安科瑞 鮑靜君

摘  要：論述了10kV配電室遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方案，并結(jié)合包頭市東河區(qū)南海五村配電室改造項目，敘述了具體施工方案及項目完工效果。實現(xiàn)常規(guī)電壓、電流信號監(jiān)測的同時，母線溫度及環(huán)境濕度信息受到電網(wǎng)運維人員關(guān)注，同時對視頻監(jiān)控及突發(fā)非法入侵報警提出需求。

關(guān)鍵詞：10kV配電室，配電室改造項目，電網(wǎng)運維

0引言

近年來，國家加大了農(nóng)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)自動化運維水平及農(nóng)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(qū)和配電室數(shù)量多，且分布范圍廣，漏電、過負荷跳閘事故頻發(fā)，降低了配電網(wǎng)運維水平。本文基于無線通信技術(shù)及云端服務(wù)平臺，實現(xiàn)了對現(xiàn)有10 kV配電室的遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)改造。

1 10kV配電室現(xiàn)有監(jiān)控技術(shù)的不足之處

（1）現(xiàn)有配電室無法實現(xiàn)全天候數(shù)據(jù)信息上傳，目前國內(nèi)配電室除了表計采用遠程數(shù)據(jù)獲取方式外，其他斷路器出線狀態(tài)、無功補償信息、環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)、配電室門鎖及視頻影像數(shù)據(jù)均無法實現(xiàn)遠程在線監(jiān)控，配電室存在嚴重的安全運行隱患。同時，部分配電室未安裝電磁門鎖及視頻監(jiān)控設(shè)備，無法有效預防人為破壞行為；無法監(jiān)控運維人員作業(yè)操作是否符合規(guī)范要求。

（2）常規(guī)斷路器保護設(shè)備在接地故障、短路故障時完成跳閘保護動作，但無法對配電室全部保護信息進行監(jiān)控。現(xiàn)有常規(guī)漏電保護設(shè)備不支持遠控合閘，故障排查效率低，延長了停電時間。盡管低壓線路三級保護體系已十分健全，但對于漏電跳閘故障，只有在停電發(fā)生后，通過斷電用戶報修電話方可得知。故障研判難以精確定位到每個用戶，如果隔離不及時，會影響周邊居民供電。在漏電故障排查過程中無法得到有效的移動終端數(shù)據(jù)支撐，進一步降低了排查效率，用戶滿意度較低。

（3）目前低壓配電室技術(shù)水平不具備防竊電能力，所提供數(shù)據(jù)無法滿足內(nèi)蒙古電力公司依法治企需要。在市場經(jīng)濟體制運行模式中，受經(jīng)濟利益驅(qū)使，不法企業(yè)竊電現(xiàn)象時有發(fā)生，尤其是低壓架空線路私拉亂改，竊電手段隱蔽，不僅損害了供電企業(yè)及合法用戶權(quán)益，同時造成了國有資產(chǎn)損失。配電室、臺區(qū)反竊電技術(shù)，可加裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，根據(jù)總表及分表電流不一致原理采用科學、規(guī)范的處理方案。

2 南海五村10kV配電室概況及改造需求

2.1 配電室概況

南海五村10 kV配電室安裝3路高壓開關(guān)柜，1路進線柜、2路出線柜；10/0.4 kV配電變壓器兩臺，0.4 kV母線采用雙段布置形式；12面低壓柜，其中含15路大負荷出線，需進行實時監(jiān)測。

2.2 改造需求

（1）采集低壓開關(guān)柜400 V出線側(cè)的電壓、電流和溫度值。

（2）采集高壓開關(guān)柜母線電流、開關(guān)位置。采樣數(shù)據(jù)經(jīng)由4G/5G無線通信模塊上傳至云端服務(wù)器，通過電腦Web客戶端或手機APP查看實時數(shù)據(jù)。

3 技術(shù)方案

此次配電室改造項目基于智能變電設(shè)施云監(jiān)控平臺，包括站端設(shè)備采集單元、云端數(shù)據(jù)處理分析模塊和遠端數(shù)據(jù)顯示等組成部分。改造完成后，可通過遠程計算機、智能移動終端實時監(jiān)測配電室設(shè)備運行情況，滿足配電室供電負荷情況、安全及故障隱患的遠程在線巡視需求。實現(xiàn)10 kV配電室的無人值守、無人巡視、故障自動報警、故障自動定位及供電設(shè)備故障隱患自動排查功能。遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3.1 低壓柜監(jiān)測設(shè)備

