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淺析10kV配電室在線監控改造技術方案
淺析10kV配電室在線監控改造技術方案
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：目前，我國經濟高速發展，社會在不斷進步，國家加大了農村低壓配電網絡改造升級投入，低壓配電網供電可靠性及供電質量得到明顯提升，但低壓配電網絡自動化運維水平及農村電網用電安全尚處于較低水平。低壓配電變壓器、配電臺區和配電室數量多，且分布范圍廣，漏電、過負荷跳閘事故頻發，降低了配電網運維水平。本文基于無線通信技術及云端服務平臺，實現了對現有10kV配電室的遠程自動化監控系統改造。
關鍵詞：配電室；在線監測器；方案
0引言
隨著社會的進步和人民生活質量的提高，對供電質量和供電可靠性有了更高的要求，但用電端的環網柜及配電室較為分散，數量多、距離遠，沒有實時監測手段，一旦發生故障，只能斷電后搶修，嚴重影響用電可靠性。另外，大部分用戶配電室的運行管理目前主要依靠人工定期進行現場檢測和記錄，這種工作方式工作量大、數據多、檢測記錄時間較長，而且準確性得不到保證，運行成本也大大增加。為此，采用一種針對環網柜及配電設備具有實時監測功能的應用系統——基于公有云的用戶側配電網智能監控系統，通過實時監測保證用電可靠性。
1概述
起于20世紀60年代的電力系統自動監控技術隨著微電子、電力電子、抗干擾等新技術的迅速發展，特別是計算機和網絡通訊技術的成熟得到了發展。將設備正常及事故情況下的監測、保護、控制、電力計量等融合在一起，達到高層次、高透明度的良好管理，已成為一種必然趨勢和發展方向。
210kV配電室遠程在線監控改造技術方案與施工
2.1低壓柜監測設備
為了采集低壓柜電壓、電流、溫度數據與開關位置遙測、遙信信息，每面低壓柜加裝一臺低壓監控設備，包含測量傳感器與數據處理通信模塊。測量傳感器實時采集低壓柜的電壓、電流和溫度數值，通過有源遙信方式采集開關位置的遙測、遙信數據；經由數據處理通信模塊上發至通信管理終端，完成采樣數據傳輸。
2.2通信單元
配電室中采集子節點需要與監控主機進行通信，監控主機需要與在上位機系統進行通信。在采集子節點與監控主機的通信中，采用ZigBee無線通訊方式，使用CC2430通訊模塊。該產品是TI公司(德州儀器)生產的一款專用于IEEE802.15.4和Zigbee協議通信的模塊。該模塊具有3種休眠模式,從休眠模式轉換到正常模式僅需54us，特別適合要求電池長期供電的應用場合。監控主機與上位機系統通信方式主要參考配電室中的集中器的通信方式，一般地上配電室，集中器采用4G方式進行通信，而在地下配電室中，采用寬帶網絡進行通信。因此對于地上的配電室，監控主機也通過增加4G通信模塊并安裝有流量的電話卡實現與上位機系統的通信；對于地下的配電室，則借用配電室中集中器的網絡與上位機系統進行通信。
2.3監控軟件系統
系統實現集中監視、測量、控制和管理，事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢、操作指導等。實現數據采集與處理、操作控制、人機聯系、單耗管理、故障追憶及分析、運行報表及負荷曲線自動生成、報警處理和歷史事件查詢等功能。畫面中都設置了幫助按鈕，點擊幫助按鈕，彈出對整個畫面的說明及在值班過程中針對每一配電室應注意的事項。1)遙信、遙測、遙控功能，保障設備安全運行系統實現遠程控制功能，設備啟停有啟動和停機運行提示信息、設備運行標志、現場設備運行指示三重保護，確保安全可靠。實現了配電設備自診斷功能，包括開機自檢、關機自檢；系統采集到的遙測、遙信信息可作為運行分析、事故追憶的依據；控制操作具有操作權限和安全管理功能，實現網絡化管理權限分層制的管理機制，系統自動校驗操作者的操作權限及口令，自動分配操作者的操作范圍，責任明確；提供遠程集中管理，提升IT運維效率。2)“視頻墻”實時監測、直觀觀測現場。系統采用“視頻墻”實時顯示各配電室運行信息，實時監測運行狀況；發生故障時，可及時調度人員進行處理，避免由于故障延時而引發設備事故。3)梯度預警，自動化報警系統設置梯度報警，分為低報警、高報警、低低報警和高高報警。低報警或高報警提示時，起到了提醒值班員注意的作用；低低報警發生時，要求值班人員按照預案采取相應措施，否則將影響生產；高高報警發生時，要求值班員立即采取措施，否則將自動分閘。4)持續語音播報，人工手動消除系統報警方式為持續語音播報和大屏幕及視頻文字顯示，警示操作人員快速、準確找到故障原因，安排人員處理，及時解除故障；系統要求由值班人員手動確認才能取消語音。
2.4數據傳輸端
