淺談地面生產系統智能化配電室的應用與研究

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

摘要:隨著社會的進步、城市的發展，智能設備已經與人們生活息息相關，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。

關鍵詞:結構分析;智能優化

       智能化配電室系統由智能供配電系統、視頻、音頻監測控制系統和停送電自動控制系統構成。

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、音頻監測控制系統:視頻、音頻監測控制系統對智能化配電室進行在線監測，監控電氣設備運行的數據;

③停送電自動控制系統:無人操作的停送電自動控制系統是以計算機或其他終端設備為基礎的、自動完成停送電控制與監測的系統。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。配電室的運行狀態通過各類傳感器收集信號并經過中間轉換設備處理匯集后，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備(專職電工遠程操作電氣設備)。

       無人值守智能化高低壓配電系統由3個部分組成，分別為現場設備、通信網絡及相關設備、集中監控平臺?，F場設備包含直流屏、高壓開關柜微電腦綜保裝置、變壓器溫度控制裝置、電容柜及低壓開關抽屜柜綜合保護裝置，主要向通信網絡提供監測參數。通信網絡及設備包含交換機、網絡通信控制器及通信光纜和其他附件。集中監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、工業控制計算機、網絡通信服務器和其他輔助設備。

1．1現場設備

       抽屜柜式結構是現場高低壓供配電柜采用的主要結構，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，可以通過通信網絡與信號處理設備進行通信，確保實時監測高低壓設備的數據并能保護、控制高低壓設備。

1．2通信網絡及相關設備

       每個配電室配備一臺信息處理設備。配電室內所有綜合保護裝置與信息處理設備進行通信，對高低壓設備實時運行數據進行采集、傳送和接收，對高低壓設備進行遠程控制、對綜合保護裝置的參數進行設置，實現配電室遠程控制。

1．3集中監控平臺

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

       優化各類生產工藝、降低運行成本是每個地面生產系統設備發展的必經之路。智能化配電室的使用，是地面生產系統實現減員增效、管理創新的重要措施。而作為自動化、智能化地面生產系統的一部分，智能化的配電室具有以下3個作用:

①實現高低壓電氣設備的遠程停送電，保證安全生產;

②配電室電氣設備提前維保、在線監控，提高電氣設備的可靠性、提高工作效率;

③實現配電室的遙信、遙控，打造遠程控制監控的配電室，并且wu死角地監控配電室。

       智能化配電室系統由3部分構成，分別是智能供配電系統、視頻、音頻監測控制系統和停送電自動控制系統。

3．1智能供配電系統

       地面生產系統主要有6kV高壓用電設備及380V及以下低壓用電設備，因此地面生產系統配電室由6kV和380V配電柜構成。高壓配電柜主要由真空斷路器柜、PT柜、真空接觸器柜構成。地面生產系統配電室真空斷路器柜、PT柜、真空接觸器柜采用戶內小車式高壓開關設備，并配有微電腦綜合保護裝置和對應的監測傳感設施。微電腦綜合保護裝置預留有ＲS－485通信接口和以太網通信接口，通過以太網通信接口，遠程查看報警、故障和其他相關記錄，記錄配電設備運行信息，可以實現對配電設備運行遙信、遙控功能，但缺少對高壓柜內環境的監測。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熱。6kV高壓開關柜運行時是封閉的，運行時沒法打開檢查，觸頭位置又不便于檢查，很難監測主觸頭發熱位置的溫度，因此很容易導致事故的發生。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測，并且設置報警溫度來保證高壓系統的安全運行。

       作為地面生產系統配電系統的末端單元的低壓配電柜，影響著地面生產系統設備的正常運行。目前地面生產系統低壓配電系統中，低壓電氣設備回路只有PLC控制器的輸入端反饋狀態正常信號和有故障信號等開關量信號。出現故障時，電氣設備主回路依據PLC輸入信號終止主回路運行，這些故障由電工根據工作經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地面生產系統使用的低壓開關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現，平時需要投入大量的人力來檢查保養低壓電氣柜;

