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淺談基于物聯網技術的智能配電室綜合監(jiān)控系統設計與產品選型

發(fā)布時間: 2023-06-27  點擊次數: 345次

0、引言

近年來,隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快,城市配電網絡取得令人矚目的發(fā)展成果。配電室處于電力系統的末端,主要為低壓用戶或用電設施配送電能,按照電壓等級可以分為高壓配電室和低壓配電室。目前,我國配電室常采用無人管理的室內站設計方案。

長期以來,配電室運維工作一直是城市配電系統的薄弱環(huán)節(jié)之一。在城市電網中,配電室數量多、部署分散、管理復雜,通常由工作人員去配電室現場逐個巡視,運維工作量大、效率低、實時性差,致使城市配電室運檢工作面臨巨大壓力。配電室電氣設備運行狀態(tài)和環(huán)境信息缺乏必要的監(jiān)測手段,一旦遭遇突發(fā)情況,將危及電氣設備安全穩(wěn)定運行,易造成設備損壞和電力供應中斷。目前,部分配電室仍采用手工記錄數據的巡檢方式,數據統計和錄入費時費力,易出現疏漏等嚴重影響運檢質量的情況。

隨著城市配電網絡規(guī)模的不斷擴大以及供電質量和服務可靠性要求的提高,城市配網運維工作量日益變大,電力設備安全運行面臨嚴峻挑戰(zhàn)。基于物聯網的智能配電室綜合監(jiān)控系統采用先進的物聯網感知技術對配電室進行遠程集中監(jiān)控,不但將運維人員從繁重的工作中解放出來,而且大大提升了運維效率。

1、整體方案

針對城市配電網絡運行的復雜性,智能配電室綜合監(jiān)控系統通過整合電力設備及環(huán)境狀態(tài)信息,可以實現配電室運行狀態(tài)的自動遠程實時監(jiān)測和智能預警,并可聯動或遠程控制輔助設備啟停。智能配電室綜合監(jiān)控系統由感知層、網絡層、平臺層和應用層四個部分組成,如圖1所示。

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圖1整體方案

感知層是整個系統的基礎,是聯系物理世界和信息世界的重要紐帶,系統采用先進的感知技術實現配電室的電力設備信息、運行環(huán)境信息、安防信息等數據的實時采集。

網絡層通過低功耗物聯網技術實現配電室相關監(jiān)測終端設備的泛在連接,實現配電室監(jiān)測終端組網感知功能并通過物聯網網關將感知層數據上傳至平臺層。監(jiān)測終端設備具有數量多、位置部署分散、信息安全級別低等特點。

平臺層是整個監(jiān)測系統的中樞,可以實現海量配電室狀態(tài)監(jiān)測終端的物聯管理,實現各種監(jiān)測數據的存儲和管理,通過大數據分析技術深度挖掘監(jiān)測數據價值,提高平臺層的業(yè)務支撐能力。

應用層主要實現配電室電力設備狀態(tài)信息展示、參數配置、數據查詢和輔助設備控制等功能,采用人工智能和大數據分析等技術實現電力設備運行狀態(tài)評估、故障預警、智能輔助決策和精益化管理,有效提升了城市配電網絡中配電室智能化運維水平。

2、配電室在線監(jiān)測設備

配電網絡作為城市電能輸送的重要通道,是連接電網與用戶的關鍵環(huán)節(jié),規(guī)模龐大的供電網絡對配電室安全運行、事故預防亦提出更高要求。配電室電力設備運行過程中,電氣設備故障的主要原因有電氣設備本體質量缺陷、外力破壞、環(huán)境因素等。因此,配電室要安裝電壓、電流、環(huán)境溫濕度、SF6、氧氣、煙感、水浸和紅外等傳感器,實現對電力設備及運行環(huán)境的主要狀態(tài)參數的在線實時監(jiān)測,監(jiān)測數據統一由就近部署的無線網關上傳至后臺服務器。

無線網關由微處理器模塊、無線通信模塊、數據回傳模塊、對時模塊和電源模塊等組成,主要負責各個監(jiān)測終端的身份識別和數據收集,并將數據進行規(guī)約轉換后發(fā)送至主站監(jiān)控系統,實現電氣設備運行狀態(tài)信息、環(huán)境信息、安防信息等實時監(jiān)測和自動報警,從而完成配電室遠程智能巡檢。

