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劉細(xì)鳳
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(jiān)控;配電室智能運(yùn)維托管;安全隱患
0、引言
隨著高速公路事業(yè)的不斷發(fā)展和路網(wǎng)的不斷延伸,傳統(tǒng)的管理方式已難以滿足日益增長(zhǎng)的需求,動(dòng)態(tài)管理和安全隱患預(yù)警成為安全監(jiān)管中的兩大難題。為此,采用智慧配電室系統(tǒng)對(duì)配電房變電站內(nèi)供配電設(shè)備進(jìn)行信息化管理,可提高供配電系統(tǒng)的運(yùn)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(tuán)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(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)資源,構(gòu)建了一套“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)"取得了良好的效果。
1、背景需求
目前,高速公路存在配電設(shè)備分布廣,配電室位置距離機(jī)電維護(hù)中心較遠(yuǎn),現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法做到實(shí)時(shí)值守,設(shè)備故障響應(yīng)慢,檢修及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法有效完整存檔,安全隱患及信息數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸?shù)葐?wèn)題。特別現(xiàn)有的配電室運(yùn)維,仍然采用傳統(tǒng)的管理方式,人員巡視、手工記錄運(yùn)行數(shù)據(jù),長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)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(yùn)維人員,如果一旦發(fā)生故障將導(dǎo)致供電中斷,并且在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)正常,造成無(wú)法預(yù)料的財(cái)產(chǎn)損失甚至安全事件發(fā)生,后果不堪設(shè)想。
此外,由于運(yùn)行的變壓器有防護(hù)外殼相對(duì)封閉,且地方狹窄散熱有限,它的負(fù)荷情況、運(yùn)行聲響等都不易觀察,很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患,存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。
隨著電力自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步,企業(yè)能源管理等理念被認(rèn)可,管理模式由“大而全"的粗?jǐn)U模式轉(zhuǎn)向更專(zhuān)業(yè)、更精細(xì)化的管理。為此,漳州分公司對(duì)“一站式、全托管"物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)行初步研究,通過(guò)“配電室智能運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)"對(duì)配電房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及用電負(fù)荷情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)集中監(jiān)控,改變了傳統(tǒng)有人值守的電力運(yùn)維方式。通過(guò)該系統(tǒng)的構(gòu)建,不但可以降低企業(yè)用電成本,提升電力設(shè)備的管理水平,保障用電可靠性,還可以提升用戶(hù)電力設(shè)備的運(yùn)維管理水平,實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控的自動(dòng)化、集中化和智能化管理,及配電網(wǎng)設(shè)備全生命周期管理,將被動(dòng)搶修轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)全程監(jiān)控的先進(jìn)管理模式。
2、平臺(tái)架構(gòu)
“配電室智能運(yùn)維托管服務(wù)平臺(tái)",通過(guò)一體化運(yùn)維平臺(tái)改變傳統(tǒng)有人值守的電力運(yùn)維方式,降低企業(yè)用電成本,提高設(shè)備維護(hù)水平,保障用電可靠性,滿足配電室監(jiān)控要求及無(wú)人值守需求。實(shí)現(xiàn)了配電室24小時(shí)線上平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及分析,事件觸發(fā)提醒報(bào)警推送WEB端及手機(jī)端。
“配電室智能運(yùn)維托管服務(wù)平臺(tái)"采用分布式和模塊化架構(gòu),配電室監(jiān)控系統(tǒng)分層分布式結(jié)構(gòu),即設(shè)備層、傳輸層、應(yīng)用層,如圖1所示。
1.設(shè)備層
設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,主要由智能監(jiān)測(cè)終端和通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)備組成。這些監(jiān)測(cè)設(shè)備將電氣量數(shù)據(jù)通過(guò)采集總線(RS-485通信總線、LORA/WIFI無(wú)線通信等)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)傳輸層,網(wǎng)絡(luò)傳輸層對(duì)智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后,直接經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心,不經(jīng)由中間設(shè)備,以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。主要是對(duì)以下設(shè)備進(jìn)行采集。
(1)低壓配電柜。在不停電的情況下,對(duì)原有低壓配電柜每個(gè)回路加裝智能終端采集裝置,監(jiān)測(cè)每一回路的電流電壓等電量參數(shù)。主要在系統(tǒng)平臺(tái)上顯示每個(gè)回路的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù),實(shí)現(xiàn)回路負(fù)載越限告警,并可調(diào)用歷史數(shù)據(jù),展示運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線圖,生成數(shù)據(jù)報(bào)等。
