管理需求制定不同的方案,监管能源消耗,发现能源浪费,减少能源成本。

6.智能云平台管控

通过智能云平台有·效将巡检设备、电网资源、人巡成果统一管控,避免人工巡检存在的无法及时有·效发现隐患同时无法准确判断故障的短板,充分发挥云平台大数据分析整合的优势

4、实施成效

通过“物联网高速公路智慧配电室系统”在漳州高速的具体应用实践,其在技术和管理上不断做出调整和推陈出新,历经一年的测试、磨合,已具备了较好的稳定性、可靠性互动性和实用性等特点。在几次重大设备故障处置过程中,该系统都扮演了重要角色。从长远来看,不仅有利于企业发展,还能带来显著的经济、社会效益。

1.动态管理水平得到提升

该系统通过了专·业的模型结构、数据整理分析、专·业化运维巡检;通过了科学化、专·业化管理,保障设备安全经济运行,延长了设备使用年限,减少设备投资;规范化进行设备管理通过实时数据监测,对电流电压偏高或偏低、功率因数偏低、设备异常报·警等现象及时采取技术手段,保证用电质量。

2.设备安全运行得到保障

通过实施“物联网高速公路智慧配电室系统”,实现低压回路的数据采集工作,能够及时发现并且消除设备安全隐患,有·效防止设备处于不安全运行状态;分析后台监控数据,掌握设备运行状态,避免过负荷等情况发生,有·效保障设备安全运行。

3.经济效益显著提高

通过“物联网高速公路智慧配电室系统”进行数据整理分析,能了解设备运行情况,及时采取技术手段,延长设备使用年限,减少设备投资;调整并平衡三相负荷,实现了节能减耗及经济效益显著的目的。

5、安科瑞配电室环境监控系统

5.1概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视·频监控子系统(云台球机、*机)、环境监测子系统(温度、湿度、水浸、烟感)、控制子系统(灯光、空调、除·湿·机、风机、水泵)、门禁监控子系统(读卡器、开门按钮、磁力锁)、安防监控子系统(双鉴检·测·器)。

5.2应用场所

适用于轨道交通,工业,建筑,学校,商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

5.3系统结构

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5.4系统功能

5.4.1实时监测

能够显示配电室设备的运行状态,实时监测配电室环境参数信息,实时显示有关故障、告警等信息。

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5.4.2数据查询

在人机界面中,可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

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5.4.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

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5.4.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

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5.4.5实时告警

具有实时告警功能,系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

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5.4.6历史事件查询

能够对产生的所有事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。 

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5.4.7用户权限管理

设置了用户权限管理功能,可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

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5.4.8网络拓扑图

支持实时监视并诊断各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构。

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5.4.9遥控功能

可以对整个配电系统范围内的设备进行远·程·遥·控操作。

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5.5系统硬件配置

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6、结语

目前,“物联网高速公路智慧配电室系统”已处于应用推广阶段,虽然在数据采集、平台兼容性等方面仍有问题待解决,但随着电力自动化技术的飞速发展和管理体制的不断完善,这些问题都将迎刃而解。相关部门将继续充分发挥高速公路的资源优势,对系统进行进一步完善,减少因突发事件造成的人·民生命财产损失,提升高速公路管理水平,让高速公路更好地服务于社会。

参考文献

[1]吴珠森.基于物联网高速公路智慧配电室系统构建.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版

作者简介:
刘细凤,女,本科 安科瑞电气股份有限公司,主要研究方向为智能电网供配电Email: 2880157866@qq.com手机:18702111750QQ:2880157866/2881392119
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