PRODUCT CLASSIFICATION
產(chǎn)品分類摘要:近年來(lái)居民小區(qū)配電室的數(shù)量增長(zhǎng)快且設(shè)備情況較復(fù)雜,以致xun視效果不理想、缺陷和事故處理不及時(shí),亟需建立一套智能化的配電室監(jiān)控系統(tǒng)。按照實(shí)用性、統(tǒng)一性、分層和模塊化設(shè)計(jì)等原則,提出了“三層八縱”的建設(shè)方案.即由遠(yuǎn)方層、中間層和本地層組成層次結(jié)構(gòu),構(gòu)建門禁、電氣量遙測(cè)、電氣量遙信、溫濕度監(jiān)測(cè)、視頻、遙控遙調(diào)、直流和繼電保護(hù)8個(gè)子系統(tǒng)。該方案層次結(jié)構(gòu)清楚、功能模塊化且易于擴(kuò)展,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);智能化配電室;建設(shè)方案;功能子系統(tǒng)
引言
配電系統(tǒng)位于電力系統(tǒng)的末端,起到向用戶供應(yīng)和分配電能的作用。由于我國(guó)配電系統(tǒng)起步晚,長(zhǎng)期得不到重視,加之經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速,用電量急劇增加,配電系統(tǒng)已成為我國(guó)電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行薄弱的環(huán)節(jié)。雖然近年來(lái)推廣實(shí)施的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)顯著提高了線路部分的可靠性,但配電室和變壓器的管理仍存在問(wèn)題,尤其是居民小區(qū)配電室的運(yùn)維管理存在諸多困難。
近年來(lái)小區(qū)配電室數(shù)量激增,與運(yùn)維人員數(shù)量嚴(yán)重不對(duì)稱,導(dǎo)致巡shi周期增長(zhǎng)、巡shi效果不理想;與柱上變壓器、箱式變壓器不同,小區(qū)配電室通常位于地下。且變電容量較大,一般由1個(gè)配電室和1—3個(gè)分配電室組成???cè)萘恳话阍? 000—12 000 kVA之間,停電影響范圍大,增加了運(yùn)維難度;設(shè)備多且情況復(fù)雜,除配電變壓器外,還有中低壓進(jìn)出線、中低壓開關(guān)柜、中低壓母線、并聯(lián)電容、直流、繼電保護(hù)等多種設(shè)備;故障處理、雙電源切換不及時(shí),造成電梯困人、火災(zāi)系統(tǒng)失電等情況時(shí)有發(fā)生,客戶投訴和安全形勢(shì)突出。
利用傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)控,已進(jìn)行過(guò)諸多有益的探索。設(shè)計(jì)了配電變壓器監(jiān)控裝置,ITI’U,實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器電壓電流信號(hào)的遙測(cè),設(shè)計(jì)了對(duì)配電室溫濕度、煙霧、明火、水位等環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng),設(shè)計(jì)了10 kV開關(guān)設(shè)備的SF。氣體量的監(jiān)測(cè),文獻(xiàn)[9]開發(fā)了針對(duì)低壓設(shè)備檢測(cè)和控制的系統(tǒng),但這些系統(tǒng)大都單獨(dú)設(shè)計(jì)、相互獨(dú)立、各自為政。它們的通信方式采取現(xiàn)場(chǎng)總線m2’9]、GPRS/GSM E3。5]或VPNC6]中的一種。相互間也難以兼容。
提出一套“三層八縱”的小區(qū)配電室自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)方案,具備完整統(tǒng)一的功能,通信方式也可靈活地兼容多種通信方式。
1 基本思路
1.1 設(shè)計(jì)原則
實(shí)用性原則。根據(jù)配電網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱、信息化水平較低、運(yùn)維人員與配電室數(shù)量又嚴(yán)重不對(duì)稱等特點(diǎn),智能化配電室的設(shè)計(jì)應(yīng)立足當(dāng)前實(shí)際,堅(jiān)持實(shí)用為先的原則,從實(shí)際需求出發(fā),以減少人工、降低維護(hù)費(fèi)用、提高供電可靠性和供電質(zhì)量為目標(biāo)。當(dāng)實(shí)用性與先進(jìn)性有沖突時(shí)。當(dāng)前應(yīng)堅(jiān)持實(shí)用的原則。
統(tǒng)一性原則。雖然以往對(duì)配電室自動(dòng)化運(yùn)維也進(jìn)行過(guò)諸多探索,如溫濕度遙測(cè)、負(fù)荷監(jiān)控等,但它們都相互獨(dú)立,沒(méi)有統(tǒng)一的信息平臺(tái),使用不方便,且不便于對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析。智能化配電室應(yīng)堅(jiān)持統(tǒng)一設(shè)計(jì)原則.做到接口多樣化、系統(tǒng)開放化、數(shù)據(jù)集成化。
