安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

 

摘  要：隨著電力用戶的不斷增長，用電設(shè)備的數(shù)量和種類迅速增加。傳統(tǒng)的人工運(yùn)維、人工巡檢存在巡檢周期長和易發(fā)生漏檢、錯(cuò)檢等不足，已跟不上電網(wǎng)智能化發(fā)展的需求。積極探索和嘗試經(jīng)濟(jì)實(shí)用智能化的運(yùn)維檢測方案和技術(shù)手段，運(yùn)用實(shí)時(shí)感知、在線監(jiān)測等科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智能化建設(shè)已成為必然。配電室作為電力運(yùn)維的重要節(jié)點(diǎn)，具有點(diǎn)多、面廣、運(yùn)維工作量巨大等特點(diǎn)，所以積極探索配電室的智能運(yùn)維監(jiān)測方案和應(yīng)用具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。筆者現(xiàn)對基于智能運(yùn)維的配電室監(jiān)測方案進(jìn)行介紹供參考。 

關(guān)鍵詞：配電室；智能運(yùn)維；監(jiān)控系統(tǒng)

        基于智能運(yùn)維的配電室監(jiān)測方案架構(gòu)主要由感知傳感設(shè)備、邊緣計(jì)算終端、物聯(lián)管理平臺、智能運(yùn)維監(jiān)測主站等4個(gè)層次構(gòu)成。基于智能運(yùn)維的配電室監(jiān)測方案系統(tǒng)框圖如圖1所示。

     （1）感知傳感設(shè)備。感知傳感設(shè)備作為直接感知測量電流、電壓、電能量、環(huán)境溫濕度、開關(guān)柜局部放電、環(huán)境煙感、水浸及噪聲等參數(shù)的裝置，其數(shù)據(jù)作為智能運(yùn)維監(jiān)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過RS485，lora，RJ45等網(wǎng)絡(luò)接口上傳到邊緣計(jì)算終端，為終端的本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、研判等提供數(shù)據(jù)支撐。本方案中視頻信號也通過RJ45網(wǎng)絡(luò)接口接入到邊緣計(jì)算終端，一方面減少了專用的視頻布線及視頻硬盤錄像機(jī)等硬件設(shè)備，減少了設(shè)備成本及施工成本；另一方面，視頻也作為邊緣計(jì)算終端的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對視頻進(jìn)行本地的研判、打包和轉(zhuǎn)發(fā)等功能。 

     （2）邊緣計(jì)算終端。邊緣計(jì)算終端是可以安裝在配電臺區(qū)或配電室低壓側(cè)集供用電信息采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、本地智能控制與通信等功能于一體的二次設(shè)備。其支持各類型傳感裝置即插、即連、即用接入需求，用以適配各類電網(wǎng)應(yīng)用場景需求，實(shí)現(xiàn)感知層終端與物聯(lián)管理平臺之間的互聯(lián)、邊緣計(jì)算和區(qū)域自治等功能，具備配電變壓器狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和智能控制、故障告警、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳以及就地指示等功能。終端采用多通道設(shè)計(jì)，兼容多種通信協(xié)議，采集設(shè)備和表計(jì)信息（召測、數(shù)據(jù)上報(bào)、數(shù)據(jù)解析等），可實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)本地化處理。

      （3）物聯(lián)管理平臺。物聯(lián)管理平臺為智能運(yùn)維提供泛在設(shè)備安全接入、海量信息計(jì)算、智能設(shè)備全壽命周期管控和一站式物聯(lián)應(yīng)用管理等能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)狀態(tài)全感知、業(yè)務(wù)全穿透、信息融合和智能決策；實(shí)現(xiàn)對各型邊緣計(jì)算終端、采集終端等設(shè)備的統(tǒng)一在線管理和遠(yuǎn)程運(yùn)維；實(shí)現(xiàn)設(shè)備標(biāo)識以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享；向企業(yè)中臺、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等開放接口提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。App化應(yīng)用管理、監(jiān)控、終端管理、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)、通信監(jiān)控，是物聯(lián)管理平臺的核心，具備設(shè)備連接并發(fā)管理能力。物聯(lián)管理平臺核心劃分為數(shù)據(jù)、服務(wù)、消息、設(shè)備4個(gè)主要模塊，其中包括任務(wù)調(diào)度、負(fù)載均衡、應(yīng)用管理、用戶管理、配置管理、進(jìn)程管理、進(jìn)程監(jiān)控、安全管理、認(rèn)證授權(quán)等服務(wù)，同時(shí)結(jié)合統(tǒng)一運(yùn)維服務(wù)，實(shí)現(xiàn)告警監(jiān)控、日志檢索、進(jìn)程監(jiān)控、系統(tǒng)資源監(jiān)控等，提供可視化的系統(tǒng)級通用運(yùn)維能力。物聯(lián)管理平臺結(jié)構(gòu)功能示意圖如圖2所示。

