淺談10kV配電室遠程在線監控改造技術方案與施工
更(geng)新時間：2021-12-21
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淮亞利
安科(ke)瑞電氣(qi)股份有限公司 上海嘉定(ding) 201801
摘 要：論述了10kV配電室遠程在線監控系統技術實現方案，并結合包頭市東河區南海五村配電室改造項目，敘述了具體施工方案及項目完工效果。實現常規電壓、電流信號監測的同時，母線溫度及環境濕度信息受到電網運維人員關注，同時對視頻監控及突發非法入侵報警提出需求。
關鍵詞：10kV配電室，配電室改造項目，電網運維
0引言
近年(nian)來，加大了(le)農(nong)村(cun)低(di)壓配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)絡改造(zao)升(sheng)級(ji)投入，低(di)壓配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)供電(dian)(dian)(dian)可(ke)靠性及供電(dian)(dian)(dian)質量得到明顯提升(sheng)，但低(di)壓配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)絡自(zi)動(dong)化運(yun)維(wei)水(shui)平(ping)及農(nong)村(cun)電(dian)(dian)(dian)網(wang)用電(dian)(dian)(dian)安(an)全尚處(chu)于較低(di)水(shui)平(ping)。低(di)壓配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)變(bian)壓器、配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)臺區和配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)室數量多，且分布范圍廣，漏電(dian)(dian)(dian)、過負荷(he)跳閘事故頻發(fa)，降低(di)了(le)配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)網(wang)運(yun)維(wei)水(shui)平(ping)。本文(wen)基于無線通信技術(shu)及云端服務平(ping)臺，實現(xian)了(le)對(dui)現(xian)有(you)10 kV配(pei)(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)室的遠程(cheng)自(zi)動(dong)化監(jian)控系(xi)統改造(zao)。
1 10kV配電室現有監控技術的不足之處
（1）現(xian)有(you)配(pei)電(dian)(dian)室(shi)(shi)無(wu)(wu)法實(shi)現(xian)全(quan)天(tian)候(hou)數據信(xin)息上傳，目前國內配(pei)電(dian)(dian)室(shi)(shi)除了表計(ji)采(cai)用遠程(cheng)數據獲取(qu)方(fang)式外(wai)，其他斷路器出線狀態、無(wu)(wu)功補償(chang)信(xin)息、環境溫濕度數據、配(pei)電(dian)(dian)室(shi)(shi)門鎖(suo)及視頻影(ying)像數據均無(wu)(wu)法實(shi)現(xian)遠程(cheng)在線監(jian)控，配(pei)電(dian)(dian)室(shi)(shi)存在嚴重的安(an)全(quan)運(yun)行隱患。同(tong)時，部分配(pei)電(dian)(dian)室(shi)(shi)未安(an)裝電(dian)(dian)磁(ci)門鎖(suo)及視頻監(jian)控設備(bei)，無(wu)(wu)法有(you)效預(yu)防人為破(po)壞行為；無(wu)(wu)法監(jian)控運(yun)維人員作(zuo)業操(cao)作(zuo)是否符合(he)規范要求。