分層和模塊化設(shè)計(jì)原則。具體設(shè)計(jì)方法上,縱向結(jié)構(gòu)應(yīng)按分層原則設(shè)計(jì),橫向結(jié)構(gòu)應(yīng)實(shí)現(xiàn)模塊化。所謂縱向結(jié)構(gòu)是指配電室從基礎(chǔ)設(shè)備到后臺(tái)系統(tǒng)的層級(jí)結(jié)構(gòu),橫向結(jié)構(gòu)是指實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制和分析功能的不同子系統(tǒng)。
分期建設(shè)原則。根據(jù)現(xiàn)有小區(qū)配電室數(shù)量多且運(yùn)行中的設(shè)備情況復(fù)雜、各類智能化子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難易程度差別較大.以及當(dāng)前還處于智能化建設(shè)起步階段等特點(diǎn),對(duì)智能化子系統(tǒng)宜堅(jiān)持統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分期建設(shè)的原則.對(duì)那些實(shí)現(xiàn)難度大、投入費(fèi)用多、運(yùn)維要求高、實(shí)用性稍弱的子系統(tǒng)或功能可在今后逐步實(shí)現(xiàn)。分期建設(shè)的好處在于:減少投資、積累平臺(tái)系統(tǒng)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)、消除顧慮、提高改造覆蓋率以惠及更多用戶。
平臺(tái)建設(shè)適度超前原則。具體功能上分期實(shí)現(xiàn),但實(shí)現(xiàn)平臺(tái)應(yīng)適度超前,以保證向后的兼容性。這些平臺(tái)包括:軟硬件平臺(tái)、接口平臺(tái)、通信平臺(tái)和用戶界面等.使分期建設(shè)的各子系統(tǒng)能夠集成和統(tǒng)一。
1.2總體框架
“三層八縱”的建設(shè)方案如圖1所示,即“2項(xiàng)需求目標(biāo)、3個(gè)建設(shè)層次、8個(gè)模塊化子系統(tǒng)”。
圖1 “三層八縱”建設(shè)方案
2項(xiàng)需求目標(biāo)為巡shi管理的需求、預(yù)警的需求,均分為本地實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)兩種模式。3個(gè)建設(shè)層次為本地層、通信層、遠(yuǎn)方層。本地層包括安裝在配電室內(nèi)的本地計(jì)算機(jī)和各類感應(yīng)傳感設(shè)備;通信層采用光纖或無(wú)線通信技術(shù);遠(yuǎn)方層為遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)。
8個(gè)子系統(tǒng)為門禁系統(tǒng)、電氣量遙測(cè)系統(tǒng)、溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電氣信息遙信系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、遙控遙調(diào)系統(tǒng)、直流監(jiān)視系統(tǒng)、繼電保護(hù)監(jiān)視系統(tǒng)。其中前5個(gè)為基本系統(tǒng),現(xiàn)階段可以全部實(shí)現(xiàn),后3個(gè)系統(tǒng)可后續(xù)逐步實(shí)現(xiàn),但這些系統(tǒng)內(nèi)的一些子功能也可考慮在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)。
2建設(shè)層次
根據(jù)設(shè)備處于的地理位置和功能,劃分了遠(yuǎn)方層、中間層和地層,它們各自包括的主要設(shè)備和應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能如表1所示。
表1 3個(gè)建設(shè)層次及其功能
中間層聯(lián)xi著遠(yuǎn)方層和地層,實(shí)現(xiàn)雙向通信。通信模式有召喚和觸發(fā)兩種模式:召喚模式主要滿足巡shi管理的需求.?dāng)?shù)據(jù)路徑是“遠(yuǎn)方層一中間層一地層一中間層一遠(yuǎn)方層”,其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性不高、對(duì)數(shù)據(jù)丟失不敏感;觸發(fā)模式主要滿足預(yù)警的需求,其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)性高、對(duì)數(shù)據(jù)丟失敏感,因此實(shí)行數(shù)據(jù)重發(fā)確認(rèn)機(jī)制.即遠(yuǎn)方層收到信息后應(yīng)告知地層“已收到”,否則地層將重發(fā)信息,其數(shù)據(jù)路徑是“地層一中間層一遠(yuǎn)方層一中間層一地層”。
遠(yuǎn)方層與地層均有計(jì)算機(jī),但它們是有顯著區(qū)別的,主要表現(xiàn)在:地計(jì)算機(jī)需要在高溫、潮濕的環(huán)境中保持長(zhǎng)期正常運(yùn)行,因此需要達(dá)到工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)的要求:地計(jì)算機(jī)需要記錄大量原始數(shù)據(jù),但對(duì)數(shù)據(jù)分析的功能要求不高。遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)則應(yīng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成運(yùn)算、自動(dòng)分析、智能判斷的功能;遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)的輸入輸出設(shè)備要求高于地計(jì)算機(jī)。
