智能配電房在線(xiàn)監測系統(基于云平臺的智能配電室綜合監控管理系統改造方案)

　　一、項目概況

　　項目背景

　　近年來(lái)，隨著(zhù)用電能源、安防智能化等精細化管理不斷深入，智能化、直觀(guān)化、精準化、主動(dòng)化管理方式手段不斷涌現，為了及時(shí)發(fā)現事故隱患、能源跑冒漏滴隱象，避免導致電力開(kāi)關(guān)異常跳閘影響生產(chǎn)，電力線(xiàn)路、設備過(guò)負荷燒毀造成財產(chǎn)損失。

　　因此，引入基于物聯(lián)網(wǎng)+云平臺的"智能遠程運維管理平臺"，通過(guò)全面的數據收集及存儲，采用監控與數據分析技術(shù)手段對動(dòng)力進(jìn)行24小時(shí)監控以及數據對比分析，一旦出現可能引起事故的隱患，根據產(chǎn)生事故的預判結果，自動(dòng)分析出預警等級或是一級告警，通過(guò)短信、郵件、手機APP等服務(wù)通知專(zhuān)業(yè)運維人員，在最短的時(shí)間內運維人員就可以根據提示信息，配備好工具，調集相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員，點(diǎn)對點(diǎn)快速處理問(wèn)題，保障用電安全運行。

　　項目需求

　　在配電房及生產(chǎn)廠(chǎng)房安裝用電信息采集裝置，采用配變采集終端、低壓無(wú)線(xiàn)采集器的方式進(jìn)行用電信息采集。同時(shí)實(shí)現集配變參數監測、保護、計量、通信、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償控制、諧波抑制和三相不平衡治理于一體的數字化、智能化管理。提供數據支持以動(dòng)態(tài)補償無(wú)功功率、消除諧波畸變、治理各相電壓不對稱(chēng)和消除電壓波動(dòng)和閃變，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，完善網(wǎng)絡(luò )通信數據傳輸方案，做到遠方監控和統一指揮，滿(mǎn)足配電智能化建設需求。

　　主要功能實(shí)現

　　1、信息監測

　　臺區數字量監測

　　2、電能質(zhì)量監控

　　頻率監測

　　電壓監測

　　諧波監測

　　三相不平衡監測

　　智能采集終端運行狀況監測

　　無(wú)功補償投切遠程測控

　　3、異常報警

　　按產(chǎn)生的時(shí)間查詢(xún)

　　各種組合查詢(xún)

