變配電室智能運(yùn)維系統(tǒng)(一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電房智能配電運(yùn)維系統(tǒng)方案)

概述

配電室智能運(yùn)維系統(tǒng)（Intelligent Operation and Maintenance System for Distribution Rooms, IOMS）是一種利用現(xiàn)代信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，對(duì)配電室內(nèi)電氣設(shè)備、能耗計(jì)量采集及用電環(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和管理的系統(tǒng)。IOMS通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備的“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”管理和維護(hù)，有效提高配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和能效管理水平。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心行業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，而數(shù)據(jù)中心也正朝著大型化、高密度、綠色環(huán)保、模塊化方向演變。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，IOMS成為解決數(shù)據(jù)中心內(nèi)供配電發(fā)展的一種新方式。

背景

目前，商業(yè)樓宇、工業(yè)園區(qū)等都是用電大戶，能耗較高。配電房?jī)?nèi)的電氣運(yùn)行維護(hù)通常由傳統(tǒng)的人工巡檢方式進(jìn)行，但由于運(yùn)維人員的專業(yè)能力和檢測(cè)手段有限，配電房?jī)?nèi)電氣設(shè)備的異常情況往往無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。即使在配置了綜自系統(tǒng)的配電房?jī)?nèi)，由于測(cè)量設(shè)備監(jiān)測(cè)范圍的局限性，對(duì)于開(kāi)關(guān)柜及變壓器運(yùn)行過(guò)程中的安全隱患也無(wú)法預(yù)警和干預(yù)。隨著傳感器技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，智能配電運(yùn)維系統(tǒng)通過(guò)對(duì)配電室內(nèi)電氣設(shè)備、能耗計(jì)量采集及用電環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)配電室設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程智能監(jiān)測(cè)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和用電負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。

目標(biāo)要求

為了適應(yīng)配電房運(yùn)維的現(xiàn)代化需求，提出以下目標(biāo)要求：

1. 整體智能托管：目前采用傳統(tǒng)運(yùn)維模式，處置能力不強(qiáng)，希望實(shí)現(xiàn)整體智能托管，提高運(yùn)維效率。

2. 專業(yè)維保團(tuán)隊(duì)支持：維修電工技能水平不足，希望能有專業(yè)性更強(qiáng)的維保團(tuán)隊(duì)支持。

3. 提高電力安全運(yùn)行水平：希望通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算手段，提高企業(yè)電力安全運(yùn)行的整體水平。

4. 能源系統(tǒng)管控：對(duì)電費(fèi)支出有嚴(yán)格考核，希望通過(guò)能源系統(tǒng)進(jìn)行管控，優(yōu)化能源使用。

5. 提高設(shè)備安全性和可靠性：預(yù)防設(shè)備故障發(fā)生用電事故，提高設(shè)備的安全性和可靠性。

6. 降低維保成本：目前維保成本較高，希望有所降低。

7. 電量集抄系統(tǒng)：用戶較多，希望增加電量集抄系統(tǒng)，做到電費(fèi)收支平衡。

8. 不停電檢測(cè)手段：因停電困難的設(shè)備和區(qū)域，提供不停電檢測(cè)手段。

標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

IOMS的建設(shè)需要遵循以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：

1. GB 2423.10-89 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程

2. GB 26860-2011 電力安全工作規(guī)程

3. GB 31989-2015 高壓電力用戶用電安全規(guī)范

4. GL/T 596-2005 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程

5. GB 50150 電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

6. DL/T 860 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)

項(xiàng)目建設(shè)方案

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

IOMS配電室智能運(yùn)維系統(tǒng)采用站云端一體化平臺(tái)架構(gòu)，將電力用戶所屬高、低壓變電所的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)傳送至云數(shù)據(jù)平臺(tái)。用戶可以通過(guò)WEB或手機(jī)APP訪問(wèn)變電所內(nèi)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)平臺(tái)同時(shí)導(dǎo)入電力安全運(yùn)行管理流程及運(yùn)行規(guī)范，對(duì)變電所內(nèi)設(shè)備運(yùn)行異常及時(shí)預(yù)警，并結(jié)合電力用戶駐站值班人員及區(qū)域線下服務(wù)人員提供現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)或技術(shù)支持。實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人值守或者少人值守，對(duì)配電運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的分析和故障信息的報(bào)警提示，最終達(dá)到安全可靠、集中監(jiān)控、定期巡檢、現(xiàn)場(chǎng)缺陷處置、事故搶修、定期預(yù)防性試驗(yàn)的電力智能運(yùn)維管理模式。

2. 智能化改造內(nèi)容

1. 高壓配電房

• 電能參數(shù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集：對(duì)高壓多路進(jìn)線的電能參數(shù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

• 繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)采集：對(duì)高壓各回路的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

• 環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集：對(duì)開(kāi)關(guān)站內(nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

2. 低壓配電房

• 電能參數(shù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)采集：對(duì)高壓總進(jìn)線、變壓器總出線、低壓各出線的電能參數(shù)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