采用自主研發的DTU(數據傳輸單元)與云服務器進行通信。DTU工作是基于移動/聯通GPRS(通用分組無線業務)信道進行傳輸，即移動/聯通為每張SIM(用戶識別模塊)卡分配1個號碼，通過GSM(全球移動通信系統)加密技術攔截第三方的網絡。其次，DTU傳輸原理采用ModbusRTU協議，服務器請求1次數據后，DTU工作1次，只能實現單向數據傳輸。
2.5自主開發數據遠程傳輸裝置
系統中采用的數據遠程采集傳輸裝置由石家莊公司自主開發，裝置支持多種工業協議，具有對下位機的數據采集、暫存、分析、上傳功能，同時對下位機通訊進行實時在線分析，設定通訊策略，對通訊超時進行3次通訊嘗試，如果仍然通訊超時形成通訊報警。該裝置還可以根據設備點檢，定制設備的點檢計劃，對沒有點檢的設備進行強制點檢，沒有點檢不允許設備運行，另根據用戶需求可開發多種形式的運行策略。
2.6施工方案
施工采用不停電作業形式，總施工周期為2天。(1)高、低壓開關柜改造施工1)低壓柜施工。每個低壓柜加裝一個采集模塊，開關位置采集直接接入低壓斷路器開關位置輔助觸頭；電壓數據直接由斷路器出線銅排處測量；電流信號由開口互感器測量，并進行功率計算；溫度采樣探頭直接安裝于刀開關出線銅排處；2)高壓柜施工。高壓柜施工與低壓柜類似，每個高壓柜安裝一個采集模塊，開關位置采集直接接入高壓斷路器開關位置輔助觸頭；電壓數據直接由斷路器出線銅排處測量；電流信號由開口互感器測量。(2)通信機柜安裝施工通信管理單元安裝于通信機柜內，采用4G無線通信與就地WiFi通信方式，天線放置于低壓柜體外側，長度為5m。每個低(高)壓柜數據采集模塊與通信管理單元間通過RS485總線連線，通信線選用2×0.75mm2屏蔽線，屏蔽現場電磁環境帶來的干擾。每臺低(高)壓柜及通信機柜之間布置柜體出線孔及電纜溝，由抽屜后端出線孔布線，通信電纜不宜過長，且盡量與電源電纜分開，以避免不必要的信號干擾。
3安科瑞配電室環境監控系統
3.1概述
配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統(云臺球機、槍機)、環境監測子系統(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(燈光、空調、除濕機、風機、水泵)、門禁監控子系統(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監控子系統(雙鑒檢測器)。
3.2應用場所
適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等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。
3.3系統結構
3.4系統功能
3.4.1實時監測
能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。
3.4.2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。
3.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
3.4.4運行報表
查詢配電室內設備的運行數據報表。
3.4.5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出告警。
3.4.6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。
3.4.7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。
3.4.8網絡拓撲圖
支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。
3.4.9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。
3.5系統硬件配置
4結語
通過此次技術改造，實現了10kV配電室的遠程在線監控，進入無人值守運維階段。不僅實現了電壓、電流信號的遠程在線監控，同時可監測低壓斷路器出線溫度，以及配電室的溫濕度狀態信息。視頻影像信息可輔助還原事故現場，排查故障原因。非法入侵報警系統可有效避免意外事故的發生。
參考文獻
. 王君明.電力工程安裝的相關安全技術措施分析[J].科技創新導報,2017(34).
. 岳玉山.10kV配電室遠程在線監控改造技術方案.
. 企業微電網設計與應用手冊2022.05版.
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