基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化配電反的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
李茫茫
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：何為物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名簡稱為IoT。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的誕生，不再將信息的交互局限在人與物或人與人之間，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，信息的交互延伸拓展到了物與物之間。網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本，另一方面也可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動力，我國也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究，工業(yè)和信息化部匯通相關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面正在開展研究，從1990年開始物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的初露端倪到2009年得到國家領(lǐng)導(dǎo)人的重視，“感知中國”的講話把我國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用開發(fā)推向了高潮，通過十幾年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國作為一個(gè)新經(jīng)濟(jì)增張點(diǎn)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，具有良好的市場效益，從而推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；配電房
1傳統(tǒng)配電房存在的問題
傳統(tǒng)配電房設(shè)備數(shù)量大，分布廣，設(shè)備優(yōu)劣不齊，管理的難度大的問題隨之出現(xiàn)，在人力成本昂貴的時(shí)代，傳統(tǒng)的配電房巡檢模式難以滿足運(yùn)營的要求，配電房的智能化改造成為了必然。雖然進(jìn)十幾年來我國的配電自動化技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，配電房建設(shè)也由原先的傳統(tǒng)方式向著智能化發(fā)展，但是同時(shí)，配電房自動化系統(tǒng)也存在著諸多問題：1.系統(tǒng)功能單一，目前的系統(tǒng)功能主要集中在遠(yuǎn)程操作，故障告警，無法提供能耗分析，電子設(shè)備臺賬等功能。2.系統(tǒng)集成存在信息孤島，配電房系統(tǒng)信息互通存在很大的難度，針對大型企業(yè)則需要進(jìn)行較大的施工改動，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)集中式系統(tǒng)也存在著信息流擁擠，節(jié)點(diǎn)故障會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作等缺點(diǎn)。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)開放性差，功能擴(kuò)展難，不同系統(tǒng)的對接難度較大。4.現(xiàn)有的計(jì)量自動化系統(tǒng)智能對主變的出線電流進(jìn)行監(jiān)控，沒有對低壓出現(xiàn)電流進(jìn)行監(jiān)控，因此無法有效地了解低壓負(fù)荷的分布情況。5.現(xiàn)有變配電人員對配變運(yùn)行狀態(tài)分析方面存在諸多不足，不便于配電房的運(yùn)行管理與維護(hù)。
2智能化配電房的優(yōu)勢
智能化配電房的建設(shè)將整合電力SCADA系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，安防系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)，線路監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)等，更安全，更智能的電力供應(yīng)提供保障，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，將配電房的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以達(dá)到更安全，更少人，更經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。同時(shí)結(jié)合GIS系統(tǒng)，利用電子地圖及衛(wèi)星影像圖為背景，繪制配電房的分布圖，通過電力SCADA系統(tǒng)將實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)與對應(yīng)的電房和低壓線路相關(guān)聯(lián)，通過線條顏色的變化直觀地反應(yīng)異常的運(yùn)行數(shù)據(jù)。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)及安防系統(tǒng)的接入，保障了配電房內(nèi)環(huán)境問題，監(jiān)測設(shè)備的異常狀態(tài)，便于集中監(jiān)控、集中管理、集中維護(hù)。線路監(jiān)控系統(tǒng)通過簡易的貼片燈方式反饋線路當(dāng)前的溫度，針對重要部位及電纜頭等位置監(jiān)控，在發(fā)生故障問題之前
及時(shí)反饋，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。結(jié)合電力SCADA系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，包括同比，環(huán)比分析，掌握用戶的用電變化趨勢，結(jié)合天氣等因素，準(zhǔn)確預(yù)測下個(gè)月的用電情況，提出合理的需量申報(bào)建議，避免額外的用電支出。
3智能化配電房的組成結(jié)構(gòu)
配電房智能化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成由站控控制層，通訊網(wǎng)絡(luò)層，現(xiàn)場控制層三層結(jié)構(gòu)組成，站控控制層由現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程集中值班系統(tǒng)和移動端系統(tǒng)共同組成，現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)由本地值班人員監(jiān)控，本地系統(tǒng)可以由一個(gè)工作人員同時(shí)監(jiān)控三至五的配電房，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)對系統(tǒng)告警進(jìn)行處理，包括告警點(diǎn)故障查看，確認(rèn)故障緊急程度，分批下發(fā)處理工單，遠(yuǎn)程集中值班系統(tǒng)由值班中心專家及值班人員共同監(jiān)控，對本地配電房出現(xiàn)的問題提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持及處理調(diào)度問題，移動端系統(tǒng)為值班人員進(jìn)行巡檢，記錄故障提供一個(gè)便攜的記錄方式，同時(shí)為上層管理人員提供重要的事故告警。三方同時(shí)運(yùn)行快速完成故障定位，減少停電時(shí)間，保障生產(chǎn)效益。網(wǎng)絡(luò)通訊層主要完成信息傳遞，協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)管理等功能。