淺談地面生產(chǎn)系統(tǒng)智能化配電室的應用與研究

安科瑞任心怡、譚永飛

技術(shù)支持：安科瑞彭峰

摘要:隨著社會的進步、城市的發(fā)展，智能設(shè)備已經(jīng)與人們生活息息相關(guān)，本文就智能化在配電室的實施應用進行分析也為以后推廣實施奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)分析;智能優(yōu)化

0引言

智能化配電室系統(tǒng)由智能供配電系統(tǒng)、視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng)和停送電自動控制系統(tǒng)構(gòu)成。

①智能化的配電柜是在配電柜上使用有通信功能的綜合保護裝置和檢測儀表;

②視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng):視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng)對智能化配電室進行在線監(jiān)測，監(jiān)控電氣設(shè)備運行的數(shù)據(jù);

③停送電自動控制系統(tǒng):無人操作的停送電自動控制系統(tǒng)是以計算機或其他終端設(shè)備為基礎(chǔ)的、自動完成停送電控制與監(jiān)測的系統(tǒng)。無人看守智能化配電室，指的平時沒有電氣操作人員的智能化配電室。配電室的運行狀態(tài)通過各類傳感器收集信號并經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換設(shè)備處理匯集后，上傳至集控室上位機，供集控室值班人員隨時觀察或操作一些設(shè)備(專職電工遠程操作電氣設(shè)備)。

1智能化配電室結(jié)構(gòu)

無人值守智能化高低壓配電系統(tǒng)由3個部分組成，分別為現(xiàn)場設(shè)備、通信網(wǎng)絡及相關(guān)設(shè)備、集中監(jiān)控平臺?，F(xiàn)場設(shè)備包含直流屏、高壓開關(guān)柜微電腦綜保裝置、變壓器溫度控制裝置、電容柜及低壓開關(guān)抽屜柜綜合保護裝置，主要向通信網(wǎng)絡提供監(jiān)測參數(shù)。通信網(wǎng)絡及設(shè)備包含交換機、網(wǎng)絡通信控制器及通信光纜和其他附件。集中監(jiān)控制平臺是智能化配電室的控制室，主要包含視頻、音頻系統(tǒng)、工業(yè)控制計算機、網(wǎng)絡通信服務器和其他輔助設(shè)備。

1．1現(xiàn)場設(shè)備

抽屜柜式結(jié)構(gòu)是現(xiàn)場高低壓供配電柜采用的主要結(jié)構(gòu)，每個抽屜柜都是相對獨立的，各個電氣儀表和綜合保護裝置互不影響，綜合保護裝置都留有通信接口，可以通過通信網(wǎng)絡與信號處理設(shè)備進行通信，確保實時監(jiān)測高低壓設(shè)備的數(shù)據(jù)并能保護、控制高低壓設(shè)備。

1．2通信網(wǎng)絡及相關(guān)設(shè)備

每個配電室配備一臺信息處理設(shè)備。配電室內(nèi)所有綜合保護裝置與信息處理設(shè)備進行通信，對高低壓設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)進行采集、傳送和接收，對高低壓設(shè)備進行遠程控制、對綜合保護裝置的參數(shù)進行設(shè)置，實現(xiàn)配電室遠程控制。

1．3集中監(jiān)控平臺

集中監(jiān)視、控制層主要由視頻監(jiān)控部分和人機操作界面構(gòu)成。人機操作界面采用專用組態(tài)監(jiān)測控制軟件，實時、準確地監(jiān)測、控制和記錄高低壓電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，同時對負載進行控制、對風險報警統(tǒng)計，還可以對所有的高低壓系統(tǒng)電氣設(shè)備進行遙控和遙信功能。視頻監(jiān)視的功能是對配電室當前環(huán)境進行視頻、音頻監(jiān)控，在保證高低壓設(shè)備安全運行的同時，對高低壓電氣設(shè)備進行“遙視”。

