配電室綜合監控系統(配電房高低壓智慧配電系統)

　　配電室綜合監控系統(配電房高低壓智慧配電系統)

　　0.前言

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”的重要基石，對未來(lái)工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了、深層次以及革命性影響。

　　國務(wù)院印發(fā)《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導意見(jiàn)》，四川省人民政府辦公廳印發(fā)《四川省人民政府關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施意見(jiàn)》。在這樣的背景下，某酒業(yè)為響應國家關(guān)于建設工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的號召，向“兩化融合”“先進(jìn)制造業(yè)”邁進(jìn)。

　　現階段需解決企業(yè)能源系統監管疏松、能源數據利用率低、企業(yè)高低壓配電房仍設有專(zhuān)人值守、用能數據仍然靠人工抄表完成、難以開(kāi)展成本核算以及人力成本高等問(wèn)題，實(shí)現精細化能源管理。

　　1.通過(guò)智慧配電改造實(shí)現

　　1.1 實(shí)現配電房無(wú)人值守

　　實(shí)時(shí)監控企業(yè)配電設備用能情況，以便實(shí)時(shí)診斷設備運行狀況。

　　1.2 實(shí)現遠程抄錄計量表計數據

　　分析企業(yè)的用能情況，幫助其進(jìn)行成本核算，提供員工績(jì)效考核數據依據。

　　1.3 實(shí)現配電設備的物聯(lián)管理，挖掘數據價(jià)值，提升數據處理效率

　　提高企業(yè)對能源的現代化管理水平，使企業(yè)用能更加安全、高效和經(jīng)濟，最終解決傳統用能管理粗放問(wèn)題，實(shí)現精益化管理，在保障企業(yè)用能安全的同時(shí)降低企業(yè)用能成本，創(chuàng )造經(jīng)濟價(jià)值。

　　2 項目概況

　　該酒業(yè)分為3個(gè)廠(chǎng)區。第一廠(chǎng)區配備有一臺容量1000kVA和一臺容量500 kVA的變壓器,皆為干式變壓器，其中500kVA的目前停用。第二廠(chǎng)區配備有一臺1600kVA的干式變壓器，

　　供給整個(gè)廠(chǎng)區的生產(chǎn)生活用電。整體設計體量較大，現場(chǎng)勘察變壓器處于低負載運行狀態(tài)，已按照當地電力局規范采取需量繳費，但缺少實(shí)時(shí)數據監控合理管控基本電費繳費措施。第三廠(chǎng)區配備有兩臺1600 kVA 的干式變壓器供給生產(chǎn)用電，其中一臺目前已暫時(shí)停用，還有一臺1250kVA的干式變壓器供給生活用電。第三廠(chǎng)區配電房設備是老式陳舊設備且沒(méi)有 485及其他通信接口，企業(yè)需要做配電房無(wú)人值守，因此需要在高低壓柜內安裝智能電表及配套采集設備，做到二級采集。

　　3 項目實(shí)施

　　第一廠(chǎng)區和第二廠(chǎng)區的配電房設備都是新式設備，各配電柜上儀表均帶有RS-485通信接口。通過(guò)RS-485通信接口，可將儀表數據接入我方數據采集器，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將采集到

　　的數據上傳至云平臺。將3個(gè)廠(chǎng)區內特殊設備的斷路器更換為智能塑殼斷路器，可實(shí)現中控室和云平臺實(shí)時(shí)監控設備的供電情況和運行狀態(tài)，并實(shí)現中控室和云平臺智能塑殼斷路器遠程分合控制。

　　4 系統組成及相關(guān)功能

　　4.1 數據采集層

　　通過(guò)智能儀表完成電流、電壓、電量以及功率因數等電量參數的采集工作。通過(guò)智能塑殼斷路器實(shí)現所控回路的電流、電壓、溫度、漏電、電量以及功率因數等用電信息的采集[1]。

　　4.2 數據通信層

　　將智能儀表和智能塑殼斷路器采集到的電量信息和設備運行數據通過(guò)智能電網(wǎng)傳輸至云平臺。通常采用互聯(lián)網(wǎng)、4G設備進(jìn)行配電監控數據的實(shí)時(shí)傳輸。

