配电室综合监控系统(配电房高低压智慧配电系统)

0.前言

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+制造业”的重要基石，对未来工业发展产生了、深层次以及革命性影响。

国务院印发《国务院关于深化“互联网+制造业”发展工业互联网的指导意见》，四川省人民政府办公厅印发《四川省人民政府关于深化“互联网+制造业”发展工业互联网的实施意见》。在这样的背景下，某酒业为响应国家关于建设工业互联网的号召，向“两化融合”“先进制造业”迈进。

现阶段需解决企业能源系统监管疏松、能源数据利用率低、企业高低压配电房仍设有专人值守、用能数据仍然靠人工抄表完成、难以开展成本核算以及人力成本高等问题，实现精细化能源管理。

1.通过智慧配电改造实现

1.1 实现配电房无人值守

实时监控企业配电设备用能情况，以便实时诊断设备运行状况。

1.2 实现远程抄录计量表计数据

分析企业的用能情况，帮助其进行成本核算，提供员工绩效考核数据依据。

1.3 实现配电设备的物联管理，挖掘数据价值，提升数据处理效率

提高企业对能源的现代化管理水平，使企业用能更加安全、高效和经济，最终解决传统用能管理粗放问题，实现精益化管理，在保障企业用能安全的同时降低企业用能成本，创造经济价值。

2 项目概况

该酒业分为3个厂区。第一厂区配备有一台容量1000kVA和一台容量500 kVA的变压器,皆为干式变压器，其中500kVA的目前停用。第二厂区配备有一台1600kVA的干式变压器，

供给整个厂区的生产生活用电。整体设计体量较大，现场勘察变压器处于低负载运行状态，已按照当地电力局规范采取需量缴费，但缺少实时数据监控合理管控基本电费缴费措施。第三厂区配备有两台1600 kVA 的干式变压器供给生产用电，其中一台目前已暂时停用，还有一台1250kVA的干式变压器供给生活用电。第三厂区配电房设备是老式陈旧设备且没有 485及其他通信接口，K8凯发需要做配电房无人值守，因此需要在高低压柜内安装智能电表及配套采集设备，做到二级采集。

3 项目实施

第一厂区和第二厂区的配电房设备都是新式设备，各配电柜上仪表均带有RS-485通信接口。通过RS-485通信接口，可将仪表数据接入我方数据采集器，通过智能网关将采集到

的数据上传至云平台。将3个厂区内特殊设备的断路器更换为智能塑壳断路器，可实现中控室和云平台实时监控设备的供电情况和运行状态，并实现中控室和云平台智能塑壳断路器远程分合控制。

4 系统组成及相关功能

4.1 数据采集层

通过智能仪表完成电流、电压、电量以及功率因数等电量参数的采集工作。通过智能塑壳断路器实现所控回路的电流、电压、温度、漏电、电量以及功率因数等用电信息的采集[1]。

4.2 数据通信层

将智能仪表和智能塑壳断路器采集到的电量信息和设备运行数据通过智能电网传输至云平台。通常采用互联网、4G设备进行配电监控数据的实时传输。

4.3 系统性能

智慧配电系统具有管理的先进性，可帮助客户实现利益，实现综合能源利用、资产管理、运营管理[2]。它可以从企业用电痛点出发，解决客户电能综合管理问题。系统可实现故障预警、故障设备定位、电量峰谷平统计、值班管理、巡视管理以及抢修管理等运维流程过程工单的管控。

4.4 系统的稳定持续性

系统能够实现24h持续可用，可在选定时间内进行系统维护。数据刷新周期短，速度快。支持无限期pB级别数据储存，数据刷新频率10s[3]。系统能够保证在高负荷状态下能提供不间断的可靠服务，运行稳定，不存在内存泄露情况。