　　報警類(lèi)型包括：

　　電壓越限報警

　　電流越限報警

　　功率因數越限報警

　　失壓防盜報警

　　缺相報警提示

　　4、智能經(jīng)濟運行管理

　　根據業(yè)務(wù)需要提供面向變壓器的控制方式，管理并設置控制策略，提供數據分析，提供變壓器經(jīng)濟運行建議。

　　1)配變監測分析。配電監測分析內容包括：

　　電壓合格率統計分析

　　日負荷曲線(xiàn)統計分析

　　配變監測信息日統計

　　配變監測信息月統計

　　配變功率因數統計

　　2)抄表數據。抄表數據主要有以下功能：

　　低壓電能量示值

　　線(xiàn)路電能量示值

　　重要設備電能量示值

　　需量分析

　　瞬時(shí)量分析

　　3)電量分析。電量分析功能主要包括：

　　各回路計量點(diǎn)電量

　　重點(diǎn)設備計量點(diǎn)電量

　　4)負荷管理。主要有以下功能：

　　重點(diǎn)設備監控

　　負荷分析

　　實(shí)時(shí)負荷監測

　　日負荷分析

　　月負荷分析

　　5)電能質(zhì)量分析。主要有以下功能：

　　電壓合格率

　　諧波數據

　　供電可靠性

　　三相不平衡度分析

　　功率因數越限統計分析

　　實(shí)時(shí)負載率

　　負載率分析

　　6)異常用電分析告警。主要有以下功能：

　　異常用電分析

　　表計事件

　　低壓表計事件

　　終端事件

　　主站端事項

　　二、總體設計思路

　　采用470M無(wú)線(xiàn)及485通信相結合的傳輸技術(shù)將低壓進(jìn)線(xiàn)、電容器溫度、400V低壓各用電回路的數據采集傳輸到網(wǎng)關(guān)，饋線(xiàn)末端網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式或有線(xiàn)傳輸到智能監控云平臺，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)+云平臺融合數據采集、通信、監控、數據分析與挖掘、歷史事故數據庫對比、運維管理、資產(chǎn)管理等云計算技術(shù)，實(shí)現實(shí)時(shí)監控、環(huán)境管理、消防聯(lián)動(dòng)、報警服務(wù)、曲線(xiàn)分析、報表服務(wù)外，新增加郵件服務(wù)、短信服務(wù)、WEB服務(wù)，資料管理服務(wù)，視頻監控服務(wù)等功能。任意地方都可以掌控系統實(shí)時(shí)狀態(tài)，支持同時(shí)多人查看數據，同時(shí)告警信息通過(guò)WEB、短信提醒相應的維護人員，做到緊急情況多通道數據下發(fā)，除此之外，針對現場(chǎng)存在的問(wèn)題，提出了具體的解決方法。

　　物聯(lián)及平臺架構：

　　系統架構主要由感知層、傳輸層及應用層組成。

　　感知層主要完成信息的采集、處理和收集。即為配電房監控的各個(gè)數據采集單元，包括10KV開(kāi)關(guān)柜、變壓器溫度、低壓配電柜電流電壓等電量數據等;

　　傳送層完成信息的傳送和處理，包括接入單元和接入網(wǎng)絡(luò )，接入單元為通信網(wǎng)關(guān)，接入網(wǎng)絡(luò )為有線(xiàn)寬帶、電力專(zhuān)用局域網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡(luò )等;

　　應用層為應用支撐平臺和應用服務(wù)系統，主要支持信息協(xié)同，共享和互通，如：云服務(wù)器，應用服務(wù)器，WEB服務(wù)器，短信服務(wù)器，移動(dòng)終端軟件(手機、IPAD)，郵件服務(wù)器等。

　　三、具體方案實(shí)施

　　1.1 基本配置方案

　　基本配置方案主要實(shí)現動(dòng)力部分10KV高壓進(jìn)線(xiàn)、400V低壓進(jìn)線(xiàn)及各用電回路全電量監測(電壓、電流、線(xiàn)纜及電容器溫度、電度、功率因數、諧波)等

　　監控的各個(gè)數據采集單元包括高/低壓進(jìn)線(xiàn)無(wú)線(xiàn)采集模塊、無(wú)線(xiàn)三相采集模塊、多回路全電量采集模塊等;

　　主要安裝部分如下：

　　1、低壓配電房部分，由于原配電房低壓柜配有帶通訊功能的數字電表，并且已經(jīng)引出后面端子 ，所以可以用485線(xiàn)把所有電表連起來(lái)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)送到云服務(wù)器

　　如圖為中電的智能儀表，可以支持數據采集功能;

　　2、廠(chǎng)房的主要設備電力監控，采用我司的電量采集模塊，可以通過(guò)穿刺型電流互感器直接采集數據，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)送到云服務(wù)器

　　1.2基本配置方案系統框圖

　　1.3核心設備介紹

　　1.3.1、云通信網(wǎng)關(guān)

　　功能

　　云通信網(wǎng)關(guān)是平臺與現場(chǎng)采集層的紐帶，信息上傳下達轉換的關(guān)鍵元件。它將具備以下重要功能特性：

　　數據采集 支持多種規約接入，可配置化串口采集規約，現場(chǎng)快速接入各種智能RTU設備，主動(dòng)收集采集層數據，并進(jìn)行數據匯總。

　　數據轉換 根據配置上傳信息點(diǎn)表，網(wǎng)關(guān)根據數據順序重新組織字節排序，向平臺傳輸數據，且數據進(jìn)行加密傳輸，同時(shí)，支持本地的UDP/TCP/SNMP等多種規約，可以由多個(gè)客戶(hù)端讀取。