2實現(xiàn)智能化配電室的目標

優(yōu)化各類生產(chǎn)工藝、降低運行成本是每個地面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備發(fā)展的必經(jīng)之路。智能化配電室的使用，是地面生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)減員增效、管理創(chuàng)新的重要措施。而作為自動化、智能化地面生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，智能化的配電室具有以下3個作用:

①實現(xiàn)高低壓電氣設(shè)備的遠程停送電，保證安全生產(chǎn);

②配電室電氣設(shè)備提前維保、在線監(jiān)控，提高電氣設(shè)備的可靠性、提高工作效率;

③實現(xiàn)配電室的遙信、遙控，打造遠程控制監(jiān)控的配電室，并且無死角地監(jiān)控配電室。

3智能化配電室的實現(xiàn)

智能化配電室系統(tǒng)由3部分構(gòu)成，分別是智能供配電系統(tǒng)、視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng)和停送電自動控制系統(tǒng)。

3．1智能供配電系統(tǒng)

地面生產(chǎn)系統(tǒng)主要有6kV高壓用電設(shè)備及380V及以下低壓用電設(shè)備，因此地面生產(chǎn)系統(tǒng)配電室由6kV和380V配電柜構(gòu)成。高壓配電柜主要由真空斷路器柜、PT柜、真空接觸器柜構(gòu)成。地面生產(chǎn)系統(tǒng)配電室真空斷路器柜、PT柜、真空接觸器柜采用戶內(nèi)小車式高壓開關(guān)設(shè)備，并配有微電腦綜合保護裝置和對應的監(jiān)測傳感設(shè)施。微電腦綜合保護裝置預留有ＲS－485通信接口和以太網(wǎng)通信接口，通過以太網(wǎng)通信接口，遠程查看報警、故障和其他相關(guān)記錄，記錄配電設(shè)備運行信息，可以實現(xiàn)對配電設(shè)備運行遙信、遙控功能，但缺少對高壓柜內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測。對于6kV的高壓柜，長時間運行時真空斷路器或真空接觸器主觸頭和母排連接部位會因老化導致接觸電阻變大而發(fā)熱。6kV高壓開關(guān)柜運行時是封閉的，運行時沒法打開檢查，觸頭位置又不便于檢查，很難監(jiān)測主觸頭發(fā)熱位置的溫度，因此很容易導致事故的發(fā)生。因此，需要對真空斷路器或真空接觸器進、出的6個主觸頭位置進行在線溫度監(jiān)測，并且設(shè)置報警溫度來保證高壓系統(tǒng)的安全運行。

作為地面生產(chǎn)系統(tǒng)配電系統(tǒng)的末端單元的低壓配電柜，影響著地面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的正常運行。目前地面生產(chǎn)系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)中，低壓電氣設(shè)備回路只有PLC控制器的輸入端反饋狀態(tài)正常信號和有故障信號等開關(guān)量信號。出現(xiàn)故障時，電氣設(shè)備主回路依據(jù)PLC輸入信號終止主回路運行，這些故障由電工根據(jù)工作經(jīng)驗和綜合保護裝置的報警或提示來預測故障原因，然后逐個排除故障。

低壓配電柜目前還存在以下問題:

①地面生產(chǎn)系統(tǒng)使用的低壓開關(guān)柜的綜保反饋的故障信號非常單一，想通過反饋信號排除故障難度大，用時長，影響設(shè)備正常運行;

②由于電氣故障的隱蔽性和故障點不容易被發(fā)現(xiàn)，平時需要投入大量的人力來檢查保養(yǎng)低壓電氣柜;

③缺少對隱蔽故障的檢查和判斷，如果主回路發(fā)生故障，有可能會對電氣設(shè)備造成無法恢復的破壞，造成一定的經(jīng)濟損失，甚至會對安全生產(chǎn)造成影響;

④由于沒有準確反饋故障點，所以排除故障要靠維修電工根據(jù)工作經(jīng)驗來排除故障，用時過長，影響生產(chǎn)。智能化供配電系統(tǒng)的基本組成部分是智能化的配電柜。