• 無(wú)功補(bǔ)償控制器數(shù)據(jù)采集：對(duì)無(wú)功補(bǔ)償控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

• 變壓器溫控裝置數(shù)據(jù)采集：對(duì)變壓器溫控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

• 環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集：對(duì)配電房環(huán)境參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

• 監(jiān)測(cè)儀表和電流互感器更換或加裝：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況更換或加裝監(jiān)測(cè)儀表和電流互感器。

3. 通信方式選擇

• 配電站室內(nèi)通信：能源信息基站到配電柜內(nèi)各種電力監(jiān)測(cè)儀表的通信方式，優(yōu)先選擇RS485布線，在條件不允許時(shí)采用無(wú)線方式。

• 配電站室外通信：能源信息基站與云平臺(tái)的上行通信方式優(yōu)先接入企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)，在條件不允許時(shí)采用4G無(wú)線公網(wǎng)的方式。

4. 采集和監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)指標(biāo)

• 電量參數(shù)：有功電量、有功電度、無(wú)功電量、無(wú)功電度、峰谷平電量等。

• 電力參數(shù)：相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、無(wú)功功率、需量、功率因數(shù)、頻率等。

• 電能質(zhì)量參數(shù)：諧波電壓（2-32次）、諧波電流（2-32次）、三相不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、零線電流等。

• 用電異常事件：過(guò)流、過(guò)壓、短路、失壓、缺相、跳閘、溫升、停電等。

• 配電房環(huán)境參數(shù)：溫度、濕度等。

5. 智能配電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)網(wǎng)關(guān)，把客戶配電房現(xiàn)場(chǎng)的微機(jī)保護(hù)、智能電表、計(jì)量表、攝像頭、傳感器等硬件數(shù)據(jù)，通過(guò)符合國(guó)標(biāo)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)協(xié)議，連接到專門的網(wǎng)關(guān)模塊，完成現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集，并在變電所構(gòu)建一個(gè)本地化的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。同時(shí)，實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)通過(guò)5G/4G上傳數(shù)據(jù)到私有云平臺(tái)，通過(guò)云化軟件完成各種數(shù)據(jù)的整理、挖掘、預(yù)判，把云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與“互聯(lián)網(wǎng)+”服務(wù)理念相結(jié)合，打造配電智能電網(wǎng)運(yùn)維云平臺(tái)和電力物聯(lián)網(wǎng)解決方案。通過(guò)易擴(kuò)展、快響應(yīng)、短延時(shí)的特點(diǎn)，為電力配電提供高效的配電數(shù)據(jù)采集管理、實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控、專家數(shù)據(jù)分析、APP移動(dòng)管理，并出具自動(dòng)化分析報(bào)告、統(tǒng)計(jì)報(bào)表，及時(shí)、準(zhǔn)確、高效地響應(yīng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)和運(yùn)維分析報(bào)告。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1. 提高安全性：IOMS能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，有效提高配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。

2. 降低能耗：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，IOMS可以幫助管理人員優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低能耗，提高能效管理水平。

3. 提高生產(chǎn)效率：IOMS能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的電氣問(wèn)題，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷，提高生產(chǎn)效率。

4. 降低維護(hù)成本：IOMS能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的電氣問(wèn)題，減少設(shè)備的維修和更換頻率，降低維護(hù)成本。

5. 適應(yīng)性強(qiáng)：IOMS適用于各種工業(yè)和商業(yè)場(chǎng)景，能夠克服安裝復(fù)雜環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

6. 遠(yuǎn)程管理：用戶可以通過(guò)WEB或手機(jī)APP遠(yuǎn)程訪問(wèn)和管理配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守或少人值守，提高管理效率。

成功案例

1. 某大型商業(yè)綜合體

某大型商業(yè)綜合體在配電房?jī)?nèi)安裝了IOMS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能，綜合體及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理了多起潛在的電氣問(wèn)題，避免了重大安全事故的發(fā)生。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，綜合體優(yōu)化了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低了能耗，提高了生產(chǎn)效率。

2. 某工業(yè)園區(qū)

某工業(yè)園區(qū)在多個(gè)配電房?jī)?nèi)安裝了IOMS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣設(shè)備的全面監(jiān)測(cè)和管理。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能，園區(qū)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理了多起潛在的電氣問(wèn)題，避免了設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，園區(qū)優(yōu)化了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低了能耗，提高了生產(chǎn)效率。

結(jié)論

配電室智能運(yùn)維系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的電氣設(shè)備管理和維護(hù)技術(shù)，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程管理、數(shù)據(jù)分析、降低能耗、提高生產(chǎn)效率等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，IOMS能夠有效提高電氣設(shè)備的運(yùn)行安全性和能效管理水平，降低維護(hù)成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，IOMS將在未來(lái)的配電管理中發(fā)揮更加重要的作用，為企業(yè)的安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。