　　4.3 系統性能

　　智慧配電系統具有管理的先進(jìn)性，可幫助客戶(hù)實(shí)現利益，實(shí)現綜合能源利用、資產(chǎn)管理、運營(yíng)管理[2]。它可以從企業(yè)用電痛點(diǎn)出發(fā)，解決客戶(hù)電能綜合管理問(wèn)題。系統可實(shí)現故障預警、故障設備定位、電量峰谷平統計、值班管理、巡視管理以及搶修管理等運維流程過(guò)程工單的管控。

　　4.4 系統的穩定持續性

　　系統能夠實(shí)現24h持續可用，可在選定時(shí)間內進(jìn)行系統維護。數據刷新周期短，速度快。支持無(wú)限期pB級別數據儲存，數據刷新頻率10s[3]。系統能夠保證在高負荷狀態(tài)下能提供不間斷的可靠服務(wù)，運行穩定，不存在內存泄露情況。

　　4.5 系統的擴容功能

　　智慧配電系統具備良好的功能擴展性。系統功能模塊擴展不會(huì )影響現有功能和結構，支持工廠(chǎng)能耗系統無(wú)縫對接和分布式能源系統接入。

　　4.6 提供運行監控功能

　　針對酒業(yè)情況，系統的運行功能可監控3個(gè)廠(chǎng)區變壓器。高低壓配電室各個(gè)監測點(diǎn)進(jìn)行監控，實(shí)現配電房無(wú)人值守，細節化、立體化數據監管，助力企業(yè)高效管理，參與國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)程，向“兩化融合”邁進(jìn)。

　　4.7 設備巡視

　　設備巡視具有巡視周期設定、巡視任務(wù)單、巡視報告、人員巡視情況、用電單位巡視情況等功能。巡視周期設定能對不同的用電單位設定對應的工作人員，并對不同的巡視周期進(jìn)行查詢(xún)。

　　4.8 提供搶修管理功能

　　依據存在的故障情況，派發(fā)搶修工單，編輯用電單位、工單編號、業(yè)務(wù)來(lái)源、緊急程度等各項具體內容。依據搶修工單，工作人員完成對應的搶修任務(wù)，將過(guò)程信息完善記錄歸檔，也便于工作考核。

　　4.9 用電分析功能

　　對于酒業(yè)對配電房無(wú)人值守、數據分析和價(jià)值利用、企業(yè)能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎建設的需求，平臺的統計分析功能完全滿(mǎn)足所需。平臺統計分析功能包括用電結構分析、用電數據分析、用電優(yōu)化建議、運維工作報告和設備統計。

　　4.10 單位電量統計

　　可以選擇用電單位、時(shí)間間隔、日期以及統計方式查詢(xún)廠(chǎng)區的電量統計結果，根據各地供電售價(jià)目錄進(jìn)行測算，體現數據的經(jīng)濟價(jià)值。也可從數據展示中看出各時(shí)段用戶(hù)的用電結構，分析用戶(hù)生產(chǎn)規律。

　　4.11 設備電量統計

　　可以查詢(xún)每一個(gè)設備的用電情況，分析該設備各時(shí)段占比以及平均電價(jià)。

　　5. 配電室綜合監控系統

　　一、系統研發(fā)背景及簡(jiǎn)介

　　配電室綜合監控是整個(gè)電能管理系統中的一個(gè)重要環(huán)節。目前，配電室一般都采取無(wú)人值守，定時(shí)巡查制度，這樣既浪費人力物力也無(wú)法做到對配電室的環(huán)境和安全實(shí)時(shí)監控。而配電室的環(huán)境穩定可靠對變壓器等設備的正常運行至關(guān)重要。

　　??公司根據配電室實(shí)際情況，結合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，自主研發(fā)了配電室綜合監控系統，實(shí)現了智能開(kāi)關(guān)柜運行監控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線(xiàn)測溫監測、電纜測溫監測、環(huán)境監測、有害氣體監測、安防監控、取暖通風(fēng)、門(mén)禁、燈光、風(fēng)機、除濕機、空調控制等功能。