　　斷網(wǎng)續傳 支持數據斷網(wǎng)續傳，配置SD存儲卡，網(wǎng)絡(luò )斷網(wǎng)，并不影響平臺對歷史數據的收集，網(wǎng)絡(luò )恢復后，陸續傳送歷史數據，補充數據庫。

　　邏輯聯(lián)動(dòng) 支持XML格式的可編程邏輯條件輸出設置，通過(guò)與 或 等關(guān)系，進(jìn)行復雜的本地化控制輸出，與平臺網(wǎng)絡(luò )無(wú)關(guān)，確保本地控制萬(wàn)無(wú)一失。

　　遠程維護 支持授權設備進(jìn)行遠程維護，可以對固件、通信配置、XML信息上傳定義、XML邏輯聯(lián)動(dòng)策略等內容遠程設置，可減低現場(chǎng)人員出差概率。

　　1.3.2、無(wú)線(xiàn)采集模塊

　　.功能

　　采用LoRa 470Mhz無(wú)線(xiàn)傳輸/RS485技術(shù)+穿刺CT技術(shù)將低壓交流的電壓、電流、溫度等全電量參數上傳至采集終端。

　　電力參數監測：三相電壓(V)、三相電流(A)、溫度、頻率(Hz)、功率因數(φ)、有功功率(P)、無(wú)功功率(Q)、視在功率(S)、有功電能(KWh)、無(wú)功電能(KVarh)、視在電能(KVah)、31次諧波。

　　遙信功能：監測斷路器開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)、脫扣位置狀態(tài)。

　　遙控功能：通過(guò)通信可實(shí)現遠程控制斷路合閘、分閘。

　　保護告警功能：對欠壓、過(guò)壓、過(guò)負荷、漏電、斷路器脫扣等故障實(shí)時(shí)監測和告警，并可設置跳閘以切除故障。

　　故障錄波功能：捕捉瞬間故障時(shí)，電流波形，可以記錄2秒內的波形數據。

　　1.3.3、12路溫度采集模塊

　　12路溫度采集模塊基于成熟的嵌入式軟硬件平臺，具有實(shí)時(shí)性強、可靠性高的特點(diǎn)，采用高精度的進(jìn)口溫度傳感器，提供12路溫度數據的實(shí)時(shí)采集，支持RS485接口，適合用于復雜惡劣的工業(yè)環(huán)境。

　　產(chǎn)品特點(diǎn)

　　★支持9～36V DC寬電壓輸入

　　★支持12路溫度數據的實(shí)時(shí)采集

　　★采用DS18B20數字溫度傳感器，具有體積小，硬件開(kāi)銷(xiāo)低，抗干擾能力強，精度高，反應靈敏

　　★傳感器與采集主機連線(xiàn)采用RJ11接口，方便施工接線(xiàn)和維護

　　★采集主機具備強大的接口驅動(dòng)能力，傳感器線(xiàn)支持最大10米

　　★ Modbus-RTU標準協(xié)議，地址與波特率采用撥碼開(kāi)關(guān)

　　★工業(yè)級設計，低功耗;模塊整體體積小，集成度高

　　★安裝簡(jiǎn)單方便，支持螺絲孔固定或磁鐵吸附方式

　　1.3.4、電壓、電流等電量采集類(lèi)

　　可以計算多路全電量(功率、功率因素、電度、頻率)等數據，成本低，安裝尺寸小。

　　功能特點(diǎn)

　　★具備27個(gè)通道的電壓、電流采集，通過(guò)DSP浮點(diǎn)計算出各通道的全電量數據，如電壓，電流，有功功率，功率因數，電度，相位，以及諧波等。

　　★ 2路DI輸入狀態(tài)檢測，1路DO狀態(tài)的控制

　　★ 2路 RS485隔離接口

　　★ 24V電源供電，低功耗，使用更安全

　　★工業(yè)級設計，低功耗，體積小，安裝方便

　　★ Modbus RTU協(xié)議，方便第三方系統接入

　　1.3.5、智能串口擴展模塊

　　通過(guò)各個(gè)主站請求指令的記憶，將不同請求指令進(jìn)行存儲，最大效率在采集總線(xiàn)上進(jìn)行輪詢(xún)，實(shí)時(shí)更新接收內存數據，模塊不改變任何數據內容，待主站請求的指令與輪詢(xún)的指令匹配時(shí)，模塊將對應的采集數據報文進(jìn)行轉發(fā)。支持4個(gè)主站可以同時(shí)請求，模塊自主識別，轉發(fā)對應的報文內容。