目前使用的配電柜和智能化的配電柜相比，智能化的配電柜在配電柜上使用了有通信功能的綜合保護裝置和檢測儀表;對高、低壓斷路器實行遠程停送電操作;電動機電源柜的綜合保護裝置增加其他的故障保存和記錄功能、監(jiān)測和報警提示功能，并將所有的數(shù)據(jù)傳送到通信網(wǎng)絡記錄和保存。智能化的配電柜具有完整的監(jiān)測控制系統(tǒng)，能為供配電系統(tǒng)提供有效管理和風險報警;智能化的配電柜的報警功能，可以提前發(fā)現(xiàn)隱蔽的隱患;智能配電柜還有精度高、量程寬、高性能、高度集成化的特點。智能化的配電柜還對斷路器的操作次數(shù)、接觸器動作次數(shù)、主觸頭溫度、電氣設(shè)備的運行時間進行監(jiān)測，對報警和故障進行分析維護，還能對電氣主回路的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，還能在線監(jiān)控低壓抽屜柜的工作環(huán)境。由于智能化的配電柜上的監(jiān)測儀器、儀表接入通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)了采集、修改電氣設(shè)備參數(shù)，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人操作、集中管理，遠程操作。

3．2視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng)

視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng)對智能化配電室進行在線監(jiān)測監(jiān)控電氣設(shè)備運行的數(shù)據(jù);視頻、音頻監(jiān)測控制系統(tǒng)則是對配電室環(huán)境監(jiān)控的補充。要想對配電室環(huán)境進行在線監(jiān)測監(jiān)控就要在配電室增加攝像頭或加裝可移動的攝像頭，實現(xiàn)配電柜和監(jiān)視畫面聯(lián)動。當出現(xiàn)報警或故障時第一時間鎖定、監(jiān)視、查看有問題的配電柜，進行在線監(jiān)視，保證設(shè)備和人員的安全，真正實現(xiàn)智能化配電室的“遙視”。

3．3無人操作的停送電自動控制系統(tǒng)

無人操作的停送電自動控制系統(tǒng)是以計算機或其他終端設(shè)備為基礎(chǔ)的現(xiàn)場無人操作、完成停送電作業(yè)的控制與監(jiān)測的系統(tǒng)，主要組成部分是操作軟件、計算機、視頻監(jiān)控和通信設(shè)施;無人操作的停送電自動控制系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡遠程控制智能停送電機器人對高、低壓開關(guān)設(shè)備進行停電、送電操作，完全替代傳統(tǒng)的專職電工進行停送電操作工作，消除了停送電作業(yè)的安全隱患，保證了停送電作業(yè)人員的人身安全，該系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的需求實現(xiàn)對高低壓配電柜進行準確無誤的停送電操作和監(jiān)視。

4配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型

4.1簡介

我司根據(jù)配電室實際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，自主研發(fā)了配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監(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、門禁、燈光、風機、除濕機、空調(diào)控制等功能。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實現(xiàn)動力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高，同時實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.2系統(tǒng)功能

4.2.1通信管理

智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

4.2.2實時監(jiān)測

智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài)，實時監(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。實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.2.3數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

4.2.4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。

4.2.5運行報表

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

4.2.6實時告警

智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實時告警功能，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：

4.2.7歷史事件查詢

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行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。

4.2.8用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，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)運行、維護、管理提供可靠的保障。

4.2.9網(wǎng)絡拓撲圖

智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(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系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

4.2.10遙控操作

智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。

4.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型

5結(jié)語

通過對供配電系統(tǒng)的電氣元件增設(shè)通信功能，完善供配電設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控，實現(xiàn)配電室的智能化、信息化;通過無人操作的停送電管理系統(tǒng)集控操作人員與現(xiàn)場配電室內(nèi)配電柜進行通信，實現(xiàn)現(xiàn)場無人操作的遠程停送電作業(yè)，真正實現(xiàn)無人則安的停送電模式。

參考文獻

[1] 衛(wèi)薇．智能化配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)的應用研究［J］．貴州電力技術(shù)，2015，18(06)

[2]賽喜雅拉圖．地面生產(chǎn)系統(tǒng)智能化配電室

[3] 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版

審核編輯：鄢孟繁