摘要：目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，國(guó)家加大了對(duì)農(nóng)村低壓配電網(wǎng)絡(luò)改造和升級(jí)的投資，顯著提高了低壓配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性和質(zhì)量。然而，低壓配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化運(yùn)行和維護(hù)水平以及農(nóng)村電網(wǎng)的用電安全仍處于較低水平。低壓配電變壓器、配電站區(qū)、配電室數(shù)量眾多，分布范圍廣，漏電、過(guò)載跳閘事故頻發(fā)，降低了配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)水平。本文基于無(wú)線通信技術(shù)和云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有10kV配電室的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)改造。

關(guān)鍵字：配電室；在線監(jiān)測(cè)器；方案

引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性的要求也越來(lái)越高。但是用電端的環(huán)網(wǎng)柜和配電室比較分散，數(shù)量多，距離遠(yuǎn)，沒(méi)有實(shí)時(shí)監(jiān)控手段。一旦出現(xiàn)故障，停電后只能進(jìn)行搶修，嚴(yán)重影響用電可靠性。此外，目前大多數(shù)用戶配電室的運(yùn)行管理主要依靠人工定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和記錄。這種工作模式工作量大，數(shù)據(jù)多，檢測(cè)記錄時(shí)間長(zhǎng)，準(zhǔn)確性無(wú)法保證，運(yùn)行成本大大增加。因此，采用一種對(duì)環(huán)網(wǎng)柜和配電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。

1概述

隨著微電子、電力電子、抗干擾等新技術(shù)的快速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的成熟，起源于20世紀(jì)60年代的電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)得到了發(fā)展。將設(shè)備正常、事故情況下的監(jiān)控、保護(hù)、控制、電力計(jì)量融為一體，實(shí)現(xiàn)高水平、高透明度的良好管理，已成為必然趨勢(shì)和發(fā)展方向。

2 10kV配電室遠(yuǎn)程在線監(jiān)控改造技術(shù)方案及施工

2.1低壓柜監(jiān)測(cè)設(shè)備

為了收集低壓機(jī)柜的電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)位置的遠(yuǎn)程測(cè)量和遠(yuǎn)程信息，每個(gè)低壓機(jī)柜都安裝了一個(gè)低壓監(jiān)控設(shè)備，包括測(cè)量傳感器和數(shù)據(jù)處理通信模塊。測(cè)量傳感器實(shí)時(shí)收集低壓機(jī)柜的電壓、電流和溫度值，通過(guò)有源遠(yuǎn)程信息收集開(kāi)關(guān)位置的遠(yuǎn)程測(cè)量和遠(yuǎn)程信息數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)據(jù)處理通信模塊發(fā)送到通信管理終端，完成采樣數(shù)據(jù)傳輸。

2.2通信單元

配電室的采集子節(jié)點(diǎn)需要與監(jiān)控主機(jī)通信，監(jiān)控主機(jī)需要與上位機(jī)系統(tǒng)通信。在采集子節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控主機(jī)之間的通信中，采用ZigBee無(wú)線通信模式，采用CC2430通信模塊。該產(chǎn)品是TI公司(德州儀器)生產(chǎn)的一個(gè)模塊，專門(mén)用于IEEE802.15.4和Zigbee協(xié)議通信。該模塊有三種休眠模式，從休眠模式到正常模式只需要54us，特別適合需要電池長(zhǎng)期供電的應(yīng)用場(chǎng)合。監(jiān)控主機(jī)和上位機(jī)系統(tǒng)的通信模式主要參考

2.3監(jiān)控軟件系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控、測(cè)量、控制和管理、事件記錄和報(bào)警狀態(tài)顯示和查詢、設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)查詢、操作指導(dǎo)等。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理、操作控制、人機(jī)聯(lián)系、單耗管理、故障回憶和分析、自動(dòng)生成運(yùn)行報(bào)表和負(fù)荷曲線、報(bào)警處理和歷史事件查詢等功能。屏幕上設(shè)置了幫助按鈕，點(diǎn)擊幫助按鈕，彈出對(duì)整個(gè)屏幕的說(shuō)明，以及在值班期間每個(gè)配電室應(yīng)該注意的事項(xiàng)。1)遙信、遙控、遙控功能，確保設(shè)備安全運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，設(shè)備啟停有三重保護(hù):啟動(dòng)和停止運(yùn)行提示信息、設(shè)備運(yùn)行標(biāo)志和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行指示，確保安全可靠。實(shí)現(xiàn)了配電設(shè)備的自我診斷功能，包括啟動(dòng)自我檢查和關(guān)閉自我檢查；系統(tǒng)收集的遙測(cè)和信息信息可以作為運(yùn)行分析和事故回憶的依據(jù)；控制操作具有操作權(quán)限和安全管理功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理權(quán)限分層制的管理機(jī)制，系統(tǒng)自動(dòng)驗(yàn)證操作人員的操作權(quán)限和密碼，自動(dòng)分配操作人員的操作范圍，責(zé)任明確；提供遠(yuǎn)程集中管理，提高IT運(yùn)維效率。二是實(shí)時(shí)監(jiān)控“視頻墻"，直觀觀察現(xiàn)場(chǎng)。該系統(tǒng)采用“視頻墻"實(shí)時(shí)顯示各配電室的運(yùn)行信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)調(diào)度人員進(jìn)行處理，避免因故障延遲而發(fā)生設(shè)備事故。三是梯度預(yù)警，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置梯度報(bào)警，分為低報(bào)警、高報(bào)警、低報(bào)警和高報(bào)警。低報(bào)警或高報(bào)警提示起到提醒值班人員注意的作用；低報(bào)警發(fā)生時(shí)，要求值班人員按計(jì)劃采取相應(yīng)措施，否則會(huì)影響生產(chǎn)；當(dāng)高報(bào)警發(fā)生時(shí)，要求值班人員立即采取措施，否則會(huì)自動(dòng)分閘。4)持續(xù)語(yǔ)音播報(bào)，手動(dòng)消除系統(tǒng)報(bào)警方式為持續(xù)語(yǔ)音播報(bào)和大屏幕和視頻文本顯示，警告操作人員快速準(zhǔn)確地找出故障原因，安排人員處理，及時(shí)解除故障；系統(tǒng)要求值班人員手動(dòng)確認(rèn)取消語(yǔ)音。