（2）常規(gui)斷路(lu)器保(bao)(bao)(bao)護(hu)設(she)備(bei)(bei)在(zai)接地(di)故(gu)(gu)障(zhang)、短路(lu)故(gu)(gu)障(zhang)時完成跳閘保(bao)(bao)(bao)護(hu)動作，但無法對配(pei)電(dian)(dian)室(shi)全部(bu)保(bao)(bao)(bao)護(hu)信息進行監控(kong)。現有常規(gui)漏電(dian)(dian)保(bao)(bao)(bao)護(hu)設(she)備(bei)(bei)不(bu)支持遠控(kong)合閘，故(gu)(gu)障(zhang)排查(cha)效(xiao)率(lv)低(di)，延長(chang)了停電(dian)(dian)時間。盡(jin)管低(di)壓線路(lu)三(san)級保(bao)(bao)(bao)護(hu)體系已十(shi)分健(jian)全，但對于漏電(dian)(dian)跳閘故(gu)(gu)障(zhang)，只有在(zai)停電(dian)(dian)發(fa)生后，通過斷電(dian)(dian)用戶(hu)報修電(dian)(dian)話方(fang)可得(de)知。故(gu)(gu)障(zhang)研判(pan)難以(yi)精(jing)確定位到每個(ge)用戶(hu)，如果隔離不(bu)及時，會影響周邊居(ju)民供電(dian)(dian)。在(zai)漏電(dian)(dian)故(gu)(gu)障(zhang)排查(cha)過程中(zhong)無法得(de)到有效(xiao)的移(yi)動終端數據支撐，進一步降低(di)了排查(cha)效(xiao)率(lv)，用戶(hu)滿意度較低(di)。
（3）目前低(di)(di)壓(ya)(ya)配電(dian)室(shi)技(ji)術(shu)水平不具備防(fang)竊(qie)電(dian)能力，所提(ti)供(gong)數據無法滿(man)足內(nei)蒙古電(dian)力公司依法治企(qi)需要。在(zai)市場(chang)經(jing)濟(ji)(ji)體制(zhi)運行模式中，受(shou)經(jing)濟(ji)(ji)利益驅使，不法企(qi)業(ye)竊(qie)電(dian)現象時有(you)(you)發(fa)生，尤其是(shi)低(di)(di)壓(ya)(ya)架空線(xian)路私拉(la)亂改，竊(qie)電(dian)手段隱(yin)蔽，不僅(jin)損害了供(gong)電(dian)企(qi)業(ye)及(ji)合法用戶權益，同時造(zao)成了國有(you)(you)資產損失。配電(dian)室(shi)、臺區反(fan)竊(qie)電(dian)技(ji)術(shu)，可加裝(zhuang)數據采(cai)集設備，根(gen)據總表及(ji)分表電(dian)流不一致(zhi)原(yuan)理采(cai)用科(ke)學(xue)、規范的處理方案。
2 南海五村10kV配電室概況及改造需求
2.1 配電室概況
南海五村10 kV配電(dian)室安裝3路高(gao)壓開關(guan)柜，1路進線柜、2路出線柜；10/0.4 kV配電(dian)變(bian)壓器兩臺，0.4 kV母(mu)線采用雙段(duan)布置形式(shi)；12面低壓柜，其中含15路大負(fu)荷出線，需進行(xing)實時(shi)監測。
2.2 改造需(xu)求(qiu)
（1）采(cai)集低壓(ya)開關柜400 V出線側的電壓(ya)、電流和溫度(du)值。
（2）采(cai)集高壓(ya)開關柜(ju)母線(xian)電(dian)流、開關位(wei)置(zhi)。采(cai)樣數據(ju)經由4G/5G無線(xian)通信模塊上傳至云端服務(wu)器，通過電(dian)腦Web客戶(hu)端或手機APP查看實時數據(ju)。
3 技術方案
此(ci)次配電室改造項目基于(yu)智能(neng)變電設施云監(jian)控平臺(tai)，包(bao)括(kuo)站端(duan)設備采集單元(yuan)、云端(duan)數據處(chu)理分析模塊(kuai)和(he)遠端(duan)數據顯示等組(zu)成(cheng)部分。改造完成(cheng)后(hou)，可通過(guo)遠程計算(suan)機、智能(neng)移動終端(duan)實時監(jian)測配電室設備運行(xing)情(qing)況，滿足配電室供(gong)電負荷(he)情(qing)況、安全及故障隱(yin)患(huan)的(de)遠程在(zai)線(xian)巡(xun)視需求。實現10 kV配電室的(de)無人(ren)值守、無人(ren)巡(xun)視、故障自動報(bao)警、故障自動定位及供(gong)電設備故障隱(yin)患(huan)自動排(pai)查功能(neng)。遠程在(zai)線(xian)監(jian)控系(xi)統架構(gou)如圖1所示。
3.1 低壓柜監測設備
