配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)(配電房高低壓智慧配電系統(tǒng))

　　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，對未來工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了、深層次以及革命性影響。

　　國務院印發(fā)《國務院關(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》，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)的實施意見》。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”“先進制造業(yè)”邁進。

　　現(xiàn)階段需解決企業(yè)能源系統(tǒng)監(jiān)管疏松、能源數(shù)據(jù)利用率低、企業(yè)高低壓配電房仍設有專人值守、用能數(shù)據(jù)仍然靠人工抄表完成、難以開展成本核算以及人力成本高等問題，實現(xiàn)精細化能源管理。

　　1.通過智慧配電改造實現(xiàn)

　　1.1 實現(xiàn)配電房無人值守

　　實時監(jiān)控企業(yè)配電設備用能情況，以便實時診斷設備運行狀況。

　　1.2 實現(xiàn)遠程抄錄計量表計數(shù)據(jù)

　　分析企業(yè)的用能情況，幫助其進行成本核算，提供員工績效考核數(shù)據(jù)依據(jù)。

　　1.3 實現(xiàn)配電設備的物聯(lián)管理，挖掘數(shù)據(jù)價值，提升數(shù)據(jù)處理效率

　　提高企業(yè)對能源的現(xiàn)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(tǒng)用能管理粗放問題，實現(xiàn)精益化管理，在保障企業(yè)用能安全的同時降低企業(yè)用能成本，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

　　2 項目概況

　　該酒業(yè)分為3個廠區(qū)。第一廠區(qū)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。第二廠區(qū)配備有一臺1600kVA的干式變壓器，

　　供給整個廠區(qū)的生產(chǎn)生活用電。整體設計體量較大，現(xiàn)場勘察變壓器處于低負載運行狀態(tài)，已按照當?shù)仉娏忠?guī)范采取需量繳費，但缺少實時數(shù)據(jù)監(jiān)控合理管控基本電費繳費措施。第三廠區(qū)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停用，還有一臺1250kVA的干式變壓器供給生活用電。第三廠區(qū)配電房設備是老式陳舊設備且沒有 485及其他通信接口，企業(yè)需要做配電房無人值守，因此需要在高低壓柜內(nèi)安裝智能電表及配套采集設備，做到二級采集。

　　3 項目實施

　　第一廠區(qū)和第二廠區(qū)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RS-485通信接口，可將儀表數(shù)據(jù)接入我方數(shù)據(jù)采集器，通過智能網(wǎng)關(guān)將采集到

　　的數(shù)據(jù)上傳至云平臺。將3個廠區(qū)內(nèi)特殊設備的斷路器更換為智能塑殼斷路器，可實現(xiàn)中控室和云平臺實時監(jiān)控設備的供電情況和運行狀態(tài)，并實現(xiàn)中控室和云平臺智能塑殼斷路器遠程分合控制。

　　4 系統(tǒng)組成及相關(guān)功能

　　4.1 數(shù)據(jù)采集層

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

　　4.2 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通過智能電網(wǎng)傳輸至云平臺。通常采用互聯(lián)網(wǎng)、4G設備進行配電監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸。

　　4.3 系統(tǒng)性能

　　智慧配電系統(tǒng)具有管理的先進性，可幫助客戶實現(xiàn)利益，實現(xiàn)綜合能源利用、資產(chǎn)管理、運營管理[2]。它可以從企業(yè)用電痛點出發(fā)，解決客戶電能綜合管理問題。系統(tǒng)可實現(xiàn)故障預警、故障設備定位、電量峰谷平統(tǒng)計、值班管理、巡視管理以及搶修管理等運維流程過程工單的管控。

　　4.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)性

　　系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)24h持續(xù)可用，可在選定時間內(nèi)進行系統(tǒng)維護。數(shù)據(jù)刷新周期短，速度快。支持無限期pB級別數(shù)據(jù)儲存，數(shù)據(jù)刷新頻率10s[3]。系統(tǒng)能夠保證在高負荷狀態(tài)下能提供不間斷的可靠服務，運行穩(wěn)定，不存在內(nèi)存泄露情況。