3、配電室聯動和遠程控制設備

配電室會發(fā)生用電超負荷過熱引發(fā)火災、水浸等環(huán)境因素導致設備損壞、設施被盜等情況,嚴重影響系統供電的可靠性。配電室需要安裝空調、風機、水泵、除濕機和聲光報警器等輔助設備,一旦遇到突發(fā)情況,就可以聯動和遠程控制輔助設備。無線網關需要接收主站監(jiān)控系統的命令,也可以替代運維人員快速聯動輔助設備,當發(fā)生告警信息時,其可以智能聯動相關輔助設備,及時處理突發(fā)事件,有效防止事故進一步升級惡化。輔助設備聯動控制策略如圖2所示。

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圖2輔助設備聯動控制策略

4、配電室設備臺賬管理

配電室設備臺賬采用電子信息標識器技術完成電氣設備的信息固化,包括設備名稱、生產信息、運維記錄和歷

史維護信息等。其通過建立完整的設備臺賬,融合所有關聯信息,智能動態(tài)跟蹤設備狀態(tài),實現全生命周期管理。

電子信息標識器是基于射頻識別(RFID)技術開發(fā)的,內部是一個無源電路,外殼采用防腐蝕、防水、耐擠壓材料,通過扎帶固定在識別對象上實現現場信息固化和定位。常用的電子信息標識器有高頻和很高頻兩種,高頻電子信息標識器穿透能力強、抗干擾性好,很高頻電子信息標識器傳輸距離遠、讀寫速度快。不同的電子信息標識器適用于不同的應用場景,很大地滿足了配網復雜的應用場景。

閱讀器兼容各頻段的電子信息標識器,當電子信息標識器進入閱讀器發(fā)射的射頻場后,其憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在電子信息標識器內部的電網設備相關信息。由于RFID技術具備穿透性,所以閱讀器可實現對電子信息標識器的穿透讀取。閱讀器可采用移動智能巡檢終端或者帶有NFC(Near Field Communication)近場通信功能的手機等形式。設備標識建設方案如圖3所示。

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圖3設備標識建設方案

5、配電室綜合監(jiān)控系統

智能配電室綜合監(jiān)控系統選用B/S(Browser/Server,瀏覽器/服務器)模式架構開發(fā),用戶在客戶端通過瀏覽器向B/S服務器端發(fā)出訪問請求,其通過用戶權限控制和管理實現多用戶的靈活訪問;B/S架構將開發(fā)、維護和升級等核心工作都集中在服務器端,簡化了客戶端的工作量,提高了系統使用和維護的便利性。

智能配電室綜合監(jiān)控系統采用模塊化的設計思路,主要包括GIS(Geographic Information System,地理信息系統)信息管理模塊、狀態(tài)評價管理模塊、設備缺陷管理模塊和智能運維管理模塊等,系統采用GIS地圖方式展示城市配電室的位置信息、報警信息、電力設備運行狀態(tài)信息、環(huán)境參數信息、輔助設備信息和安防信息等,實現對配電室電力設備的統一管理,免去運維人員繁重的現場運維工作,運維人員在監(jiān)控室即可遠程掌握配電室的各種信息,即便運維人員外出時,也可以通過手機等移動終端實時了解配電室運行情況,同時通過實時監(jiān)測數據和歷史數據統計分析可以對事故隱患做到提前預知、提前處理,減少電力設備故障對城市電網穩(wěn)定運行的影響,有效降低事故處理成本,提高配電室智能化運維水平。

6、安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統

6.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統包括智能監(jiān)控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(云臺球機、槍機)、環(huán)境監(jiān)測子系統(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(燈光、空調、除濕機、風機、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監(jiān)控子系統(雙鑒檢測器)。

6.2應用場所

適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

6.3系統結構

6.4系統功能

6.4.1實時監(jiān)測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài),實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數信息,實時顯示有關故障、告警等信息。

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6.4.2數據查詢

在人機界面中,可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

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6.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

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6.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數據報表。

6.4.5實時告警

具有實時告警功能,系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

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6.4.6歷史事件查詢

能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。

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6.4.7用戶權限管理

設置了用戶權限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

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6.4.8網絡拓撲圖

支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

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6.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

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6.5系統硬件配置

7、結語

基于物聯網的智能配電室綜合監(jiān)控系統以物聯網技術為依托,綜合運用大數據技術、傳感技術等先進技術,建立了完整的配電室信息化管理系統,有效地降低配電室管理的難度和復雜性,提高了運檢效率,為配電室電力設備的全生命周期運維管理奠定了基礎。



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