為了采集低壓(ya)柜電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流、溫度(du)(du)數據(ju)與(yu)開關位(wei)置遙測、遙信信息(xi)，每面低壓(ya)柜加裝(zhuang)一臺低壓(ya)監(jian)控(kong)設備(bei)，包含測量傳(chuan)感器與(yu)數據(ju)處(chu)理(li)(li)通信模塊。測量傳(chuan)感器實(shi)時采集低壓(ya)柜的(de)電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流和溫度(du)(du)數值，通過有源遙信方(fang)式采集開關位(wei)置的(de)遙測、遙信數據(ju)；經由數據(ju)處(chu)理(li)(li)通信模塊上(shang)發至通信管理(li)(li)終端，完成采樣數據(ju)傳(chuan)輸(shu)。
3.2 高壓柜(ju)監測設備
為(wei)了采(cai)集高壓(ya)柜電(dian)流數(shu)(shu)據與開關位置(zhi)遙測、遙信(xin)信(xin)息，每面高壓(ya)柜加裝一(yi)臺(tai)監控設備(bei)，包含(han)測量傳(chuan)感器(qi)與數(shu)(shu)據處(chu)理通(tong)(tong)信(xin)模塊。測量傳(chuan)感器(qi)實時(shi)采(cai)集高壓(ya)柜的電(dian)流數(shu)(shu)值，通(tong)(tong)過有源遙信(xin)方式采(cai)集高壓(ya)柜開關位置(zhi)遙測、遙信(xin)數(shu)(shu)據，經由數(shu)(shu)據處(chu)理通(tong)(tong)信(xin)模塊上發(fa)至通(tong)(tong)信(xin)管理終端，完成采(cai)樣數(shu)(shu)據傳(chuan)輸(shu)。
3.3 視(shi)頻監控
在高(gao)、低壓室各加(jia)裝360°全景攝(she)像(xiang)頭(tou)一臺，監控攝(she)像(xiang)頭(tou)可自動對焦(jiao)，用以(yi)配(pei)(pei)電室運行情(qing)況的遠程監控。遇故障(zhang)報警時，自動上傳現場視(shi)頻(pin)至后臺存(cun)儲(chu)，配(pei)(pei)合運維需求，由(you)后臺調取現場情(qing)況錄(lu)像(xiang)。
3.4 數(shu)據(ju)轉發與視頻數(shu)據(ju)備份
配電室內(nei)加(jia)裝通(tong)(tong)信(xin)(xin)機柜一(yi)面(mian)，內(nei)置(zhi)通(tong)(tong)信(xin)(xin)管理單(dan)元(yuan)(yuan)，建立配電室與(yu)云端服務(wu)器的4G無線(xian)通(tong)(tong)信(xin)(xin)鏈路，實(shi)現對高(gao)壓監控單(dan)元(yuan)(yuan)的數(shu)據(ju)、低壓監控單(dan)元(yuan)(yuan)的數(shu)據(ju)和視頻數(shu)據(ju)的集中管理。通(tong)(tong)信(xin)(xin)管理單(dan)元(yuan)(yuan)同時支(zhi)持就地(di)維護的WiFi通(tong)(tong)信(xin)(xin)連接。配電室配置(zhi)視頻錄像機一(yi)套(tao)，安裝于(yu)通(tong)(tong)信(xin)(xin)機柜內(nei)，用于(yu)現場視頻數(shu)據(ju)備份(fen)，服務(wu)于(yu)日常設備維護與(yu)故障處理。
3.5 后(hou)備電源(yuan)
通信機(ji)柜內配備后備電源，1 kV·A的(de)UPS電源一套，用以保障(zhang)斷(duan)電情況下的(de)必要數據通信。
3.6 環境與非法入侵(qin)監測
在高、低壓室內各安(an)裝一臺溫濕(shi)度(du)監測模塊，實(shi)現對(dui)溫濕(shi)度(du)數據(ju)的(de)實(shi)時監控，確保配電室設備的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。無人(ren)(ren)值守配電室在運(yun)行(xing)過程中，會受到不明人(ren)(ren)員(yuan)或小(xiao)動物的(de)入(ru)侵威脅，為此(ci)安(an)裝紅外(wai)雙鑒(jian)探測器(qi)一套，實(shi)現入(ru)侵自動報(bao)警。
3.7 云端數據處理分析