(2)10kV高壓柜。在不停電的情況下,對(duì)環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)、出線回路加裝智能終端采集裝置,監(jiān)測(cè)高壓環(huán)網(wǎng)柜的三相電壓、三相電流、頻率、功率因數(shù)、功率、電能等遙測(cè)數(shù)據(jù)。
(3)變壓器。利用原有變壓器自帶的溫控儀,通過(guò)485/WIFI轉(zhuǎn)換器傳輸數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行狀況,實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警、越限告警等。
(4)UPS不間斷電源。通過(guò)智能數(shù)據(jù)接口開(kāi)發(fā),與UPS本地監(jiān)控裝置直接實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,采集UPS監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù),系統(tǒng)平臺(tái)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)不間斷電源的輸出電壓、蓄電池電壓、蓄電池電流、蓄電池內(nèi)阻等工作參數(shù)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)電壓、欠電壓、裝置失電、絕緣下降、系統(tǒng)接地故障報(bào)警等。
(5)柴油發(fā)電機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)智能化采集可對(duì)柴油機(jī)發(fā)電控制柜的綜保進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前可對(duì)發(fā)電機(jī)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(zhuǎn)速狀態(tài)、功率狀態(tài)、及其他電量參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,具體數(shù)據(jù)采集結(jié)果在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。
(6)隧道風(fēng)機(jī)。隧道通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)柜中設(shè)置帶有DI/DO信號(hào)的電量參數(shù)采集智能表,并將風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等信號(hào)接入所設(shè)置的網(wǎng)關(guān)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)每組風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、電量參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
(7)視頻監(jiān)控。配電房使用監(jiān)控?cái)z像機(jī)進(jìn)行監(jiān)管,可減少人員的現(xiàn)場(chǎng)巡查頻次,達(dá)到實(shí)時(shí)巡視的等同效果。同時(shí)結(jié)合智能化系統(tǒng)平臺(tái),對(duì)監(jiān)控區(qū)域及預(yù)警信息進(jìn)行復(fù)核,提前制定預(yù)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(shù)據(jù)進(jìn)行上傳及下達(dá)指令。
3.監(jiān)控應(yīng)用層
監(jiān)控應(yīng)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(yùn)維托管服務(wù)平臺(tái)",將配電室所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、電力運(yùn)行狀況的顯示、控制指令的下達(dá)均通過(guò)該部分完成。由路網(wǎng)中心對(duì)多個(gè)配電室實(shí)行遠(yuǎn)程、集中監(jiān)控,當(dāng)值班人員通過(guò)登陸WEB頁(yè)面或手機(jī)APP或微信小程序?qū)ε潆娛宜羞\(yùn)行的情況實(shí)時(shí)監(jiān)視。配電室實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班"或“少人值班",同時(shí)承擔(dān)了日常巡檢、清掃檢查、電氣預(yù)防性試驗(yàn)及設(shè)備改造、應(yīng)急搶修工作等。該平臺(tái)架構(gòu)合理,功能強(qiáng)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(tǒng),既可以在PC上使用,也可以支持手機(jī)APP。
3、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)"與傳統(tǒng)管理方式相比具有如下優(yōu)勢(shì)。
1.云端服務(wù)部署
該平臺(tái)架構(gòu)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(jié)約用戶(hù)硬件設(shè)備成本及相關(guān)設(shè)備維護(hù)成本,建立長(zhǎng)效云端服務(wù)機(jī)制。
2.支持多種終端訪問(wèn)
用戶(hù)通過(guò)IP瀏覽方式登錄云端系統(tǒng),可采用PC、平板電腦、手機(jī)等移動(dòng)終端進(jìn)行訪問(wèn),下載或打印對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)報(bào)表或賬單報(bào)表,方便企業(yè)報(bào)表管理。
3.基于產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)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)線通訊方式,大大縮短了部署周期,減少了改造過(guò)程中對(duì)用戶(hù)正常用電的影響。
4.兼容能力強(qiáng)
通過(guò)智能網(wǎng)關(guān),接入不同廠家的智能監(jiān)控設(shè)備。
5.優(yōu)化用電效率
以電能計(jì)量監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ),分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)通信層、中心管理層,對(duì)用電能耗進(jìn)行大數(shù)據(jù)的的長(zhǎng)期跟蹤分析,為設(shè)備使用單位提供降低用電能耗的決策依據(jù)。針對(duì)不同企業(yè)和客戶(hù),結(jié)合其不同的運(yùn)行管理需求制定不同的方案,監(jiān)管能源消耗,發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi),減少能源成本。