　　4.5 系統(tǒng)的擴容功能

　　智慧配電系統(tǒng)具備良好的功能擴展性。系統(tǒng)功能模塊擴展不會影響現(xiàn)有功能和結(jié)構(gòu)，支持工廠能耗系統(tǒng)無縫對接和分布式能源系統(tǒng)接入。

　　4.6 提供運行監(jiān)控功能

　　針對酒業(yè)情況，系統(tǒng)的運行功能可監(jiān)控3個廠區(qū)變壓器。高低壓配電室各個監(jiān)測點進行監(jiān)控，實現(xiàn)配電房無人值守，細節(jié)化、立體化數(shù)據(jù)監(jiān)管，助力企業(yè)高效管理，參與國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進程，向“兩化融合”邁進。

　　4.7 設備巡視

　　設備巡視具有巡視周期設定、巡視任務單、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行查詢。

　　4.8 提供搶修管理功能

　　依據(jù)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)務來源、緊急程度等各項具體內(nèi)容。依據(jù)搶修工單，工作人員完成對應的搶修任務，將過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)對配電房無人值守、數(shù)據(jù)分析和價值利用、企業(yè)能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設的需求，平臺的統(tǒng)計分析功能完全滿足所需。平臺統(tǒng)計分析功能包括用電結(jié)構(gòu)分析、用電數(shù)據(jù)分析、用電優(yōu)化建議、運維工作報告和設備統(tǒng)計。

　　4.10 單位電量統(tǒng)計

　　可以選擇用電單位、時間間隔、日期以及統(tǒng)計方式查詢廠區(qū)的電量統(tǒng)計結(jié)果，根據(jù)各地供電售價目錄進行測算，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)濟價值。也可從數(shù)據(jù)展示中看出各時段用戶的用電結(jié)構(gòu)，分析用戶生產(chǎn)規(guī)律。

　　4.11 設備電量統(tǒng)計

　　可以查詢每一個設備的用電情況，分析該設備各時段占比以及平均電價。

　　5. 配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)

　　一、系統(tǒng)研發(fā)背景及簡介

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

　　??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、取暖通風、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備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，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。

　　二、應用場合

　　變電所、配電室、機房、箱變。

　　三、系統(tǒng)目標

　　配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測配電室內(nèi)各設備運行參數(shù)，提供高度穩(wěn)定可靠的監(jiān)控信息資源。節(jié)省配電室綜合監(jiān)控運行管理費用，達到短期投資長期受益的目的。確保提高監(jiān)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(tǒng)軟/硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　??配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)以智能控制為核心，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應用，實現(xiàn)配電室內(nèi)環(huán)境的全天候狀態(tài)監(jiān)視和智能控制。系統(tǒng)由485通信和網(wǎng)絡通信混合組網(wǎng)，完成站端視頻、環(huán)境數(shù)據(jù)以及安全防范等數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，適配于當下多種應用場景。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

　　監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)采用平臺化SOA架構(gòu)，具有良好的可擴展性。當數(shù)據(jù)接入量大或者訪問用戶數(shù)大的時候，可以通過部署多個應用實例來提高系統(tǒng)服務能力。同時可根據(jù)用戶的使用要求，靈活配置運行的服務組件。

　　五、設備選型

　　六、監(jiān)控范圍

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

　　1. 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

　　??配電室綜合監(jiān)控設備安裝在配電室、箱變、變電所內(nèi)，通過采集和傳輸技術(shù)，可以實時監(jiān)測配電室內(nèi)的重要場所和設備的工作環(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(xiàn)異常時，可及時顯示、報警，并可通過通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)平臺。根據(jù)預先設置的上下限值，聯(lián)動控制空調(diào)、視頻、燈光、加熱裝置、除濕器、通風機、聲光報警等設備。保障配電室場所的電力設備安全運行。防止因環(huán)境改變、非授權(quán)活動、設備狀態(tài)變化等引起的事故，滿足配電室遠程運維的可靠管控要求。為新型現(xiàn)代化配電室的智能化、可視化、自動化、互動化做有效支撐。