　　串口擴展模塊通信架構圖

　　四、平臺展示(WEB展示端)

　　1、GIS地圖

　　報警列表：展示不同等級的報警信息(一般、嚴重、預警)

　　電子地圖：站點(diǎn)定位功能，可以精確定位到站點(diǎn)地理位置，提供詳細的地理信息及報警發(fā)生時(shí)間。

　　實(shí)時(shí)告警：如果產(chǎn)生告警，系統將自動(dòng)彈出，并且在電子地圖與站點(diǎn)導航欄的按鈕響應變成紅色閃爍。

　　2、電能實(shí)時(shí)數據

　　各站點(diǎn)對應10KV、400V、直流、環(huán)境等不同等級設備進(jìn)行劃分，顯示負荷、功率因數、電流、電壓、溫度、諧波含有量等實(shí)時(shí)數據，點(diǎn)擊支路名稱(chēng)，將彈出詳細的支路數據信息，任何數據可根據實(shí)際需求進(jìn)行自由配置。

　　400V一次系統圖展示：

　　3、信息分析

　　3.1 能耗分析

　　餅狀圖顯示各自定義負載(照明，空調，消防等)能耗總占比，負載總能耗排名及曲線(xiàn)形式呈現，餅狀圖顯示各負載對應支路能耗占比。

　　3.2趨勢分析

　　曲線(xiàn)展示自定義配置的變壓器溫度、電壓偏差、電流偏差、三相不平衡、諧波畸變率、功率因數、頻率偏差等數據并通過(guò)大數據分析提前預判未來(lái)的趨勢方向。

　　3.3報警統計

　　餅狀圖展示報警級別信息分類(lèi)總占比，負載報警次數排行，并可按告警級別快速檢索報警信息并支持EXC格式導出數據。

　　3.4歷史曲線(xiàn)

　　按日、月周期查詢(xún)變壓器溫度、電壓偏差、電流偏差、三相不平衡、諧波畸變率、功率因數、頻率偏差等歷史數據，通過(guò)曲線(xiàn)形式展示。

　　3.5峰平谷

　　有效調節生產(chǎn)用電，合理避峰填谷用電。

　　3.6報表

　　支持實(shí)時(shí)數據報表和歷史數據(日報、月報、年報)等報表導出，報表格式自定義配置。

　　4、推送方式

　　4.1 微信推送

　　登陸后主頁(yè) 站點(diǎn)名稱(chēng) 站點(diǎn)實(shí)時(shí)遙測數據

　　站點(diǎn)一次圖顯示 曲線(xiàn)圖(能耗等)

　　站點(diǎn)實(shí)時(shí)遙信數據 站點(diǎn)功能按鈕 告警推送

　　4.2 短信推送

　　系統根據配置信息關(guān)鍵字，實(shí)時(shí)告警，并將短信發(fā)送至訂閱者。

　　4.3 郵件推送

　　系統可以將關(guān)鍵數據按照用戶(hù)設定，在某一個(gè)時(shí)刻將數據EXCEL表格發(fā)送到指定的郵箱。如能耗電度數據等。

　　日報、月報、年報按定義發(fā)送。

　　五、具體實(shí)施步驟

　　1、技術(shù)方案準備

　　改造前需要準備好技改的圖紙，裝置說(shuō)明書(shū)，等改造所需的所有技術(shù)資料。

　　1)、現場(chǎng)工作人員必須嚴格遵守《電業(yè)安全工作規程》和相關(guān)安全工作規定,進(jìn)入工作現場(chǎng)必須戴好安全帽,著(zhù)裝應符合規范。2)、各項工作在開(kāi)展前，工作負責人應與工作成員作好危險點(diǎn)的分析，并在施工過(guò)程中注意加強相互監護。3)、工作負責人應在工作前詳細宣讀工作步驟,仔細交待安全措施的現場(chǎng)布置情況和停、帶電區域安全監督人應注意加強對危險點(diǎn)的監督和控制,工作班成員應相互關(guān)心,相互監督。4)、工作過(guò)程中若出現異?；蚴鹿是闆r，工作人員應立即停止工作等待總負責人的調動(dòng)安排。

