高校配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

文海龍 王小華

摘 要：為改革西南醫(yī)科大學(xué)兩校區(qū)的配電管理工作，建設(shè)配電監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)施專業(yè)公司承包運(yùn)維管理，通過實(shí)施數(shù)據(jù)報(bào)警、分析，有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)、變壓器負(fù)荷調(diào)整、負(fù)荷合理分配等，提高配網(wǎng)的運(yùn)行安全水平，節(jié)約設(shè)備投入費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)行管理費(fèi)用，為高校的配電網(wǎng)管理提供了參考。

關(guān)鍵詞：配電監(jiān)測(cè)平臺(tái);巡維管理;數(shù)據(jù)分析;數(shù)據(jù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN911.4 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）2-0028-03

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.006

Construction and Application of Distribution Network Operation Data System in Colleges and Universities

WEN Hailong ? ?WANG Xiaohua

（Southwest Medical University，Luzhou 646000，China）

Abstract：In order to reform the distribution management of the two campuses of Southwest Medical University， build a distribution monitoring platform， implement the contracted operation and maintenance management of professional companies， effectively guide the on-site operation and maintenance， transformer load adjustment and reasonable load distribution through the implementation of data alarm and analysis， improve the operation safety level of distribution network， and save equipment investment and equipment operation and management costs， It provides a reference for distribution network management in universities.

Keywords：distribution monitoring platform; patrol management; data analysis; data application

1 系統(tǒng)建設(shè)要求

1.1 配網(wǎng)系統(tǒng)情況

西南醫(yī)科大學(xué)由城北和忠山兩個(gè)校區(qū)組成。當(dāng)前建設(shè)配網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)情況為：城北校區(qū)有6臺(tái)630 kVA的箱式變電站，1臺(tái)630 kVA、3臺(tái)1 250 kVA，以及奧體中心2臺(tái)1 250 kVA變電所，計(jì)算變壓器容量達(dá)9 410 kVA。忠山校區(qū)有1臺(tái)400 kVA、4臺(tái)630 kVA、1臺(tái)1 250 kVA，計(jì)算變壓器容量達(dá)4 170 kVA。總計(jì)配電所變配電容量高達(dá)14 810 kA，涉及箱變12臺(tái)和配電房5個(gè)。

設(shè)備情況：配電供區(qū)分散，且設(shè)備陳舊參差不齊，基礎(chǔ)技術(shù)資料不完整，一次設(shè)備供貨廠家無技術(shù)支持，無有效的通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)配電設(shè)備。

1.2 配電監(jiān)測(cè)平臺(tái)要求

為了降低該校區(qū)配電數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)成本，更好地服務(wù)后勤部門管理需要，從而提出了校區(qū)配電監(jiān)測(cè)平臺(tái)采取有效、可靠、節(jié)約、安全的施工方案，保證原有一次設(shè)備不大批量更換，盡量減少施工停電及在防止發(fā)生安全事故的前提下實(shí)施。

2 數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

參考國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)、變電站、水電站監(jiān)控平臺(tái)等資料，提出了本監(jiān)測(cè)平臺(tái)只需要實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信功能，以大大減少平能的建設(shè)投資，經(jīng)協(xié)調(diào)研究后提出了如下要求[1-3]。

①系統(tǒng)采用先進(jìn)的IGX SCADA開發(fā)平臺(tái)，基于W3C標(biāo)準(zhǔn)兼容技術(shù)開發(fā)。平臺(tái)采用先進(jìn)的分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、跨平臺(tái)可視化技術(shù)，全面支持IEC60870-5-103、IEC60870-5-101、MODBUS-RTU等協(xié)議。

②操作系統(tǒng)支持Windows 7 32 位（x86），64 位（x64）版本、Windows 8 32 位（x86），64 位（x64）版本、Windows 10 32 位（x86）版本，或國(guó)產(chǎn)相應(yīng)的操作系統(tǒng)。

③數(shù)據(jù)庫(kù)支持 Microsoft Access、Microsoft SQL Server、MySQL、PostgreSQL、Oracle、DBi等常用的數(shù)據(jù)庫(kù)。

④服務(wù)器和桌面系統(tǒng)部署。IGX SCADA 服務(wù)器的設(shè)計(jì)考慮了效率，因此可以選擇當(dāng)前任何基本硬件配置的商用計(jì)算機(jī)來運(yùn)行服務(wù)器。計(jì)算機(jī)規(guī)范已設(shè)置運(yùn)行帶有5個(gè)遠(yuǎn)程并發(fā)連接的1 024個(gè)標(biāo)簽的項(xiàng)目的最低要求為：處理器可選擇英特爾?酷睿?2 @ 1.66 GHz或更高，磁盤空間25 MB的 Runtime，200 MB用于開發(fā)。

⑤需要實(shí)現(xiàn)IGX SCADA軟件平臺(tái)架構(gòu)與IGX SCADA軟件平臺(tái)功能模塊拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)與組態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視配電網(wǎng)絡(luò)情況。