6.智能云平臺(tái)管控
通過(guò)智能云平臺(tái)有效將巡檢設(shè)備、電網(wǎng)資源、人巡成果統(tǒng)一管控,避免人工巡檢存在的無(wú)法及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)隱患同時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確判斷故障的短板,充分發(fā)揮云平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析整合的優(yōu)勢(shì)
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(tǒng)"在漳州高速的具體應(yīng)用實(shí)踐,其在技術(shù)和管理上不斷做出調(diào)整和推陳出新,歷經(jīng)一年的測(cè)試、磨合,已具備了較好的穩(wěn)定性、可靠性互動(dòng)性和實(shí)用性等特點(diǎn)。在幾次重大設(shè)備故障處置過(guò)程中,該系統(tǒng)都扮演了重要角色。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,不僅有利于企業(yè)發(fā)展,還能帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。
1.動(dòng)態(tài)管理水平得到提升
該系統(tǒng)通過(guò)了專(zhuān)業(yè)的模型結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)整理分析、專(zhuān)業(yè)化運(yùn)維巡檢;通過(guò)了科學(xué)化、專(zhuān)業(yè)化管理,保障設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,延長(zhǎng)了設(shè)備使用年限,減少設(shè)備投資;規(guī)范化進(jìn)行設(shè)備管理通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),對(duì)電流電壓偏高或偏低、功率因數(shù)偏低、設(shè)備異常報(bào)警等現(xiàn)象及時(shí)采取技術(shù)手段,保證用電質(zhì)量。
2.設(shè)備安全運(yùn)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(tǒng)",實(shí)現(xiàn)低壓回路的數(shù)據(jù)采集工作,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且消除設(shè)備安全隱患,有效防止設(shè)備處于不安全運(yùn)行狀態(tài);分析后臺(tái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),避免過(guò)負(fù)荷等情況發(fā)生,有效保障設(shè)備安全運(yùn)行。
3.經(jīng)濟(jì)效益顯著提高
通過(guò)“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)"進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析,能了解設(shè)備運(yùn)行情況,及時(shí)采取技術(shù)手段,延長(zhǎng)設(shè)備使用年限,減少設(shè)備投資;調(diào)整并平衡三相負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減耗及經(jīng)濟(jì)效益顯著的目的。
5、安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
5.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵)、門(mén)禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖)、安防監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒檢測(cè)器)。
5.2應(yīng)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(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4系統(tǒng)功能
5.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息,實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。
5.4.2數(shù)據(jù)查詢(xún)
在人機(jī)界面中,可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
5.4.3曲線查詢(xún)
可以直接查看各電參量曲線。
5.4.4運(yùn)行報(bào)表
查詢(xún)配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。
5.4.5實(shí)時(shí)告警
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。
5.4.6歷史事件查詢(xún)
能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
5.4.7用戶(hù)權(quán)限管理
設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能,可以定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
5.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
5.4.9遙控功能
可以對(duì)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。
5.5系統(tǒng)硬件配置
6、結(jié)語(yǔ)
目前,“物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)"已處于應(yīng)用推廣階段,雖然在數(shù)據(jù)采集、平臺(tái)兼容性等方面仍有問(wèn)題待解決,但隨著電力自動(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(xù)充分發(fā)揮高速公路的資源優(yōu)勢(shì),對(duì)系統(tǒng)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(cái)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(xiàn)
[1]吳珠森.基于物聯(lián)網(wǎng)高速公路智慧配電室系統(tǒng)構(gòu)建.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版