　　5)、選派的工作負責人應有較強的工作責任心和安全意識，并熟練地掌握所承擔的施工項目和質(zhì)量標準。

　　6)、工作負責人要在開(kāi)工前將人員分工，危險控制點(diǎn)及其控制措施予以詳細的交待。

　　7)、工作負責人在合同工作許可人檢查現場(chǎng)所在的安全措施正確完備后，方可在工作票上簽名 ，然后帶領(lǐng)工作班成員進(jìn)入現場(chǎng)。

　　8)、每天現場(chǎng)施工結束后，要認真開(kāi)好收工會(huì )，工作負責人對當天的工作做出總結。

　　9)、次日復工時(shí)，工作負責人需事先重新認真檢查安全措施，安全措施符合工作的要求后，方可工作。

　　10)、專(zhuān)職負責人不得從事其他工作。不得隨意變更現場(chǎng)安全措施，禁止穿越和擅自移動(dòng)臨時(shí)遮攔。

　　11)、全部工作完畢，辦理工作終結手續前，工作負責人應對全部工作現場(chǎng)進(jìn)行周密檢查，確保無(wú)遺漏問(wèn)題。

　　12)、辦完工作終結手續后，作業(yè)人員嚴禁再觸及設備并全部撤離現場(chǎng)。

　　13)、電源終端應有剩余電流動(dòng)作保護器，儀器外殼必須接地。

　　14)、加強現場(chǎng)監督發(fā)現不安全現象及時(shí)予以制止。15)、本次工作前，各相關(guān)專(zhuān)業(yè)與負責人應認真了解舊交流系統的接線(xiàn)及負荷情況，并認真學(xué)習新系統的說(shuō)明書(shū)及相關(guān)技術(shù)，作好準備工作。

　　2、安全方案準備

　　工作現場(chǎng)各專(zhuān)業(yè)必須嚴格執行《電力安全工作規程》和現場(chǎng)安全措施。

　　1)、組織施工人員了解、熟悉所要安裝設備的技術(shù)要求。

　　2)、制定現場(chǎng)施工方案，嚴格按照設計圖紙進(jìn)行安裝。

　　3)、安裝前應對設備進(jìn)行檢查，首先檢查包裝箱有無(wú)破損和異?，F象，開(kāi)箱后應對照設備裝箱單檢查所有部件、附件和備件是否齊全。

　　4)、安裝前，查閱設備出廠(chǎng)資料，備品備件和工器具要準備充足并列出清單，班組準備好所需耗材及設備清單，并按此準備。

　　5)、安裝時(shí)要按制造廠(chǎng)的安裝使用說(shuō)明書(shū)的規定進(jìn)行，安裝前要徹底清理各零部件，嚴格按照工藝要求進(jìn)行安裝。

　　6)、安裝施工中要精心操作，防止對設備造成任何損傷。

　　7)、接線(xiàn)時(shí)，一定要戴手套，扳手及螺絲刀等工具裸露部分需做好絕緣處理，避免短路、接地等。

　　8)、拆臨時(shí)接線(xiàn)做好記錄。

　　9)、每次使用萬(wàn)用表前，應檢查萬(wàn)用表的表筆絕緣情況，避免在測量過(guò)程中觸電。

　　10)、安裝模塊等，對照接線(xiàn)圖連接屏間接線(xiàn)，務(wù)必保證接線(xiàn)正確美觀(guān)。

　　11)、現場(chǎng)安裝調試記錄卡要仔細認真填寫(xiě)，包括各種設備的名稱(chēng)、型號、數量及出廠(chǎng)編號等要記錄清楚。

　　12)、改造工作過(guò)程中，如遇到異常情況，要及時(shí)向現場(chǎng)領(lǐng)導小組匯報。

　　3、主要設備清單

　　4、工具準備