     （4）智能運(yùn)維監(jiān)測主站。智能運(yùn)維監(jiān)測主站為后臺運(yùn)維應(yīng)用主站，是以物聯(lián)管理平臺為基礎(chǔ)，基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用及人工智能等各項(xiàng)技術(shù)，以電力運(yùn)維搶修服務(wù)為主，集能效管理與分析、數(shù)據(jù)增值服務(wù)等為一體的智能運(yùn)維服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)采集與調(diào)度監(jiān)控等基本功能和分析應(yīng)用等擴(kuò)展功能，為配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、生產(chǎn)運(yùn)維及故障搶修指揮提供服務(wù)，可有效提升配電網(wǎng)運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)安全用能、智慧用能與經(jīng)濟(jì)用能。其核心應(yīng)用可歸納為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、公共服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析服務(wù)。智能運(yùn)維監(jiān)測主站功能示意圖如圖3所示。

        物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)主要提供設(shè)備接入、設(shè)備管理和數(shù)據(jù)匯聚等功能，對下接連臺區(qū)邊緣計(jì)算終端，總體上與物聯(lián)管理平臺定位類似。

        公共服務(wù)。公共服務(wù)主要包括基礎(chǔ)服務(wù)和面向配電業(yè)務(wù)的公共微服務(wù)，主要包括模型服務(wù)、圖形服務(wù)、拓?fù)浞?wù)等，為配電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供公共服務(wù)支撐。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析主要提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)挖掘分析的公共組件和運(yùn)行環(huán)境。 

      （5）本地運(yùn)維監(jiān)測后臺?？梢愿鶕?jù)需要在本地機(jī)房布置本地運(yùn)維監(jiān)測后臺，作為運(yùn)維主站的本地簡易版，其具備易于本地查看等優(yōu)點(diǎn)。

        邊緣計(jì)算終端結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。其采用全國產(chǎn)化平臺，具備 4核 1.2 GHz主頻處理器、1 GB 內(nèi)存以及 8 GB的存儲(chǔ)，并支持-40—80 ℃的工業(yè)級工作溫度。邊緣計(jì)算終端采用平臺化硬件設(shè)計(jì)和邊緣計(jì)算架構(gòu)，支持在配電網(wǎng)本地臺區(qū)就地化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與決策分析。邊緣計(jì)算終端支持配電自動(dòng)化系統(tǒng)和用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議，具備 MQTT 協(xié)議與物聯(lián)管理平臺協(xié)議，遠(yuǎn)程通信支持以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程及微功率無線等通信方式，將數(shù)據(jù)分別上送配電主站和用電信息采集主站。其中遠(yuǎn)程通信則采用在邊緣計(jì)算終端 4G 模塊位置放置無線通信專網(wǎng) SIM 卡，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳功能。下行通過 1路電力線載波方式，對線路末端分布的智能電能表進(jìn)行組網(wǎng)，接入智能電能表的電流、電壓、電能量及停電事件等數(shù)據(jù)，兼?zhèn)?路RS485與剩余電流動(dòng)作保護(hù)器、無功補(bǔ)償裝置、測溫裝置、智能電能表等設(shè)備交互。邊緣計(jì)算終端外圍采用專用通信、采集、計(jì)量、控制等芯片，配合低功耗MCU實(shí)現(xiàn)無線通信、電力線載波、狀態(tài)量采集和控制功能，并具有豐富的外部擴(kuò)展接口和較低的硬件成本，支持當(dāng)前主流的容器技術(shù)，可以滿足當(dāng)前智能配電網(wǎng)對于邊緣計(jì)算終端的需求。

3.1簡介

        安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實(shí)際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運(yùn)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、采暖通風(fēng)、門禁、燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等功能。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境優(yōu)化，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

3.2系統(tǒng)功能

3.2.1 通信管理

        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個(gè)配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測

        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

3.2.3 數(shù)據(jù)查詢

        在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.2.4曲線查詢

在曲線查詢界面，可以直接查看遙測參量曲線，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線。

3.2.5運(yùn)行報(bào)表

        查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表，包括日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和查詢報(bào)表等。

3.2.6實(shí)時(shí)告警

        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：

3.2.7 歷史事件查詢

        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.2.8 用戶權(quán)限管理

        為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。

3.2.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？稍诰€診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

3.2.10遙控操作

        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

3.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型

        通過物聯(lián)示范應(yīng)用建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了配電到用電全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)綜合分析、監(jiān)視、統(tǒng)一展示，構(gòu)建了完整的配電智慧物聯(lián)生態(tài)體系，最終基于綜合應(yīng)用示范成果，形成了典型建設(shè)方案。在實(shí)現(xiàn)配電室智能運(yùn)維的過程當(dāng)中，有效統(tǒng)一邊端設(shè)備通信協(xié)議方式是本方案的一大亮點(diǎn)。實(shí)踐證明，該基于智能運(yùn)維的配電室監(jiān)測方案有較好的實(shí)用性，有良好的智能化水平。