淺談地面生產(chǎn)系統(tǒng)智能化配電室的應(yīng)用與研究

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

摘要:隨著社會(huì)的進(jìn)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(shí)施應(yīng)用進(jìn)行分析也為以后推廣實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)分析;智能優(yōu)化

       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(cè)控制系統(tǒng)和停送電自動(dòng)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(hù)裝置和檢測(cè)儀表;

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

③停送電自動(dòng)控制系統(tǒng):無人操作的停送電自動(dòng)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)或其他終端設(shè)備為基礎(chǔ)的、自動(dòng)完成停送電控制與監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。無人看守智能化配電室，指的平時(shí)沒有電氣操作人員的智能化配電室。配電室的運(yùn)行狀態(tài)通過各類傳感器收集信號(hào)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(jī)，供集控室值班人員隨時(shí)觀察或操作一些設(shè)備(專職電工遠(yuǎn)程操作電氣設(shè)備)。

       無人值守智能化高低壓配電系統(tǒng)由3個(gè)部分組成，分別為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備、集中監(jiān)控平臺(tái)。現(xiàn)場(chǎng)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(hù)裝置，主要向通信網(wǎng)絡(luò)提供監(jiān)測(cè)參數(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備包含交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信控制器及通信光纜和其他附件。集中監(jiān)控制平臺(tái)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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器和其他輔助設(shè)備。

1．1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

       抽屜柜式結(jié)構(gòu)是現(xiàn)場(chǎng)高低壓供配電柜采用的主要結(jié)構(gòu)，每個(gè)抽屜柜都是相對(duì)獨(dú)立的，各個(gè)電氣儀表和綜合保護(hù)裝置互不影響，綜合保護(hù)裝置都留有通信接口，可以通過通信網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)處理設(shè)備進(jìn)行通信，確保實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高低壓設(shè)備的數(shù)據(jù)并能保護(hù)、控制高低壓設(shè)備。

1．2通信網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備

       每個(gè)配電室配備一臺(tái)信息處理設(shè)備。配電室內(nèi)所有綜合保護(hù)裝置與信息處理設(shè)備進(jìn)行通信，對(duì)高低壓設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳送和接收，對(duì)高低壓設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、對(duì)綜合保護(hù)裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)配電室遠(yuǎn)程控制。

1．3集中監(jiān)控平臺(tái)

       集中監(jiān)視、控制層主要由視頻監(jiān)控部分和人機(jī)操作界面構(gòu)成。人機(jī)操作界面采用組態(tài)監(jiān)測(cè)控制軟件，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)、控制和記錄高低壓電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)對(duì)負(fù)載進(jìn)行控制、對(duì)風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警統(tǒng)計(jì)，還可以對(duì)所有的高低壓系統(tǒng)電氣設(shè)備進(jìn)行遙控和遙信功能。視頻監(jiān)視的功能是對(duì)配電室當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行視頻、音頻監(jiān)控，在保證高低壓設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，對(duì)高低壓電氣設(shè)備進(jìn)行“遙視"。

       優(yōu)化各類生產(chǎn)工藝、降低運(yùn)行成本是每個(gè)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(shí)現(xiàn)減員增效、管理創(chuàng)新的重要措施。而作為自動(dòng)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(gè)作用:

①實(shí)現(xiàn)高低壓電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程停送電，保證生產(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(shí)現(xiàn)配電室的遙信、遙控，打造遠(yuǎn)程控制監(jiān)控的配電室，并且*地監(jiān)控配電室。

       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(cè)控制系統(tǒng)和停送電自動(dòng)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(hù)裝置和對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)傳感設(shè)施。微電腦綜合保護(hù)裝置預(yù)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(yuǎn)程查看報(bào)警、故障和其他相關(guān)記錄，記錄配電設(shè)備運(yùn)行信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行遙信、遙控功能，但缺少對(duì)高壓柜內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。對(duì)于6kV的高壓柜，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)真空斷路器或真空接觸器主觸頭和母排連接部位會(huì)因老化導(dǎo)致接觸電阻變大而發(fā)熱。6kV高壓開關(guān)柜運(yùn)行時(shí)是封閉的，運(yùn)行時(shí)沒法打開檢查，觸頭位置又不便于檢查，很難監(jiān)測(cè)主觸頭發(fā)熱位置的溫度，因此很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，需要對(duì)真空斷路器或真空接觸器進(jìn)、出的6個(gè)主觸頭位置進(jìn)行在線溫度監(jiān)測(cè)，并且設(shè)置報(bào)警溫度來保證高壓系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)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(hào)和有故障信號(hào)等開關(guān)量信號(hào)。出現(xiàn)故障時(shí)，電氣設(shè)備主回路依據(jù)PLC輸入信號(hào)終止主回路運(yùn)行，這些故障由電工根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和綜合保護(hù)裝置的報(bào)警或提示來預(yù)測(cè)故障原因，然后逐個(gè)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(hào)非常單一，想通過反饋信號(hào)排除故障難度大，用時(shí)長(zhǎng)，影響設(shè)備正常運(yùn)行;