地層計(jì)算機(jī)向下聯(lián)xi著各子系統(tǒng).將定期記錄并保存各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),包含多種類型的接口,數(shù)量多、有預(yù)留并易擴(kuò)展。它向上聯(lián)xi著中間層,接口應(yīng)統(tǒng)一、帶寬高、易于升級(jí)。由于有地層計(jì)算機(jī)定期保存監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),為減少數(shù)據(jù)流量、保持通信暢通、保證重要的預(yù)警信息能及時(shí)送達(dá),與以往各類實(shí)踐不同.本系統(tǒng)對(duì)一般的運(yùn)維數(shù)據(jù)只實(shí)行召喚模式,不進(jìn)行自動(dòng)發(fā)送。
3各功能子系統(tǒng)
在上述3個(gè)建設(shè)層次的總體框架下,按功能劃分了8個(gè)子系統(tǒng),其包含的設(shè)備和功能如表2所示。
表2 8個(gè)子系統(tǒng)及其功能
各子系統(tǒng)的硬件雖然都屬于地層,但其相關(guān)的通信、軟件系統(tǒng)卻貫穿了中間層和遠(yuǎn)方層,因此本方案可以總結(jié)為“三層八縱”,即從橫向上看是3個(gè)建設(shè)層次,縱向上看是8個(gè)子系統(tǒng)。
各子系統(tǒng)間是相互關(guān)聯(lián)、并非相互獨(dú)立的。例如超溫、跳閘等情況也應(yīng)啟動(dòng)門禁系統(tǒng)的燈光裝置。此外,各系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)也應(yīng)實(shí)現(xiàn)集成運(yùn)算和綜合判斷。
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(jiǎn)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),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(cè)溫監(jiān)測(cè)、電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、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(cè)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(zhǎng)設(shè)備使用壽命,減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過(guò)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。
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(duì)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(cè)。
4.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
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(cè)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。
4.2.3 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)。
4.2.4曲線查詢
在曲線查詢界面,可以直接查看遙測(cè)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(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?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和查詢報(bào)表等。
4.2.6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?、有害氣體、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(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
4.2.8 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(guò)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(kù)修改等)??梢远x不同級(jí)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。
4.2.9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)??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(dòng)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(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。