云(yun)端服務器完成(cheng)通(tong)信(xin)管理單(dan)元上發數(shu)據的整理、分(fen)析與轉發，將用(yong)戶需求數(shu)據在遠(yuan)端（PC或(huo)移動APP）進行展(zhan)示，APP端UI展(zhan)示界面如圖(tu)2所示。
3.8 系統(tong)網絡拓撲圖
云端服務器可(ke)設定(ding)不(bu)(bu)同用戶權(quan)(quan)限(xian)，分配(pei)給不(bu)(bu)同層級的運(yun)維及管理(li)人員，通過PC、移(yi)動APP端查看權(quan)(quan)限(xian)zhi定(ding)內容，包括系(xi)統拓撲圖(tu)，zhi定(ding)站端的遙(yao)測、遙(yao)信數據。圖(tu)3所(suo)示為配(pei)電室一次系(xi)統接線圖(tu)
4 安科瑞配電室環境監控系統的介紹與選型
4.1簡介
安(an)科(ke)瑞(rui)電(dian)氣股(gu)份(fen)有限公司(si)根據配(pei)電(dian)室(shi)(shi)實(shi)際情況，結合(he)多年的(de)變電(dian)站和配(pei)電(dian)室(shi)(shi)的(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)管理經驗，了安(an)科(ke)瑞(rui)配(pei)電(dian)室(shi)(shi)綜合(he)監(jian)(jian)控(kong)系統，實(shi)現(xian)了智能開關(guan)柜(ju)運(yun)(yun)行(xing)(xing)監(jian)(jian)控(kong)、高(gao)壓開關(guan)柜(ju)帶電(dian)顯示、電(dian)流電(dian)壓等負載運(yun)(yun)行(xing)(xing)監(jian)(jian)控(kong)、母線測(ce)(ce)(ce)溫(wen)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、電(dian)纜測(ce)(ce)(ce)溫(wen)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、環境(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、有害氣體監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、安(an)防監(jian)(jian)控(kong)、采暖通(tong)風、門禁、燈光、風機、除濕機、空調控(kong)制等功能。實(shi)現(xian)動力環境(jing)(jing)(jing)各數據的(de)檢測(ce)(ce)(ce)與設備控(kong)制，實(shi)現(xian)動力環境(jing)(jing)(jing)優化，避(bi)免(mian)運(yun)(yun)行(xing)(xing)環境(jing)(jing)(jing)的(de)失(shi)控(kong)導(dao)致配(pei)電(dian)設備運(yun)(yun)行(xing)(xing)故(gu)障，保證維護人員，延長設備使用壽命(ming)，減少配(pei)電(dian)室(shi)(shi)粗放(fang)式(shi)管理導(dao)致成本過高(gao)，同時實(shi)現(xian)配(pei)電(dian)動力環境(jing)(jing)(jing)的(de)分(fen)布式(shi)遠程管理。
4.2系(xi)統功能(neng)
4.2.1 通信管(guan)理
安科瑞智能(neng)配電室綜合(he)監控系統可以完(wan)成對(dui)整個配電室范圍(wei)內的(de)通(tong)信設備進行管理、添(tian)加、刪除(chu)、控制(zhi)和數據(ju)的(de)實時監測(ce)。
4.2.2實時監測
安科瑞智能(neng)配(pei)電(dian)室綜(zong)合(he)監控系(xi)統人機界面友好，能(neng)夠顯示配(pei)電(dian)室設備(bei)的運行狀態(tai)，實時監測配(pei)電(dian)室環境參(can)數信息，如視頻、溫度、濕度、漏(lou)水(shui)/水(shui)浸、水(shui)位、有害(hai)氣體和電(dian)參(can)量等(deng)。實時顯示有關(guan)故障(zhang)、告警等(deng)信息。
4.2.3 數(shu)據查詢
在人(ren)機界面中，可以(yi)直接(jie)查看配電室個設備的運行數據。
4.2.4曲線查(cha)詢
