智能配電房的建設(shè)方案分析

楊 東

(國網(wǎng)重慶市電力公司江北供電分公司，重慶 401120)

智能配電房的建設(shè)方案分析

楊 東

(國網(wǎng)重慶市電力公司江北供電分公司，重慶 401120)

智能配電房是配電網(wǎng)自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對智能配電房的總體建設(shè)方案和具體建設(shè)思路的分析，提出整合了SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)以及一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)的智能配電房建設(shè)方案。

智能配電房；配電自動化；建設(shè)方案

0 引言

近10年我國的配電自動化技術(shù)取得了長足進(jìn)步，由最初就地控制(重合器、重合分段器、重合閘+自動配電開關(guān))的FA(饋線自動化)，發(fā)展為通信及主站集中監(jiān)控和故障處理(配電SCADA+FA)的DA(配電自動化)、基于GIS離線配電管理的DMS(配電管理系統(tǒng))、實(shí)時(shí)DA與基于GIS配電管理相集成的DA/DMS等多種基本功能模式。配電自動化系統(tǒng)的完善和發(fā)展，在促進(jìn)電力企業(yè)安全生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)供電、管理進(jìn)步、客戶服務(wù)等方面，取得了較好的效果。

與此同時(shí)，配電自動化系統(tǒng)也存在很多問題，主要表現(xiàn)在以下方面：

(1)?系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)單一；

(2)?系統(tǒng)集成中存在孤島，信息不能共享，使配電自動化系統(tǒng)難以發(fā)揮作用；

(3)?設(shè)備選擇盲目求新，無法取得整體優(yōu)化的效果；

(4)?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)籌兼顧，從而影響應(yīng)用效果；

(5)?系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)重系統(tǒng)、輕客戶，重技術(shù)、輕管理，重形式、輕實(shí)效，難以發(fā)揮應(yīng)有的作用；

(6)?設(shè)計(jì)缺乏長遠(yuǎn)策略，造成系統(tǒng)開放性差，功能擴(kuò)展難。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力市場化的進(jìn)程不斷深入，用戶對電能可靠性和質(zhì)量的要求也在不斷提高，城區(qū)供電半徑也越來越短，配電房得到了廣泛應(yīng)用。配電房自動化套用功能單一的“三遙”監(jiān)控和饋線自動化功能的建設(shè)模式，已難以滿足智能配電網(wǎng)自動化的發(fā)展要求。目前，配電站、配電房的運(yùn)行環(huán)境、安防措施、門禁等系統(tǒng)，大都不能實(shí)時(shí)監(jiān)控，對安全生產(chǎn)來說存在一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，特設(shè)計(jì)一種智能配電房，以有效整合電力系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)以及一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)，為更安全、更智能的電力供應(yīng)提供保障。

1 智能配電房總體建設(shè)方案

基于我國配電網(wǎng)設(shè)備基礎(chǔ)和配電網(wǎng)架構(gòu)的現(xiàn)狀，規(guī)劃建設(shè)具有配電自動化水平的主干線路配電房，應(yīng)充分考慮如下因素：

(1)?主干線路配電房應(yīng)合理分段，有效縮小故障停電范圍；

(2)?主干線路開關(guān)支持遠(yuǎn)方遙控操作，有效縮短主干線路故障處理時(shí)間；

(3)?配電房自動化技術(shù)要避免系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)單一，自動化系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等孤島建設(shè)而使信息不能共享的問題；

(4)?配電房自動化設(shè)備要具有較高的性價(jià)比、較實(shí)用的功能，并具有開放的系統(tǒng)集成功能；

(5)?要充分考慮運(yùn)行維護(hù)方便，減小設(shè)備體積，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，便于具有通信和自動化基礎(chǔ)的人員維護(hù)管理，從而達(dá)到減員增效的目的；

(6)?配電房自動化設(shè)備要支持設(shè)備狀態(tài)檢修的管理要求。

智能配電房建設(shè)集配電綜合主站、配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和備用電源系統(tǒng)等八大系統(tǒng)功能于一體，系統(tǒng)考慮了智能配電網(wǎng)自動化發(fā)展要求，可有效實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自愈和互動，縮短故障處理時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)行管理水平。智能配電房主要功能如下：