監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息傳遞主要是通過通訊層的通訊總線傳輸?shù)礁鱾€(gè)通訊子站，各個(gè)通訊子站通過對本站的監(jiān)控信號、運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行上傳至主站層進(jìn)行分析處理，主站的遠(yuǎn)程控制指令由通訊總線下行傳輸至各個(gè)配電房的遠(yuǎn)端控制主機(jī)，進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。網(wǎng)絡(luò)通訊層上行網(wǎng)絡(luò)主要是以太網(wǎng)和modbus等形式進(jìn)行傳輸，下行網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸則主要是現(xiàn)場總線常用的主要RS485、RS232等，總線的類型則是由項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行確定。在智能配電房中，考慮到對數(shù)據(jù)的安全行，傳輸?shù)姆€(wěn)定性，數(shù)據(jù)的可靠性等要求，物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳遞需要進(jìn)行加密傳輸以保障安全性，同時(shí)在傳遞過程中加以冗余校驗(yàn)，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場控制層實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，命令執(zhí)行，電氣保護(hù)等，主要負(fù)責(zé)對配電房的視頻監(jiān)控、安全防范、智能控制、環(huán)境監(jiān)測、門禁系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警、保障系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對配電房的智能控制和監(jiān)測，以方便主站系統(tǒng)對配電房的所有設(shè)備的管理和信息的查看。
4智能化配電房在能源管理體系中應(yīng)用
配電房智能化建設(shè)符合用戶，企業(yè)的要求，總體上是提供技術(shù)和管理水平，提高供電的可靠性和改善供電質(zhì)量，解決處理各類故障帶來的困難，減少停電時(shí)間，縮小停電范圍，提高供電質(zhì)量，減少人力運(yùn)維帶來的壓力。配電房智能化建設(shè)不僅包含了10KV及以上電壓等級，監(jiān)控各類綜合保護(hù)及電能分析設(shè)備，同時(shí)也將400V低壓開關(guān)柜也納入監(jiān)控范圍。通過移動網(wǎng)絡(luò)，LoRa，載波等通訊手段實(shí)現(xiàn)設(shè)備分布式管理，信息集中化處理，減少由于設(shè)備原因?qū)е碌南到y(tǒng)癱瘓。智能化配電房建設(shè)的另一個(gè)重要目標(biāo)是能源管理，通過對用能數(shù)據(jù)的采集，分部門，分區(qū)域，分類別的電能計(jì)量及系統(tǒng)分析，通過同比，環(huán)比等大數(shù)據(jù)對比合理推斷用能分布趨勢，通過智能化系統(tǒng)，完成合理的策略控制，如定時(shí)，按季節(jié)，按需求進(jìn)行控制，通過對用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)可以結(jié)合生產(chǎn)，為用戶的產(chǎn)出投入比提供直觀的對比，方便用戶及時(shí)調(diào)節(jié)生產(chǎn)。
5安科瑞Acrel-2000E/B配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)介紹及選型
5.1產(chǎn)品簡介
配電室綜合監(jiān)控是整個(gè)電能管理系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前，配電室一般都采取無人值守，定時(shí)巡查制度，這樣既浪費(fèi)人力物力也無法做到對配電室的環(huán)境和安全實(shí)時(shí)監(jiān)控。而配電室的環(huán)境穩(wěn)定可靠對變壓器等設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。
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)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)動力環(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)人員安全，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)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。
5.2應(yīng)用場所
變電所、配電室、機(jī)房、箱變。
5.3系統(tǒng)模塊
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)以智能控制為核心，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)配電室內(nèi)環(huán)境的全天狀態(tài)監(jiān)視和智能控制。以網(wǎng)絡(luò)通信為核心，完成站端視頻、環(huán)境數(shù)據(jù)以及安全防范等數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。
系統(tǒng)把環(huán)境、視頻、通風(fēng)、照明、安全防范、消防、一次設(shè)備輔助監(jiān)控等所有監(jiān)控量在系統(tǒng)主界面上進(jìn)行一體化顯示和控制，避免各系統(tǒng)孤立顯示和控制。系統(tǒng)監(jiān)控可提供視頻監(jiān)控和圖表監(jiān)控兩種監(jiān)控模式。
5.4系統(tǒng)功能
5.4.1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。
5.4.2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。
5.4.3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)。
5.4.4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。
5.4.5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。
5.4.6實(shí)時(shí)告警
安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?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警方式如右圖所示：
5.4.7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。
5.4.8用戶權(quán)限管理
為保障系統(tǒng)安全穩(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）?？梢远x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)、管理提供可靠的安全保障。
5.4.9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)?？稍诰€診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
5.4.10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。
5.5Acrel-2000E/B配電室綜合監(jiān)控選型配置表
6總結(jié)
隨著計(jì)算機(jī)軟件的和硬件的不斷發(fā)展，使得通訊技術(shù)在智能化配電房中的建設(shè)發(fā)揮越來越大的作用，在不久的將來，會出現(xiàn)一個(gè)運(yùn)維中心監(jiān)控監(jiān)控一片區(qū)域的全部配電房的所有數(shù)據(jù)，由一個(gè)中心輻射全區(qū)域的運(yùn)維服務(wù)，提供快速搶險(xiǎn)等功能，配電房將出現(xiàn)無人或少人值班的情況，減少人力運(yùn)維的帶來的弊端。
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