為了采集低壓柜電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)與開關(guān)位置遙測、遙信信息，每面低壓柜加裝一臺低壓監(jiān)控設(shè)備，包含測量傳感器與數(shù)據(jù)處理通信模塊。測量傳感器實時采集低壓柜的電壓、電流和溫度數(shù)值，通過有源遙信方式采集開關(guān)位置的遙測、遙信數(shù)據(jù)；經(jīng)由數(shù)據(jù)處理通信模塊上發(fā)至通信管理終端，完成采樣數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 高壓柜監(jiān)測設(shè)備

為了采集高壓柜電流數(shù)據(jù)與開關(guān)位置遙測、遙信信息，每面高壓柜加裝一臺監(jiān)控設(shè)備，包含測量傳感器與數(shù)據(jù)處理通信模塊。測量傳感器實時采集高壓柜的電流數(shù)值，通過有源遙信方式采集高壓柜開關(guān)位置遙測、遙信數(shù)據(jù)，經(jīng)由數(shù)據(jù)處理通信模塊上發(fā)至通信管理終端，完成采樣數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 視頻監(jiān)控

在高、低壓室各加裝360°全景攝像頭一臺，監(jiān)控攝像頭可自動對焦，用以配電室運行情況的遠程監(jiān)控。遇故障報警時，自動上傳現(xiàn)場視頻至后臺存儲，配合運維需求，由后臺調(diào)取現(xiàn)場情況錄像。

3.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與視頻數(shù)據(jù)備份

配電室內(nèi)加裝通信機柜一面，內(nèi)置通信管理單元，建立配電室與云端服務(wù)器的4G無線通信鏈路，實現(xiàn)對高壓監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)、低壓監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的集中管理。通信管理單元同時支持就地維護的WiFi通信連接。配電室配置視頻錄像機一套，安裝于通信機柜內(nèi)，用于現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)備份，服務(wù)于日常設(shè)備維護與故障處理。

3.5 后備電源

通信機柜內(nèi)配備后備電源，1 kV·A的UPS電源一套，用以保障斷電情況下的必要數(shù)據(jù)通信。

3.6 環(huán)境與非法入侵監(jiān)測

在高、低壓室內(nèi)各安裝一臺溫濕度監(jiān)測模塊，實現(xiàn)對溫濕度數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，確保配電室

設(shè)備的正常運行。無人值守配電室在運行過程中，會受到不明人員或小動物的入侵威脅，為此安裝紅外雙鑒探測器一套，實現(xiàn)入侵自動報警。

3.7 云端數(shù)據(jù)處理分析

云端服務(wù)器完成通信管理單元上發(fā)數(shù)據(jù)的整理、分析與轉(zhuǎn)發(fā)，將用戶需求數(shù)據(jù)在遠端（PC或移動APP）進行展示，APP端UI展示界面如圖2所示。

3.8 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

云端服務(wù)器可設(shè)定不同用戶權(quán)限，分配給不同層級的運維及管理人員，通過PC、移動APP端查看權(quán)限內(nèi)容，包括系統(tǒng)拓撲圖，站端的遙測、遙信數(shù)據(jù)。圖3所示為配電室一次系統(tǒng)接線圖

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

4.1簡介

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監(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、門禁、燈光、風機、除濕機、空調(diào)控制等功能。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實現(xiàn)動力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高，同時實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.2系統(tǒng)功能

4.2.1 通信管理

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

4.2.2實時監(jiān)測

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài)，實時監(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。實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.2.3 數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

4.2.4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。

4.2.5運行報表

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

4.2.6實時告警

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實時告警功能，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：

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

4.2.8 用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，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)運行、維護、管理提供可靠的保障。

4.2.9網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(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)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

4.2.10遙控操作

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。4.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型

5 結(jié)束語

通過此次技術(shù)改造，實現(xiàn)了東河區(qū)南海五村10 kV配電室的遠程在線監(jiān)控，進入真正意義上的無人值守運維階段。不僅實現(xiàn)了電壓、電流信號的遠程在線監(jiān)控，同時可監(jiān)測低壓斷路器出線溫度，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(xiàn)場，排查故障原因。非法入侵報警系統(tǒng)可有效避免意外事故的發(fā)生