　　實(shí)現動(dòng)力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，實(shí)現動(dòng)力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過(guò)高，同時(shí)實(shí)現配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠程管理。

　　二、應用場(chǎng)合

　　變電所、配電室、機房、箱變。

　　三、系統目標

　　配電室綜合監控系統實(shí)時(shí)監測配電室內各設備運行參數，提供高度穩定可靠的監控信息資源。節省配電室綜合監控運行管理費用，達到短期投資長(cháng)期受益的目的。確保提高監測環(huán)境管理工作效率并提供安全舒適的工作環(huán)境。系統軟/硬件均采用模塊化結構設計，適應發(fā)展需要，做到具有可擴展性、可變性，適應環(huán)境的變化和工作性質(zhì)的多樣化。

　　四、系統結構

　　??配電室綜合監控系統以智能控制為核心，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應用，實(shí)現配電室內環(huán)境的全天候狀態(tài)監視和智能控制。系統由485通信和網(wǎng)絡(luò )通信混合組網(wǎng)，完成站端視頻、環(huán)境數據以及安全防范等數據的采集和監控，適配于當下多種應用場(chǎng)景。

　　系統結構

　　系統遵循物聯(lián)網(wǎng)分層分布式物理體系，即設備層、網(wǎng)絡(luò )層、站控層，構建而成完全一體化的智慧管理平臺系統。

　　監控系統架構采用平臺化SOA架構，具有良好的可擴展性。當數據接入量大或者訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)數大的時(shí)候，可以通過(guò)部署多個(gè)應用實(shí)例來(lái)提高系統服務(wù)能力。同時(shí)可根據用戶(hù)的使用要求，靈活配置運行的服務(wù)組件。

　　五、設備選型

　　六、監控范圍

　　??系統把環(huán)境、視頻、通風(fēng)、照明、安全防范、消防、一次設備輔助監控等所有監控量在系統主界面上進(jìn)行一體化顯示和控制，避免各系統孤立顯示和控制。

　　1. 環(huán)境監控子系統

　　??配電室綜合監控設備安裝在配電室、箱變、變電所內，通過(guò)采集和傳輸技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監測配電室內的重要場(chǎng)所和設備的工作環(huán)境，如溫度、濕度、電纜溝水位、漏水/水浸、有害氣體(SF6，H2S，NO，CO，O2，O3)、TVOC、煙霧、明火、人體感應、噪聲等。

　　??當檢測到環(huán)境量出現異常時(shí)，可及時(shí)顯示、報警，并可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )將數據上傳至系統平臺。根據預先設置的上下限值，聯(lián)動(dòng)控制空調、視頻、燈光、加熱裝置、除濕器、通風(fēng)機、聲光報警等設備。保障配電室場(chǎng)所的電力設備安全運行。防止因環(huán)境改變、非授權活動(dòng)、設備狀態(tài)變化等引起的事故，滿(mǎn)足配電室遠程運維的可靠管控要求。為新型現代化配電室的智能化、可視化、自動(dòng)化、互動(dòng)化做有效支撐。

　　??站端設備包含各種傳感器(溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體等)。系統平臺可以直觀(guān)的顯示出被監測量的大小或狀態(tài)，以及被監測量的實(shí)時(shí)值或各種故障發(fā)生的情況。

　　??告警功能：在監控中心對環(huán)境參量超過(guò)預設值時(shí)發(fā)出視聽(tīng)告警，在監控系統的人機界面上閃爍顯示，同時(shí)可以提供警示燈、報警音箱、語(yǔ)音、短信通知等多種告警方式。

　　??設備狀態(tài)檢測：系統可以實(shí)時(shí)監控配電室內各監測設備(傳感器)以及通信線(xiàn)路，自動(dòng)診斷設備及鏈路故障，并實(shí)時(shí)顯示在界面上。