　　??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(tǒng)平臺可以直觀的顯示出被監(jiān)測量的大小或狀態(tài)，以及被監(jiān)測量的實時值或各種故障發(fā)生的情況。

　　??告警功能：在監(jiān)控中心對環(huán)境參量超過預設值時發(fā)出視聽告警，在監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面上閃爍顯示，同時可以提供警示燈、報警音箱、語音、短信通知等多種告警方式。

　　??設備狀態(tài)檢測：系統(tǒng)可以實時監(jiān)控配電室內(nèi)各監(jiān)測設備(傳感器)以及通信線路，自動診斷設備及鏈路故障，并實時顯示在界面上。

　　??數(shù)據(jù)查詢：環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)及遠程控制數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)查詢。

　　2. 消防監(jiān)控子系統(tǒng)

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

　　3. 安防監(jiān)控子系統(tǒng)

　　??紅外雙鑒、紅外對射、震動、門磁等安防相關(guān)設備接入 ，并可實時播放告警語音、發(fā)送提醒短信等。

　　4. 無線測溫子系統(tǒng)

　　??無源無線測溫產(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關(guān)柜內(nèi)母排搭接點，斷路器觸頭、電纜接頭、大電流設備等電氣連接點和其他易過熱點等位置的溫度檢測，并把測量結(jié)果通過網(wǎng)絡上傳到監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫服務器，通過軟件分析能夠?qū)囟冗^高發(fā)出告警信息，實現(xiàn)溫度故障的早期預測，防患于未然。

　　5. 饋線監(jiān)測子系統(tǒng)

　　??可以監(jiān)測開關(guān)柜局放和饋線回路的開關(guān)狀態(tài)、溫度、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、有功、無功、諧波、電能量采集等。支持設置上下限的告警值，實現(xiàn)語音播放、發(fā)送短信等聯(lián)動提醒方式。

　　6. 變壓器監(jiān)測子系統(tǒng)

　　??變壓器三相繞組溫度檢測、風機運行狀態(tài)、震動檢測。支持設置上下限的告警值，實現(xiàn)語音播放、發(fā)送短信等聯(lián)動提醒方式。

　　7. 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

　　??視頻監(jiān)控采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)專業(yè)監(jiān)控功能。支持海康主流硬盤錄像機和數(shù)字高清攝像機系列產(chǎn)品。

　　8. 溫濕度控制子系統(tǒng)

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

　　9. 門禁控制子系統(tǒng)

　　??系統(tǒng)支持人員進入出去時間人員記錄，系統(tǒng)提供設備或網(wǎng)絡故障報警、非法闖入報警、門開超時報警、非法刷卡報警以及脅迫報警等。

　　10. 空調(diào)節(jié)能控制子系統(tǒng)

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

　　11. 燈光控制系統(tǒng)子系統(tǒng)

　　??可以遠程控制燈光的關(guān)閉和打開。

　　12. 其他控制功能

　　??水泵控制。

　　??加熱器控制。

　　??聲光報警器控制：遠程控制啟動和關(guān)閉，避免擾民。

　　??風機控制：實現(xiàn)對主、副新風機的智能控制。

　　??除濕機控制：室內(nèi)除濕機控制以及與濕度聯(lián)動。

　　??其它設備控制。

　　5.結(jié)束語

　　通過此次酒業(yè)智慧配電系統(tǒng)項目的改造，可達到客戶用電設備集中管理、設備實時在線監(jiān)測以及各廠區(qū)電量統(tǒng)計的預期要求。管理方面，通過智慧配電系統(tǒng)采集智能儀表和智能斷路器的供配電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對整個廠區(qū)的供電設備進行集中管理。運維方面，通過智慧配電系統(tǒng)減輕了維修人員日常安全檢查、電費抄報等工作，實現(xiàn)了設備故障定位，為企業(yè)節(jié)約了大量的運維成本。統(tǒng)計方面，通過智慧配電系統(tǒng)對各分廠進行用電區(qū)域的峰、谷、平電量統(tǒng)計分析，可根據(jù)電量信息計算各時段的運營成本。