⑥終端設(shè)備需要全面支持485通信、MODBUS-RTU通信協(xié)議。涉及產(chǎn)品類別為三相電量采集儀、模擬量采集模塊、開關(guān)量采集模塊、數(shù)據(jù)匯集與通信模塊等。

⑦平臺(tái)終端實(shí)現(xiàn)電量采集的一次硬件基礎(chǔ)為：各箱變及配電房配電回路具備對(duì)應(yīng)PT、CT、空開及斷路器直采輔助接點(diǎn)、溫控設(shè)備支持MODBUS-RTU通信協(xié)議等。

⑧鑒于校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)配置情況及各配電設(shè)備的分布方式，平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信終端采用諸如4G-DTU、串口轉(zhuǎn)DTU模塊、4G-DTU轉(zhuǎn)LAN網(wǎng)絡(luò)模塊等，得以實(shí)現(xiàn)各箱變、配電房的電量數(shù)據(jù)傳輸，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的平臺(tái)融合。

⑨平臺(tái)建設(shè)施工必須嚴(yán)格遵守《電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分》（GB 26860—2011），校方在指導(dǎo)配合計(jì)劃施工過程中也必須遵守本規(guī)程。

3 數(shù)據(jù)資料情況及管理

3.1 硬件系統(tǒng)建設(shè)

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建設(shè)，一臺(tái)式箱變電站或一個(gè)變電所內(nèi)，在總路、支路安裝電壓、電流、溫度等傳感器，用一個(gè)集線器收集所需要數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)后臺(tái)。

3.2 軟件系統(tǒng)建設(shè)

按設(shè)計(jì)要求實(shí)施，參考電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)變電站、電站運(yùn)行管理系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，主要功能有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、表格系統(tǒng)、數(shù)據(jù)報(bào)警系統(tǒng)等。

3.3 運(yùn)維管理

專業(yè)的人做專業(yè)的事，為了減輕高校后勤的管理技術(shù)壓力和人員經(jīng)費(fèi)支出，采用專業(yè)承包方式，這也是本系統(tǒng)建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)。通過幾年的運(yùn)行，配網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)基本達(dá)到預(yù)期建設(shè)目標(biāo)，運(yùn)行效果良好。

3.4 主要采集數(shù)據(jù)情況

系統(tǒng)建設(shè)后2019年4月最高統(tǒng)計(jì)用電負(fù)荷3 000 kW，變壓器安裝容量14 600 kVA，負(fù)荷率20%左右。

2020年截圖數(shù)據(jù)通過表格處理情況為：1月最高負(fù)荷1 676 kW，2月最高負(fù)荷719 kW，3月最高負(fù)荷923 kW，4月最高負(fù)荷982 kW，5月最高負(fù)荷1 709 kW，6月最高負(fù)荷2 685 kW，7月最高負(fù)荷2 300 kW，8月最高負(fù)荷2 009 kW，9月最高負(fù)荷1 530 kW，10月最高負(fù)荷1 746 kW，11月最高負(fù)荷2 719 kW，12月最高負(fù)荷3 528 kW。通過截圖數(shù)據(jù)看，采集數(shù)據(jù)與國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)比較，常有數(shù)據(jù)出錯(cuò)和通過網(wǎng)絡(luò)看不到數(shù)據(jù)情況，相對(duì)故障率較高，但基本滿足本配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)需要。2020年變壓器負(fù)荷率情況如表1。

從表1數(shù)據(jù)分析看，2020年最高負(fù)載率的變壓器是城北4#、5#變壓器，負(fù)載率分別達(dá)到85%、87%，忠山3#、6#箱變分別達(dá)到63.8%、75.6%。奧體中心1段兩臺(tái)變壓器負(fù)載率最低分別只有12.4%、12.5%，最高負(fù)荷時(shí)的總體負(fù)荷率只有33%。

按月平均電費(fèi)推算，城北校區(qū)變壓器負(fù)荷率為13.57%，忠山校區(qū)為17.06%。

這些數(shù)據(jù)為合理開展配電運(yùn)行與維護(hù)提供了依據(jù)，也是建設(shè)該配電數(shù)據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)之一。

4 運(yùn)行數(shù)據(jù)在管理中的應(yīng)用

4.1 實(shí)時(shí)運(yùn)行維護(hù)指導(dǎo)

按運(yùn)行托管要求，承包配電網(wǎng)絡(luò)企業(yè)需要安排技術(shù)人員全天24 h值班，在出現(xiàn)箱變和配電房開關(guān)跳閘、設(shè)備溫度越限、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集等問題時(shí)能及時(shí)處理。這樣通過該配電數(shù)據(jù)平臺(tái)能最大限度地保障各樓棟設(shè)備用電的可靠性。