　　??數據查詢(xún)：環(huán)境監測數據、狀態(tài)監測數據及遠程控制數據的歷史數據查詢(xún)。

　　2. 消防監控子系統

　　??煙霧、溫感、明火等火災消防信息的接入，聯(lián)動(dòng)聲光報警器進(jìn)行報警，以及通過(guò)短信方式自動(dòng)通知值班維護人員。

　　3. 安防監控子系統

　　??紅外雙鑒、紅外對射、震動(dòng)、門(mén)磁等安防相關(guān)設備接入 ，并可實(shí)時(shí)播放告警語(yǔ)音、發(fā)送提醒短信等。

　　4. 無(wú)線(xiàn)測溫子系統

　　??無(wú)源無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品由主機(或收發(fā)器)和傳感器兩部分組成。主要應用在高低壓開(kāi)關(guān)柜內母排搭接點(diǎn)，斷路器觸頭、電纜接頭、大電流設備等電氣連接點(diǎn)和其他易過(guò)熱點(diǎn)等位置的溫度檢測，并把測量結果通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳到監控中心數據庫服務(wù)器，通過(guò)軟件分析能夠對溫度過(guò)高發(fā)出告警信息，實(shí)現溫度故障的早期預測，防患于未然。

　　5. 饋線(xiàn)監測子系統

　　??可以監測開(kāi)關(guān)柜局放和饋線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、溫度、電壓、電流、功率、功率因數、有功、無(wú)功、諧波、電能量采集等。支持設置上下限的告警值，實(shí)現語(yǔ)音播放、發(fā)送短信等聯(lián)動(dòng)提醒方式。

　　6. 變壓器監測子系統

　　??變壓器三相繞組溫度檢測、風(fēng)機運行狀態(tài)、震動(dòng)檢測。支持設置上下限的告警值，實(shí)現語(yǔ)音播放、發(fā)送短信等聯(lián)動(dòng)提醒方式。

　　7. 視頻監控子系統

　　??視頻監控采用數字監控系統，實(shí)現專(zhuān)業(yè)監控功能。支持?？抵髁饔脖P(pán)錄像機和數字高清攝像機系列產(chǎn)品。

　　8. 溫濕度控制子系統

　　??溫濕度控制器運用傳感器檢測柜內的溫度與濕度值，并通過(guò)控制外接的風(fēng)扇與加熱器對溫度與濕度值進(jìn)行調節，可有效防止因低溫、高溫造成的設備故障以及受潮或結露引起的爬電、閃絡(luò )事故的發(fā)生。

　　9. 門(mén)禁控制子系統

　　??系統支持人員進(jìn)入出去時(shí)間人員記錄，系統提供設備或網(wǎng)絡(luò )故障報警、非法闖入報警、門(mén)開(kāi)超時(shí)報警、非法刷卡報警以及脅迫報警等。

　　10. 空調節能控制子系統

　　??可以控制空調開(kāi)機、關(guān)機、升溫、降溫等，并能夠直接調整空調的溫度值。

　　11. 燈光控制系統子系統

　　??可以遠程控制燈光的關(guān)閉和打開(kāi)。

　　12. 其他控制功能

　　??水泵控制。

　　??加熱器控制。

　　??聲光報警器控制：遠程控制啟動(dòng)和關(guān)閉，避免擾民。

　　??風(fēng)機控制：實(shí)現對主、副新風(fēng)機的智能控制。

　　??除濕機控制：室內除濕機控制以及與濕度聯(lián)動(dòng)。

　　??其它設備控制。

　　5.結束語(yǔ)

　　通過(guò)此次酒業(yè)智慧配電系統項目的改造，可達到客戶(hù)用電設備集中管理、設備實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測以及各廠(chǎng)區電量統計的預期要求。管理方面，通過(guò)智慧配電系統采集智能儀表和智能斷路器的供配電數據，實(shí)現了對整個(gè)廠(chǎng)區的供電設備進(jìn)行集中管理。運維方面，通過(guò)智慧配電系統減輕了維修人員日常安全檢查、電費抄報等工作，實(shí)現了設備故障定位，為企業(yè)節約了大量的運維成本。統計方面，通過(guò)智慧配電系統對各分廠(chǎng)進(jìn)行用電區域的峰、谷、平電量統計分析，可根據電量信息計算各時(shí)段的運營(yíng)成本。