(1)?配電SCADA功能；

(2)?支持主干網(wǎng)接地故障監(jiān)測，主站可以實(shí)現(xiàn)故障定位；

(3)?支持配網(wǎng)短路故障監(jiān)測，主站可以實(shí)現(xiàn)故障定位；

(4)?支持配電房視頻監(jiān)控；

(5)?支持配電房門禁管理；

(6)?光纖通信主干點(diǎn)可支持其他通信方式接入；

(7)?支持配電房環(huán)境監(jiān)測；

(8)?支持除濕、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的智能控制；

(9)?支持一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。

2 智能配電房具體建設(shè)思路

智能配電房建設(shè)需考慮智能配電網(wǎng)自動化發(fā)展的要求，并能夠提高配電網(wǎng)設(shè)備使用的生命周期，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備故障的提前預(yù)警，快速實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障定位，縮短故障處理時(shí)間，從而提高設(shè)備的運(yùn)行管理水平。

2.1 配電綜合主站

(1)?建設(shè)配電SCADA系統(tǒng)。

(2)?建設(shè)安防、門禁管理系統(tǒng)。

(3)?建設(shè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

(4)?建設(shè)一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)。

2.2 自動化通信系統(tǒng)

(1)?通信組網(wǎng)采用EPON光纖通信方案。

(2)?主干配電房作為光纖通信主干點(diǎn)，可支持其他通信方式接入。

(3)?終端支持GPRS通信。

(4)?通信支持圖像傳輸。

(5)?終端支持RS485，Canbus總線等現(xiàn)場總線，可方便智能傳感器的接入和擴(kuò)展。

(6)?終端及主站支持以太網(wǎng)(Ethernet)接入技術(shù)，接入IP攝像機(jī)。

2.3 配電網(wǎng)監(jiān)控

(1)?實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)“遙測、遙信、遙控”功能。

(2)?實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)短路、接地故障監(jiān)測，可通過主站實(shí)現(xiàn)故障定位。

(3)?監(jiān)測10?kV線路的負(fù)荷電流。

(4)?監(jiān)測配電變壓器的負(fù)荷。

(5)?監(jiān)測10?kV開關(guān)狀態(tài)。

2.4 饋線自動化功能

(1)?通過主站故障定位實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方故障隔離功能，大幅縮短故障處理時(shí)間。

(2)?支持遙控功能，實(shí)現(xiàn)非故障段恢復(fù)供電，大幅縮短故障停電時(shí)間。

(3)?實(shí)現(xiàn)遙控操作，減少運(yùn)行人員操作次數(shù)，降低運(yùn)行人員工作強(qiáng)度。

2.5 配電房安防功能

(1)?采用IP攝像機(jī)技術(shù)，取消DVR硬盤錄像機(jī)，大幅降低建設(shè)成本，提高系統(tǒng)可靠性，減少維護(hù)工作量。

(2)?重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)站房開門時(shí)進(jìn)入人員的拍照上傳，遠(yuǎn)方遙視站房操作人員的操作、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，消防報(bào)警、水浸報(bào)警等異常情況的拍照上傳和遠(yuǎn)方遙視等功能。

(3)?IP攝像機(jī)通過以太網(wǎng)連接到光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)設(shè)備，采用EPON方案接入到主站；主站通過特定IP可以直接與攝像頭通信，進(jìn)行視頻監(jiān)視與控制。由于IP攝像頭分配了對應(yīng)的IP地址，當(dāng)在主站對攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控時(shí)，不會影響主站與DTU終端的正常通信。

(4)?DTU檢測到配電房門開信號、消防報(bào)警信號、水浸報(bào)警信號時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)向IP攝像頭發(fā)出抓拍等命令。