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

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工作經驗來排除故障，用時過長，影響生產。智能化供配電系統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、監測和報警提示功能，并將所有的數據傳送到通信網絡記錄和保存。智能化的配電柜具有完整的監測控制系統，能為供配電系統提供有效管理和風險報警;智能化的配電柜的報警功能，可以提前發現隱蔽的隱患;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、接觸器動作次數、主觸頭溫度、電氣設備的運行時間進行監測，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進行監測，還能在線監控低壓抽屜柜的工作環境。由于智能化的配電柜上的監測儀器、儀表接入通信網絡，實現了采集、修改電氣設備參數，實現了現場無人操作、集中管理，遠程操作。

3．2視頻、音頻監測控制系統

       視頻、音頻監測控制系統對智能化配電室進行在線監測監控電氣設備運行的數據;視頻、音頻監測控制系統則是對配電室環境監控的補充。要想對配電室環境進行在線監測監控就要在配電室增加攝像頭或加裝可移動的攝像頭，實現配電柜和監視畫面聯動。當出現報警或故障時第一時間鎖定、監視、查看有問題的配電柜，進行在線監視，保證設備和人員的安全，真正實現智能化配電室的“遙視"。

3．3無人操作的停送電自動控制系統

       無人操作的停送電自動控制系統是以計算機或其他終端設備為基礎的現場無人操作、完成停送電作業的控制與監測的系統，主要組成部分是操作軟件、計算機、視頻監控和通信設施;無人操作的停送電自動控制系統通過通信網絡遠程控制智能停送電機器人對高、低壓開關設備進行停電、送電操作，wan全替代傳統的專職電工進行停送電操作工作，消除了停送電作業的安全隱患，保證了停送電作業人員的人身安全，該系統可以根據生產現場的需求實現對高低壓配電柜進行準確無誤的停送電操作和監視。

4.1簡介

       安科瑞電氣股份有限公司根據配電室實際情況，結合多年的變電站和配電室的運行管理經驗，自主研發了安科瑞配電室綜合監控系統，實現了智能開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線測溫監測、電纜測溫監測、環境監測、有害氣體監測、安防監控、采暖通風、門禁、燈光、風機、除濕機、空調控制等功能。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，實現動力環境優化，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員，延長設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高，同時實現配電動力環境的分布式遠程管理。

4.2系統功能

4.2.1通信管理

       安科瑞智能配電室綜合監控系統可以完成對整個配電室范圍內的通信設備進行管理、添加、刪除、控制和數據的實時監測。

4.2.2實時監測

       安科瑞智能配電室綜合監控系統人機界面友好，能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實時顯示有關故障、告警等信息。

4.2.3數據查詢

       在人機界面中，可以直接查看配電室個設備的運行數據。

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

       查詢配電室內設備的運行數據報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。

4.2.6實時告警

       安科瑞智能配電室綜合監控系統具有實時告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。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控系統能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。

4.2.8用戶權限管理

       為保障系統穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

4.2.9網絡拓撲圖

       安科瑞智能配電室綜合監控系統支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構?？稍诰€診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設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控系統可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

4.3Acrel-2000E/B配電室環境監控系統推薦配置選型

       通過對供配電系統的電氣元件增設通信功能，完善供配電設備數據監控，實現配電室的智能化、信息化;通過無人操作的停送電管理系統集控操作人員與現場配電室內配電柜進行通信，實現現場無人操作的遠程停送電作業，真正實現無人則安的停送電模式。

 

[1] 衛薇．智能化配電生產管理系統的應用研究［J］．貴州電力技術，2015，18(06)

[2]賽喜雅拉圖．地面生產系統智能化配電室

[3] 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監控系統2020.04版

 

任運業，男，安科瑞電氣股份有限公司。