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

③缺少對(duì)隱蔽故障的檢查和判斷，如果主回路發(fā)生故障，有可能會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成無法恢復(fù)的破壞，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)?duì)生產(chǎn)造成影響;

④由于沒有準(zhǔn)確反饋故障點(diǎn)，所以排除故障要靠維修電工根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)來排除故障，用時(shí)過長(zhǎng)，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(hù)裝置和檢測(cè)儀表;對(duì)高、低壓斷路器實(shí)行遠(yuǎn)程停送電操作;電動(dòng)機(jī)電源柜的綜合保護(hù)裝置增加其他的故障保存和記錄功能、監(jiān)測(cè)和報(bào)警提示功能，并將所有的數(shù)據(jù)傳送到通信網(wǎng)絡(luò)記錄和保存。智能化的配電柜具有完整的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，能為供配電系統(tǒng)提供有效管理和風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警;智能化的配電柜的報(bào)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(diǎn)。智能化的配電柜還對(duì)斷路器的操作次數(shù)、接觸器動(dòng)作次數(shù)、主觸頭溫度、電氣設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)報(bào)警和故障進(jìn)行分析維護(hù)，還能對(duì)電氣主回路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)儀器、儀表接入通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了采集、修改電氣設(shè)備參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無人操作、集中管理，遠(yuǎn)程操作。

3．2視頻、音頻監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

       視頻、音頻監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)對(duì)智能化配電室進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控電氣設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù);視頻、音頻監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)則是對(duì)配電室環(huán)境監(jiān)控的補(bǔ)充。要想對(duì)配電室環(huán)境進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控就要在配電室增加攝像頭或加裝可移動(dòng)的攝像頭，實(shí)現(xiàn)配電柜和監(jiān)視畫面聯(lián)動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警或故障時(shí)第一時(shí)間鎖定、監(jiān)視、查看有問題的配電柜，進(jìn)行在線監(jiān)視，保證設(shè)備和人員的，真正實(shí)現(xiàn)智能化配電室的“遙視"。

3．3無人操作的停送電自動(dòng)控制系統(tǒng)

       無人操作的停送電自動(dòng)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)或其他終端設(shè)備為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)無人操作、完成停送電作業(yè)的控制與監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，主要組成部分是操作軟件、計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控和通信設(shè)施;無人操作的停送電自動(dòng)控制系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制智能停送電機(jī)器人對(duì)高、低壓開關(guān)設(shè)備進(jìn)行停電、送電操作，*替代傳統(tǒng)的專職電工進(jìn)行停送電操作工作，了停送電作業(yè)的隱患，保證了停送電作業(yè)人員的人身，該系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需求實(shí)現(xiàn)對(duì)高低壓配電柜進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的停送電操作和監(jiān)視。

4.1簡(jiǎn)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)，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(cè)溫監(jiān)測(cè)、電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、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(cè)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(zhǎng)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。

4.2系統(tǒng)功能

4.2.1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(duì)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(cè)。

4.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

       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(cè)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。

4.2.3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)。

4.2.4曲線查詢

       在曲線查詢界面，可以直接查看遙測(cè)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(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?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和查詢報(bào)表等。

4.2.6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潆娛覝囟取穸?、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

       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(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.2.8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(jí)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。

4.2.9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。

4.2.10遙控操作

       安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)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。

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

       通過對(duì)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(shí)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(chǎng)配電室內(nèi)配電柜進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無人操作的遠(yuǎn)程停送電作業(yè)，真正實(shí)現(xiàn)無人則安的停送電模式。

 

[1] 衛(wèi)薇．智能化配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)的應(yīng)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

 

劉細(xì)鳳，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。