2.6 配電房環(huán)境監(jiān)控功能

(1)?監(jiān)測站房溫度、濕度。

(2)?監(jiān)測站房煙感、水浸等傳感器信號。

(3)?DTU根據(jù)采集到的配電房內(nèi)溫濕度及對應(yīng)限值，自動控制配電房內(nèi)的風(fēng)機(jī)和除濕設(shè)備。

(4)?DTU檢測到水浸信號、煙感信號等開關(guān)量變化時(shí)，產(chǎn)生SOE事件向主站報(bào)告。

2.7 配電房門禁功能

(1)?站房門口可安裝感應(yīng)IC卡讀卡器，電子鎖采用通電開陰極鎖，配合門上的機(jī)械鎖使用，刷卡后門鎖自動打開，設(shè)備故障時(shí)可用鑰匙打開。

(2)?門讀卡器可記錄運(yùn)行人員巡查站房情況，便于運(yùn)行管理。

(3)?可實(shí)時(shí)監(jiān)測站房門的開啟狀態(tài)，當(dāng)門鎖被異常開啟時(shí)(如外力破壞、門鎖故障)，終端將實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場報(bào)警(警號報(bào)警)并通過通信網(wǎng)絡(luò)向管理中心傳送報(bào)警信息。

(4)?門禁系統(tǒng)可加強(qiáng)站房運(yùn)行管理，便于對進(jìn)入站房安裝調(diào)試的人員進(jìn)行有效地管理，區(qū)分運(yùn)行巡查人員和短時(shí)安裝調(diào)試人員的進(jìn)入權(quán)限。

2.8 開關(guān)柜等一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控功能

(1)?監(jiān)測開關(guān)電纜頭溫度，預(yù)防電纜頭因接觸不良而發(fā)熱。

(2)?監(jiān)測SF6開關(guān)的壓力接點(diǎn)信號，上傳SF6失壓報(bào)警信息。

(3)?監(jiān)測配變油溫接點(diǎn)信號，上傳配變溫度越限信息。

(4)?監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)的溫度，自動控制開關(guān)柜內(nèi)的加熱設(shè)備，以防止凝露。

(5)?監(jiān)測開關(guān)分合閘次數(shù)。通過將開關(guān)分合閘輔助接點(diǎn)接入，實(shí)現(xiàn)每次開關(guān)分合閘動作時(shí)，自動統(tǒng)計(jì)動作次數(shù)。

(6)?監(jiān)測開關(guān)分合閘時(shí)間。通過計(jì)算開關(guān)分合閘操作控制接點(diǎn)輸出至對應(yīng)開關(guān)分合閘輔助接點(diǎn)返回的時(shí)間差，統(tǒng)計(jì)開關(guān)每次分合閘操作的時(shí)間。

(7)?監(jiān)測開關(guān)開斷電流，通過統(tǒng)計(jì)開關(guān)分閘操作時(shí)的開斷電流，建立開關(guān)設(shè)備電磨損的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.9 數(shù)據(jù)發(fā)掘功能

(1)?建立包括：溫度數(shù)據(jù)、投運(yùn)時(shí)間、運(yùn)行負(fù)荷、檢修記錄、事故記錄等在內(nèi)的一次設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫。

(2)?利用一次設(shè)備監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，建立一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、一次設(shè)備故障早期判斷及一次設(shè)備失效模型。

3 結(jié)束語

智能配電房系統(tǒng)有效地整合了電力系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)。其建設(shè)為實(shí)現(xiàn)更加智能和更高質(zhì)量的電力供應(yīng)提供了可靠的實(shí)驗(yàn)平臺和理論探索。

1?陳??堂．配電系統(tǒng)及其自動化技術(shù)[M]．中國電力出版社，2004.

2?李同智．靈活互動智能用電的技術(shù)內(nèi)涵及發(fā)展方向[J]．電??力系統(tǒng)自動化，2012(2).

3?張世森．環(huán)境監(jiān)測技術(shù)[M]．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2008.

4?葛??佳，周國亮，張??晗．智能電網(wǎng)用戶側(cè)智能管理系??統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．中國電力教育，2012(3).

2015-03-15。

楊??東(1969-)，男，工程師，主要從事電氣工程技術(shù)管理工作，email：adxw2006@126.com。