4.5 系统的扩容功能

智慧配电系统具备良好的功能扩展性。系统功能模块扩展不会影响现有功能和结构，支持工厂能耗系统无缝对接和分布式能源系统接入。

4.6 提供运行监控功能

针对酒业情况，系统的运行功能可监控3个厂区变压器。高低压配电室各个监测点进行监控，实现配电房无人值守，细节化、立体化数据监管，助力企业高效管理，参与国家工业互联网进程，向“两化融合”迈进。

4.7 设备巡视

设备巡视具有巡视周期设定、巡视任务单、巡视报告、人员巡视情况、用电单位巡视情况等功能。巡视周期设定能对不同的用电单位设定对应的工作人员，并对不同的巡视周期进行查询。

4.8 提供抢修管理功能

依据存在的故障情况，派发抢修工单，编辑用电单位、工单编号、业务来源、紧急程度等各项具体内容。依据抢修工单，工作人员完成对应的抢修任务，将过程信息完善记录归档，也便于工作考核。

4.9 用电分析功能

对于酒业对配电房无人值守、数据分析和价值利用、企业能源工业互联网基础建设的需求，平台的统计分析功能完全满足所需。平台统计分析功能包括用电结构分析、用电数据分析、用电优化建议、运维工作报告和设备统计。

4.10 单位电量统计

可以选择用电单位、时间间隔、日期以及统计方式查询厂区的电量统计结果，根据各地供电售价目录进行测算，体现数据的经济价值。也可从数据展示中看出各时段用户的用电结构，分析用户生产规律。

4.11 设备电量统计

可以查询每一个设备的用电情况，分析该设备各时段占比以及平均电价。

5. 配电室综合监控系统

一、系统研发背景及简介

配电室综合监控是整个电能管理系统中的一个重要环节。目前，配电室一般都采取无人值守，定时巡查制度，这样既浪费人力物力也无法做到对配电室的环境和安全实时监控。而配电室的环境稳定可靠对变压器等设备的正常运行至关重要。

公司根据配电室实际情况，结合多年的变电站和配电室的运行管理经验，自主研发了配电室综合监控系统，实现了智能开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、电流电压等负载运行监控、母线测温监测、电缆测温监测、环境监测、有害气体监测、安防监控、取暖通风、门禁、灯光、风机、除湿机、空调控制等功能。

实现动力环境各数据的检测与设备控制，实现动力环境优化，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，减少配电室粗放式管理导致成本过高，同时实现配电动力环境的分布式远程管理。

二、应用场合

变电所、配电室、机房、箱变。

三、系统目标

配电室综合监控系统实时监测配电室内各设备运行参数，提供高度稳定可靠的监控信息资源。节省配电室综合监控运行管理费用，达到短期投资长期受益的目的。确保提高监测环境管理工作效率并提供安全舒适的工作环境。系统软/硬件均采用模块化结构设计，适应发展需要，做到具有可扩展性、可变性，适应环境的变化和工作性质的多样化。

四、系统结构

配电室综合监控系统以智能控制为核心，通过物联网技术的集成应用，实现配电室内环境的全天候状态监视和智能控制。系统由485通信和网络通信混合组网，完成站端视频、环境数据以及安全防范等数据的采集和监控，适配于当下多种应用场景。

系统结构

系统遵循物联网分层分布式物理体系，即设备层、网络层、站控层，构建而成完全一体化的智慧管理平台系统。

监控系统架构采用平台化SOA架构，具有良好的可扩展性。当数据接入量大或者访问用户数大的时候，可以通过部署多个应用实例来提高系统服务能力。同时可根据用户的使用要求，灵活配置运行的服务组件。

五、设备选型

六、监控范围

系统把环境、视频、通风、照明、安全防范、消防、一次设备辅助监控等所有监控量在系统主界面上进行一体化显示和控制，避免各系统孤立显示和控制。

1. 环境监控子系统

配电室综合监控设备安装在配电室、箱变、变电所内，通过采集和传输技术，可以实时监测配电室内的重要场所和设备的工作环境，如温度、湿度、电缆沟水位、漏水/水浸、有害气体(SF6，H2S，NO，CO，O2，O3)、TVOC、烟雾、明火、人体感应、噪声等。