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)語(yǔ)
堅(jiān)持平臺(tái)建設(shè)適度超前原則。在本地層設(shè)置了本地計(jì)算機(jī),集成各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù),可地存儲(chǔ)查看,也可發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行集成,統(tǒng)一存儲(chǔ)、適時(shí)發(fā)送,避免各自為政,節(jié)約了通道;本地計(jì)算機(jī)有多種接口,便于子系統(tǒng)及功能擴(kuò)展;可實(shí)現(xiàn)地調(diào)用和查看數(shù)據(jù);便于對(duì)采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合運(yùn)算分析,提供計(jì)算機(jī)輔助決策。缺點(diǎn)是一次性硬件投入較大。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)難度進(jìn)行分級(jí)。立足當(dāng)前,放眼將來(lái),以實(shí)用性為依據(jù)進(jìn)行分期建設(shè)。減少當(dāng)期投資;積累平臺(tái)設(shè)備運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn);與當(dāng)前運(yùn)維水平相符合,人員不需進(jìn)行過(guò)多培訓(xùn)即可掌握;堅(jiān)持了整體布局。缺點(diǎn)是分期建設(shè)的投資總和大于一次性建設(shè)的投資。
概要性地提出了運(yùn)維管理和預(yù)警兩個(gè)核心需求。其中,運(yùn)維管理針對(duì)日常性的巡shi檢查,采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄、人工調(diào)用的方式,目的在于節(jié)省人力物力:預(yù)警針對(duì)突發(fā)的不正?;蚓o急情況,采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷、自動(dòng)的方式,提示運(yùn)維人員及時(shí)排除不正常或緊急情況。抓住了核心要求,所有子系統(tǒng)都為這2個(gè)核心要求服務(wù):有本地和遠(yuǎn)方2種輸出方式。缺點(diǎn)是對(duì)不正?;蚓o急情況仍需人工處理.暫未提出由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理部分不正?;蚓o急情況的要求。
對(duì)軟件模塊化設(shè)計(jì)、圖形化顯示的要求適應(yīng)發(fā)展。遠(yuǎn)方和本地計(jì)算機(jī)均要求有圖形化顯示,現(xiàn)階段至少應(yīng)有一次接線圖、關(guān)鍵點(diǎn)電壓電流及溫濕度、門禁等信息,可控制風(fēng)機(jī)等設(shè)備,界面應(yīng)達(dá)到現(xiàn)有配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息顯示要求??梢詮淖酉到y(tǒng)和設(shè)備兩個(gè)維度查看信息,方便調(diào)閱;模塊化設(shè)計(jì),方便刪減軟件內(nèi)容。缺點(diǎn)是對(duì)軟件設(shè)計(jì)要求高。
對(duì)所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了集中,具備了進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力。此模式下本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集中了所用數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)篩選、分析和決策也是未來(lái)主電網(wǎng)的發(fā)展的方向。由于進(jìn)行了數(shù)據(jù)集中,因而只需在計(jì)算機(jī)上增加數(shù)據(jù)處理程序即可;單個(gè)配電室的整體數(shù)據(jù)量不大,集中處理可以滿足處理速度的要求,投資較分布式處理、云處理較??;短期來(lái)看,可取代部分運(yùn)維工作,如定時(shí)記錄負(fù)荷、溫度等信息,中期來(lái)看,自動(dòng)處理部分不正?;蚓o急狀況,如對(duì)白天超負(fù)荷運(yùn)行的變壓器可在夜間自動(dòng)調(diào)整負(fù)荷,長(zhǎng)期來(lái)看,計(jì)算機(jī)智能可取代人工。缺點(diǎn)是易造成數(shù)據(jù)丟失
參考文獻(xiàn):
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呂 平,向珉江,趙 螈,馬 強(qiáng),曹貴明.居民小區(qū)智能化配電室建設(shè)方案探討統(tǒng)設(shè)計(jì)
安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版
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