摘要：目前，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的不斷進步，國家加大了對農(nóng)村低壓配電網(wǎng)絡改造和升級的投資，顯著提高了低壓配電網(wǎng)絡的供電可靠性和質(zhì)量。然而，低壓配電網(wǎng)絡的自動化運行和維護水平以及農(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、過載跳閘事故頻發(fā)，降低了配電網(wǎng)絡的運行和維護水平。本文基于無線通信技術和云服務平臺，實現(xiàn)了對現(xiàn)有10kV配電室的遠程自動監(jiān)控系統(tǒng)改造。

關鍵字：配電室；在線監(jiān)測器；方案

引言

隨著社會的進步和人們生活質(zhì)量的提高，對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求也越來越高。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，沒有實時監(jiān)控手段。一旦出現(xiàn)故障，停電后只能進行搶修，嚴重影響用電可靠性。此外，目前大多數(shù)用戶配電室的運行管理主要依靠人工定期進行現(xiàn)場檢測和記錄。這種工作模式工作量大，數(shù)據(jù)多，檢測記錄時間長，準確性無法保證，運行成本大大增加。因此，采用一種對環(huán)網(wǎng)柜和配電設備進行實時監(jiān)控的功能。

1概述

隨著微電子、電力電子、抗干擾等新技術的快速發(fā)展，特別是計算機和網(wǎng)絡通信技術的成熟，起源于20世紀60年代的電力系統(tǒng)自動監(jiān)控技術得到了發(fā)展。將設備正常、事故情況下的監(jiān)控、保護、控制、電力計量融為一體，實現(xiàn)高水平、高透明度的良好管理，已成為必然趨勢和發(fā)展方向。

2 10kV配電室遠程在線監(jiān)控改造技術方案及施工

2.1低壓柜監(jiān)測設備

為了收集低壓機柜的電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)和開關位置的遠程測量和遠程信息，每個低壓機柜都安裝了一個低壓監(jiān)控設備，包括測量傳感器和數(shù)據(jù)處理通信模塊。測量傳感器實時收集低壓機柜的電壓、電流和溫度值，通過有源遠程信息收集開關位置的遠程測量和遠程信息數(shù)據(jù)；通過數(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)點需要與監(jiān)控主機通信，監(jiān)控主機需要與上位機系統(tǒng)通信。在采集子節(jié)點和監(jiān)控主機之間的通信中，采用ZigBee無線通信模式，采用CC2430通信模塊。該產(chǎn)品是TI公司(德州儀器)生產(chǎn)的一個模塊，專門用于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期供電的應用場合。監(jiān)控主機和上位機系統(tǒng)的通信模式主要參考

2.3監(jiān)控軟件系統(tǒng)

實現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控、測量、控制和管理、事件記錄和報警狀態(tài)顯示和查詢、設備狀態(tài)和參數(shù)查詢、操作指導等。實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理、操作控制、人機聯(lián)系、單耗管理、故障回憶和分析、自動生成運行報表和負荷曲線、報警處理和歷史事件查詢等功能。屏幕上設置了幫助按鈕，點擊幫助按鈕，彈出對整個屏幕的說明，以及在值班期間每個配電室應該注意的事項。1)遙信、遙控、遙控功能，確保設備安全運行系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制功能，設備啟停有三重保護:啟動和停止運行提示信息、設備運行標志和現(xiàn)場設備運行指示，確保安全可靠。實現(xiàn)了配電設備的自我診斷功能，包括啟動自我檢查和關閉自我檢查；系統(tǒng)收集的遙測和信息信息可以作為運行分析和事故回憶的依據(jù)；控制操作具有操作權限和安全管理功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡管理權限分層制的管理機制，系統(tǒng)自動驗證操作人員的操作權限和密碼，自動分配操作人員的操作范圍，責任明確；提供遠程集中管理，提高IT運維效率。二是實時監(jiān)控“視頻墻"，直觀觀察現(xiàn)場。該系統(tǒng)采用“視頻墻"實時顯示各配電室的運行信息，實時監(jiān)控運行狀態(tài)；當出現(xiàn)故障時，可以及時調(diào)度人員進行處理，避免因故障延遲而發(fā)生設備事故。三是梯度預警，自動報警系統(tǒng)設置梯度報警，分為低報警、高報警、低報警和高報警。低報警或高報警提示起到提醒值班人員注意的作用；低報警發(fā)生時，要求值班人員按計劃采取相應措施，否則會影響生產(chǎn)；當高報警發(fā)生時，要求值班人員立即采取措施，否則會自動分閘。4)持續(xù)語音播報，手動消除系統(tǒng)報警方式為持續(xù)語音播報和大屏幕和視頻文本顯示，警告操作人員快速準確地找出故障原因，安排人員處理，及時解除故障；系統(tǒng)要求值班人員手動確認取消語音。

2.4數(shù)據(jù)傳輸端

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

2.5自主開發(fā)數(shù)據(jù)遠程傳輸裝置

該系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)遠程采集和傳輸裝置由石家莊公司自主開發(fā)。該裝置支持多種工業(yè)協(xié)議，具有收集、暫存、分析和上傳下位機數(shù)據(jù)的功能。同時，對下位機通信進行實時在線分析，設置通信策略，嘗試通信超時三次。如果通信超時仍然形成通信報警。該裝置還可以根據(jù)設備檢查和定制設備檢查計劃，強制檢查沒有檢查的設備。如果沒有檢查，就不允許設備運行。此外，可以根據(jù)用戶需求開發(fā)各種形式的運行策略。

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、低壓開關柜改造施工1)低壓柜施工。每個低壓柜都安裝了一個采集模塊，開關位置采集直接連接到低壓斷路器開關位置的輔助觸點；電壓數(shù)據(jù)直接由斷路器出線銅排測量；電流信號由開口互感器測量，并計算功率；刀開關出線銅排直接安裝溫度采樣探頭；2)高壓柜施工。高壓機柜的施工類似于低壓機柜。每個高壓機柜安裝一個采集模塊，開關位置采集直接連接到高壓斷路器開關位置的輔助觸點；電壓數(shù)據(jù)直接由斷路器出線的銅排測量；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在通信機柜內(nèi)，采用4G無線通信和當?shù)豔iFi通信方式，天線放置在低壓機柜外，長度為5m。通過RS485總線連接每個低(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)場電磁環(huán)境的干擾。柜體出線孔和電纜溝布置在每個低(高)壓柜和通信柜之間，由抽屜后端出線孔布置。通信電纜不宜過長，盡量與電源電纜分開，避免不必要的信號干擾。

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)測系統(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、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機、槍機)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙霧)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除濕機、風扇、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁鎖)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒探測器)。

3.2應用場所

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

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

實時監(jiān)控；數(shù)據(jù)查詢；曲線查詢；操作報告；實時報警；歷史事件查詢；用戶權限管理；網(wǎng)絡拓撲圖；遙控功能

3.5系統(tǒng)硬件配

4結語

通過此次技術改造，實現(xiàn)了10kV配電室的遠程在線監(jiān)控，進入無人值守運維階段。不僅可以實現(xiàn)電壓和電流信號的遠程在線監(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，調(diào)查故障原因。非法入侵報警系統(tǒng)可以有效避免事故。

參考文獻

1. 王君明.電力工程安裝的相關安全技術措施分析[J].科技創(chuàng)新導報,2017(34).

2. 岳玉山.10kV配電室遠程在線監(jiān)控改造技術方案.

3. 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.