当检测到环境量出现异常时，可及时显示、报警，并可通过通信网络将数据上传至系统平台。根据预先设置的上下限值，联动控制空调、视频、灯光、加热装置、除湿器、通风机、声光报警等设备。保障配电室场所的电力设备安全运行。防止因环境改变、非授权活动、设备状态变化等引起的事故，满足配电室远程运维的可靠管控要求。为新型现代化配电室的智能化、可视化、自动化、互动化做有效支撑。

站端设备包含各种传感器(温度、湿度、漏水、水位、有害气体等)。系统平台可以直观的显示出被监测量的大小或状态，以及被监测量的实时值或各种故障发生的情况。

告警功能：在监控中心对环境参量超过预设值时发出视听告警，在监控系统的人机界面上闪烁显示，同时可以提供警示灯、报警音箱、语音、短信通知等多种告警方式。

设备状态检测：系统可以实时监控配电室内各监测设备(传感器)以及通信线路，自动诊断设备及链路故障，并实时显示在界面上。

数据查询：环境监测数据、状态监测数据及远程控制数据的历史数据查询。

2. 消防监控子系统

烟雾、温感、明火等火灾消防信息的接入，联动声光报警器进行报警，以及通过短信方式自动通知值班维护人员。

3. 安防监控子系统

红外双鉴、红外对射、震动、门磁等安防相关设备接入 ，并可实时播放告警语音、发送提醒短信等。

4. 无线测温子系统

无源无线测温产品由主机(或收发器)和传感器两部分组成。主要应用在高低压开关柜内母排搭接点，断路器触头、电缆接头、大电流设备等电气连接点和其他易过热点等位置的温度检测，并把测量结果通过网络上传到监控中心数据库服务器，通过软件分析能够对温度过高发出告警信息，实现温度故障的早期预测，防患于未然。

5. 馈线监测子系统

可以监测开关柜局放和馈线回路的开关状态、温度、电压、电流、功率、功率因数、有功、无功、谐波、电能量采集等。支持设置上下限的告警值，实现语音播放、发送短信等联动提醒方式。

6. 变压器监测子系统

变压器三相绕组温度检测、风机运行状态、震动检测。支持设置上下限的告警值，实现语音播放、发送短信等联动提醒方式。

7. 视频监控子系统

视频监控采用数字监控系统，实现专业监控功能。支持海康主流硬盘录像机和数字高清摄像机系列产品。

8. 温湿度控制子系统

温湿度控制器运用传感器检测柜内的温度与湿度值，并通过控制外接的风扇与加热器对温度与湿度值进行调节，可有效防止因低温、高温造成的设备故障以及受潮或结露引起的爬电、闪络事故的发生。

9. 门禁控制子系统

系统支持人员进入出去时间人员记录，系统提供设备或网络故障报警、非法闯入报警、门开超时报警、非法刷卡报警以及胁迫报警等。

10. 空调节能控制子系统

可以控制空调开机、关机、升温、降温等，并能够直接调整空调的温度值。

11. 灯光控制系统子系统

可以远程控制灯光的关闭和打开。

12. 其他控制功能

水泵控制。

加热器控制。

声光报警器控制：远程控制启动和关闭，避免扰民。

风机控制：实现对主、副新风机的智能控制。

除湿机控制：室内除湿机控制以及与湿度联动。

其它设备控制。

5.结束语

通过此次酒业智慧配电系统项目的改造，可达到客户用电设备集中管理、设备实时在线监测以及各厂区电量统计的预期要求。管理方面，通过智慧配电系统采集智能仪表和智能断路器的供配电数据，实现了对整个厂区的供电设备进行集中管理。运维方面，通过智慧配电系统减轻了维修人员日常安全检查、电费抄报等工作，实现了设备故障定位，为企业节约了大量的运维成本。统计方面，通过智慧配电系统对各分厂进行用电区域的峰、谷、平电量统计分析，可根据电量信息计算各时段的运营成本。