4.2 變壓器調(diào)整

城北校區(qū)逸夫圖書館配電室原安裝了1 250 kVA和800 kVA變壓器兩臺(tái)，主要供電范圍為逸夫圖書館（照明、空調(diào)、計(jì)算機(jī)機(jī)房）、海川樓（照明、空調(diào)）、粒香苑食堂等，通過無線配電運(yùn)維系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)到1 250 kVA變壓器最大運(yùn)行電流為650 A，800 kVA變壓器的為210 A。2018年通過調(diào)整后，原逸夫圖書館配電室僅保留800 kVA變壓器，1 250 kVA變壓器搬遷至海川樓低壓配電室，供電范圍為海川樓（照明、空調(diào)）、粒香苑、學(xué)生公寓18舍、學(xué)生公寓19舍、護(hù)理學(xué)院門面等。搬遷調(diào)整后，通過無線配電運(yùn)維系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，逸夫圖書館800 kVA變壓器最大運(yùn)行電流為560 A，海川樓1 250 kVA變壓器最大運(yùn)行電流為920 A，兩臺(tái)變壓器的利用率得到顯著提高，保障了海川樓片區(qū)新增用電負(fù)荷。

4.3 調(diào)整變壓器負(fù)荷

2019年城北校區(qū)寢室、食堂、教室空調(diào)全覆蓋，通過無線配電運(yùn)維系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，海川樓1 250 kVA變壓器最大運(yùn)行電流為920 A，得知該變壓器富余量大的情況下，稻香苑食堂中央空調(diào)增容211 kW，學(xué)生公寓18舍空調(diào)增容274.5 kW，學(xué)生公寓19舍空調(diào)增容288 kW，增容完成后，通過近一年的運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)分析，該變壓器最大運(yùn)行電流為1 300 A，該變壓器低壓側(cè)額定電流為1 804 A，變壓器負(fù)載率為72.2%。

4.4 合理新增負(fù)荷方案

城北校區(qū)桂香苑食堂由5#箱變（1 250 kVA）供電，從2017年開始監(jiān)測(cè)電氣參數(shù)等，發(fā)現(xiàn)最大電流為800 A，該變壓器負(fù)載率不高。桂香苑新增中央空調(diào)用電負(fù)荷為205 kW，中央空調(diào)安裝運(yùn)行后，該變壓器年最大運(yùn)行電流為1 200 A，變壓器負(fù)載率為66.52%，處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。

4.5 新增電纜合理分配負(fù)荷

忠山校區(qū)心源樓由4#箱變（500 kVA）供電，該樓科研設(shè)備較多，原低壓電力電纜規(guī)格為YJV22-4×120+1×70，冬季用電電流達(dá)到300 A，該電纜存在明顯發(fā)燙的現(xiàn)象。4#箱變年最大電流為500 A，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，4#箱變新增負(fù)荷有可能造成變壓器負(fù)載率過高，不利于安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?？紤]到心源樓以后新增科研設(shè)備用電等情況，附近3#箱變（630 kVA）年最大運(yùn)行電流為400 A，且該箱變與心源樓距離為200 m左右，故建議從3#箱變新增一根電力電纜（規(guī)格為YJV22-4×240+1×120），改造完成后該電纜年最大運(yùn)行電流為320 A，3#箱變（630 kVA）年最大運(yùn)行電流為700 A。

4.6 節(jié)約運(yùn)行管理費(fèi)用

該配電運(yùn)維系統(tǒng)從2017年建成投運(yùn)以來，通過電腦或手機(jī)可以遠(yuǎn)程查看兩校區(qū)實(shí)時(shí)配電運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)等，兩校區(qū)6處10 kV配電室和環(huán)網(wǎng)柜達(dá)到了無人值守狀態(tài)，直接減少了運(yùn)行值班人員3名，減少運(yùn)行經(jīng)費(fèi)15萬元/a。該系統(tǒng)已累計(jì)監(jiān)測(cè)到低壓出線電纜過流情況23起，監(jiān)測(cè)低壓電器溫度異常5起，功率因數(shù)異常2起，為學(xué)校及時(shí)處理運(yùn)維中的異常情況提供了及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)情況和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，避免了學(xué)校配電運(yùn)維事故發(fā)生，供電可靠性和安全性得到顯著提高，同時(shí)也提高了后勤能源保障滿意度。

5 結(jié)語(yǔ)

西南醫(yī)科大學(xué)后勤通過有效運(yùn)行數(shù)據(jù)資料指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)、指導(dǎo)變壓器負(fù)荷調(diào)整等，大大地提高了配網(wǎng)的運(yùn)行安全水平，節(jié)約設(shè)備投入費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)行管理費(fèi)用，為高校的配電網(wǎng)管理提供了參考。配電監(jiān)測(cè)平臺(tái)初步建成，但數(shù)據(jù)記錄等還需要進(jìn)一步完善，以更好地服務(wù)于后勤管理，這也是下一步需要改進(jìn)的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚雅怡.電網(wǎng)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在運(yùn)檢管理中的應(yīng)用[J].冶金管理，2021（1）：139-140.

[2] 鄒學(xué)偉，孫振華，劉鄭哲.基于帶電檢測(cè)的高壓開關(guān)柜運(yùn)檢管理新模式探討[J].湖南電力，2018（6）：67-69.

[3] 郭金坡.探討10 kV配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)實(shí)踐管理方法[J].農(nóng)村電氣化，2020（12）：31-32.