在曲線(xian)查詢界面，可以(yi)直(zhi)接查看遙測參量曲線(xian)，包括溫(wen)度、濕度、水位、有(you)害氣體、電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流(liu)等曲線(xian)。
4.2.5運(yun)行報(bao)表
查詢配電室內設備的運行數據報(bao)表(biao)(biao)，包(bao)括日報(bao)表(biao)(biao)、月報(bao)表(biao)(biao)、年報(bao)表(biao)(biao)和查詢報(bao)表(biao)(biao)等。
4.2.6實時告警
科(ke)瑞智能配電室(shi)綜合監控系(xi)統具有實時(shi)告警(jing)功能，系(xi)統能夠對配電室(shi)溫度、濕度、有害氣體、設備故障(zhang)或通信故障(zhang)等事件(jian)發出告警(jing)。告警(jing)如右(you)圖所示：
4.2.7 歷(li)史事件查詢
安科(ke)瑞智能(neng)配電室綜合(he)監控系統能(neng)夠對(dui)產生的所有事(shi)件記(ji)錄進行存儲和管理，方便(bian)用(yong)戶對(dui)系統事(shi)件和進行歷史追溯、查(cha)詢統計、事(shi)故分析。
4.2.8 用戶權限管理
為保障系統(tong)穩定(ding)(ding)運(yun)行，設置(zhi)了用戶(hu)(hu)權(quan)(quan)限(xian)(xian)管理功能(neng)。通過用戶(hu)(hu)權(quan)(quan)限(xian)(xian)管理能(neng)夠(gou)防止(zhi)未經授權(quan)(quan)的(de)(de)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)（如(ru)遙控的(de)(de)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)，數據庫修改等(deng)）。可以定(ding)(ding)義不(bu)同級別用戶(hu)(hu)的(de)(de)登錄名、密碼及操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)權(quan)(quan)限(xian)(xian)，為系統(tong)運(yun)行、維護、管理提供可靠的(de)(de)保障。
4.2.9網絡拓撲圖
安(an)科瑞智能(neng)配電室綜合(he)監控系(xi)統(tong)支持實(shi)時監視(shi)接(jie)入(ru)系(xi)統(tong)的各(ge)設備的通信狀態，能(neng)夠(gou)完(wan)整的顯示整個系(xi)統(tong)網(wang)絡結構。可在線診(zhen)斷設備通信狀態，發(fa)生網(wang)絡異常時能(neng)自動(dong)在界(jie)面上顯示故障(zhang)設備或(huo)元(yuan)件及(ji)其故障(zhang)部位。
4.2.10遙控操作(zuo)
安科瑞智(zhi)能配(pei)電(dian)室綜合監(jian)控系統可以對(dui)整個配(pei)電(dian)系統范圍內的設備(bei)進行遠程遙控操作。
4.3Acrel-2000E/B配電(dian)室環境監控系統配置(zhi)選(xuan)型
5 結束語
通過此次技術改造，實現了東河區南(nan)海五(wu)村10 kV配(pei)電室的(de)(de)遠(yuan)(yuan)程在線監控，進入真正意義上的(de)(de)無(wu)人值守運維階段。不僅實現了電壓(ya)、電流信(xin)號的(de)(de)遠(yuan)(yuan)程在線監控，同時可(ke)監測低(di)壓(ya)斷路(lu)器出線溫度(du)，以及(ji)配(pei)電室的(de)(de)溫濕度(du)狀態信(xin)息(xi)。視(shi)頻(pin)影(ying)像信(xin)息(xi)可(ke)輔(fu)助還原事(shi)故現場，排查(cha)故障原因。非法(fa)入侵報警系統可(ke)有效避免意外事(shi)故的(de)(de)發生
參考文獻：
[1]李(li)繼(ji)國(guo)，蔡(cai)德(de)義(yi)．10 kV配(pei)電(dian)室遠(yuan)程在線監控(kong)改(gai)造 技術(shu)方(fang)案與施工
[2]安科瑞(rui)Acrel-2000EB配電室綜(zong)合(he)監控(kong)系統2020.04版
作者簡介：
淮亞利，女，安科瑞電氣股份有(you)限公司，主要從事(shi)配(pei)電室綜合監控(kong)系(xi)統的(de)研(yan)發與應(ying)用。