2.4數(shù)據(jù)傳輸端

通過(guò)自主研發(fā)的DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)與云服務(wù)器進(jìn)行通信。DTU工作是基于移動(dòng)/聯(lián)通GPRS(通用分組無(wú)線業(yè)務(wù))信道進(jìn)行傳輸，即移動(dòng)/聯(lián)通通過(guò)GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))加密技術(shù)，為每張SIM(用戶識(shí)別模塊)卡分配一個(gè)號(hào)碼，攔截第三方網(wǎng)絡(luò)qie聽(tīng)。第二，DTU傳輸原理采用ModbusRTU協(xié)議，服務(wù)器要求一次數(shù)據(jù)后，DTU工作一次，只能實(shí)現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸。

2.5自主開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸裝置

該系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集和傳輸裝置由石家莊公司自主開(kāi)發(fā)。該裝置支持多種工業(yè)協(xié)議，具有收集、暫存、分析和上傳下位機(jī)數(shù)據(jù)的功能。同時(shí)，對(duì)下位機(jī)通信進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析，設(shè)置通信策略，嘗試通信超時(shí)三次。如果通信超時(shí)仍然形成通信報(bào)警。該裝置還可以根據(jù)設(shè)備檢查和定制設(shè)備檢查計(jì)劃，強(qiáng)制檢查沒(méi)有檢查的設(shè)備。如果沒(méi)有檢查，就不允許設(shè)備運(yùn)行。此外，可以根據(jù)用戶需求開(kāi)發(fā)各種形式的運(yùn)行策略。

2.6施工方案

施工采用不停電作業(yè)，總施工周期為2天。(1)高、低壓開(kāi)關(guān)柜改造施工1)低壓柜施工。每個(gè)低壓柜都安裝了一個(gè)采集模塊，開(kāi)關(guān)位置采集直接連接到低壓斷路器開(kāi)關(guān)位置的輔助觸點(diǎn)；電壓數(shù)據(jù)直接由斷路器出線銅排測(cè)量；電流信號(hào)由開(kāi)口互感器測(cè)量，并計(jì)算功率；刀開(kāi)關(guān)出線銅排直接安裝溫度采樣探頭；2)高壓柜施工。高壓機(jī)柜的施工類似于低壓機(jī)柜。每個(gè)高壓機(jī)柜安裝一個(gè)采集模塊，開(kāi)關(guān)位置采集直接連接到高壓斷路器開(kāi)關(guān)位置的輔助觸點(diǎn)；電壓數(shù)據(jù)直接由斷路器出線的銅排測(cè)量；電流信號(hào)由開(kāi)口互感器測(cè)量。(2)通信機(jī)柜安裝施工通信管理單元安裝在通信機(jī)柜內(nèi)，采用4G無(wú)線通信和當(dāng)?shù)豔iFi通信方式，天線放置在低壓機(jī)柜外，長(zhǎng)度為5m。通過(guò)RS485總線連接每個(gè)低(高)壓柜數(shù)據(jù)采集模塊和通信管理單元，通信線選擇2。×0.75mm2屏蔽線，屏蔽現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的干擾。柜體出線孔和電纜溝布置在每個(gè)低(高)壓柜和通信柜之間，由抽屜后端出線孔布置。通信電纜不宜過(guò)長(zhǎng)，盡量與電源電纜分開(kāi)，避免不必要的信號(hào)干擾。

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3.1概述

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏幕、通信管理機(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙霧)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)扇、水泵)、門(mén)禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁鎖)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒探測(cè)器)。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)，如軌道交通、工業(yè)、建筑、學(xué)校、商業(yè)綜合體等。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控；數(shù)據(jù)查詢；曲線查詢；操作報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；用戶權(quán)限管理；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；遙控功能

3.5系統(tǒng)硬件配

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了10kV配電室的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，進(jìn)入無(wú)人值守運(yùn)維階段。不僅可以實(shí)現(xiàn)電壓和電流信號(hào)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，還可以監(jiān)控低壓斷路器的出線溫度和配電室的溫度和濕度信息。視頻圖像信息可以幫助還原事故現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)查故障原因。非法入侵報(bào)警系統(tǒng)可以有效避免事故。

參考文獻(xiàn)

1. 王君明.電力工程安裝的相關(guān)安全技術(shù)措施分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2017(34).

2. 岳玉山.10kV配電室遠(yuǎn)程在線監(jiān)控改造技術(shù)方案.

3. 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.