淺談10kV配電室遠程在線監控改造技術方案與施工
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：論述了10kV配電室遠程在線監控系統技術實現方案，并結合包頭市東河區南海五村配電室改造項目，敘述了具體施工方案及項目完工效果。實現常規電壓、電流信號監測的同時，母線溫度及環境濕度信息受到電網運維人員關注，同時對視頻監控及突發非法入侵報警提出需求。
關鍵詞：10kV配電室，配電室改造項目，電網運維
0引言
近年來，國家加大了農村低壓配電網絡改造升級投入，低壓配電網供電可靠性及供電質量得到明顯提升，但低壓配電網絡自動化運維水平及農村電網用電安全尚處于較低水平。低壓配電變壓器、配電臺區和配電室數量多，且分布范圍廣，漏電、過負荷跳閘事故頻發，降低了配電網運維水平。本文基于無線通信技術及云端服務平臺，實現了對現有10 kV配電室的遠程自動化監控系統改造。
1 10kV配電室現有監控技術的不足之處
（1）現有配電室無法實現全天候數據信息上傳，目前國內配電室除了表計采用遠程數據獲取方式外，其他斷路器出線狀態、無功補償信息、環境溫濕度數據、配電室門鎖及視頻影像數據均無法實現遠程在線監控，配電室存在嚴重的安全運行隱患。同時，部分配電室未安裝電磁門鎖及視頻監控設備，無法有效預防人為破壞行為；無法監控運維人員作業操作是否符合規范要求。
（2）常規斷路器保護設備在接地故障、短路故障時完成跳閘保護動作，但無法對配電室全部保護信息進行監控。現有常規漏電保護設備不支持遠控合閘，故障排查效率低，延長了停電時間。盡管低壓線路三級保護體系已十分健全，但對于漏電跳閘故障，只有在停電發生后，通過斷電用戶報修方可得知。故障研判難以定位到每個用戶，如果隔離不及時，會影響周邊居民供電。在漏電故障排查過程中無法得到有效的移動終端數據支撐，進一步降低了排查效率，用戶滿意度較低。
（3）目前低壓配電室技術水平不具備防竊電能力，所提供數據無法滿足內蒙古電力公司依法治企需要。在市場經濟體制運行模式中，受經濟利益驅使，不法企業竊電現象時有發生，尤其是低壓架空線路私拉亂改，竊電手段隱蔽，不僅損害了供電企業及合法用戶權益，同時造成了國有資產損失。配電室、臺區反竊電技術，可加裝數據采集設備，根據總表及分表電流不一致原理采用科學、規范的處理方案。
2 南海五村10kV配電室概況及改造需求
2.1 配電室概況
南海五村10 kV配電室安裝3路高壓開關柜，1路進線柜、2路出線柜；10/0.4 kV配電變壓器兩臺，0.4 kV母線采用雙段布置形式；12面低壓柜，其中含15路大負荷出線，需進行實時監測。
2.2 改造需求
（1）采集低壓開關柜400 V出線側的電壓、電流和溫度值。
（2）采集高壓開關柜母線電流、開關位置。采樣數據經由4G/5G無線通信模塊上傳至云端服務器，通過電腦Web客戶端或APP查看實時數據。
3 技術方案
此次配電室改造項目基于智能變電設施云監控平臺，包括站端設備采集單元、云端數據處理分析模塊和遠端數據顯示等組成部分。改造完成后，可通過遠程計算機、智能移動終端實時監測配電室設備運行情況，滿足配電室供電負荷情況、安全及故障隱患的遠程在線巡視需求。實現10 kV配電室的無人值守、無人巡視、故障自動報警、故障自動定位及供電設備故障隱患自動排查功能。遠程在線監控系統架構如圖1所示。
3.1 低壓柜監測設備
為了采集低壓柜電壓、電流、溫度數據與開關位置遙測、遙信信息，每面低壓柜加裝一臺低壓監控設備，包含測量傳感器與數據處理通信模塊。測量傳感器實時采集低壓柜的電壓、電流和溫度數值，通過有源遙信方式采集開關位置的遙測、遙信數據；經由數據處理通信模塊上發至通信管理終端，完成采樣數據傳輸。
3.2 高壓柜監測設備
為了采集高壓柜電流數據與開關位置遙測、遙信信息，每面高壓柜加裝一臺監控設備，包含測量傳感器與數據處理通信模塊。測量傳感器實時采集高壓柜的電流數值，通過有源遙信方式采集高壓柜開關位置遙測、遙信數據，經由數據處理通信模塊上發至通信管理終端，完成采樣數據傳輸。
3.3 視頻監控
在高、低壓室各加裝360°全景攝像頭一臺，監控攝像頭可自動對焦，用以配電室運行情況的遠程監控。遇故障報警時，自動上傳現場視頻至后臺存儲，配合運維需求，由后臺調取現場情況錄像。
3.4 數據轉發與視頻數據備份
配電室內加裝通信機柜一面，內置通信管理單元，建立配電室與云端服務器的4G無線通信鏈路，實現對高壓監控單元的數據、低壓監控單元的數據和視頻數據的集中管理。通信管理單元同時支持就地維護的WiFi通信連接。配電室配置視頻錄像機一套，安裝于通信機柜內，用于現場視頻數據備份，服務于日常設備維護與故障處理。
3.5 后備電源
通信機柜內配備后備電源，1 kV·A的UPS電源一套，用以保障斷電情況下的必要數據通信。
3.6 環境與非法入侵監測
在高、低壓室內各安裝一臺溫濕度監測模塊，實現對溫濕度數據的實時監控，確保配電室設備的正常運行。無人值守配電室在運行過程中，會受到不明人員或小動物的入侵威脅，為此安裝紅外雙鑒探測器一套，實現入侵自動報警。
3.7 云端數據處理分析
云端服務器完成通信管理單元上發數據的整理、分析與轉發，將用戶需求數據在遠端（PC或移動APP）進行展示，APP端UI展示界面如圖2所示。
3.8 系統網絡拓撲圖
云端服務器可設定不同用戶權限，分配給不同層級的運維及管理人員，通過PC、移動APP端查看權限內容，包括系統拓撲圖，站端的遙測、遙信數據。圖3所示為配電室一次系統接線圖
4 安科瑞配電室環境監控系統的介紹與選型
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
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）。可以定義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。可在線診斷設備通信狀態，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
5 結束語
通過此次技術改造，實現了東河區南海五村10 kV配電室的遠程在線監控，進入真正意義上的無人值守運維階段。不僅實現了電壓、電流信號的遠程在線監控，同時可監測低壓斷路器出線溫度，以及配電室的溫濕度狀態信息。視頻影像信息可輔助還原事故現場，排查故障原因。非法入侵報警系統可有效避免意外事故的發生
參考文獻：
[1]李繼國，蔡德義．10 kV配電室遠程在線監控改造 技術方案與施工
[2]安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監控系統2020.04版
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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