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浅谈10kV配电室远程在线监控改造技术方案与施工

2021-12-02 [136]

安科瑞 鲍静君

 论述了10kV配电室远程在线监控系统技术实现方案,并结合包头市东河区南海五村配电室改造项目,叙述了具体施工方案及项目完工效果。实现常规电压、电流信号监测的同时,母线温度及环境湿度信息受到电网运维人员关注,同时对视频监控及突发非法入侵报警提出需求。

关键词10kV配电室配电室改造项目电网运维

0引言

近年来,国家加大了农村低压配电网络改造升级投入,低压配电网供电可靠性及供电质量得到明显提升,但低压配电网络自动化运维水平及农村电网用电安全尚处于较低水平。低压配电变压器、配电台区和配电室数量多,且分布范围广,漏电、过负荷跳闸事故频发,降低了配电网运维水平。本文基于无线通信技术及云端服务平台,实现了对现有10 kV配电室的远程自动化监控系统改造。

1 10kV配电室现有监控技术的不足之处

1)现有配电室无法实现全天候数据信息上传,目前国内配电室除了表计采用远程数据获取方式外,其他断路器出线状态、无功补偿信息、环境温湿度数据、配电室门锁及视频影像数据均无法实现远程在线监控,配电室存在严重的安全运行隐患。同时,部分配电室未安装电磁门锁及视频监控设备,无法有效预防人为破坏行为;无法监控运维人员作业操作是否符合规范要求。

2)常规断路器保护设备在接地故障、短路故障时完成跳闸保护动作,但无法对配电室全部保护信息进行监控。现有常规漏电保护设备不支持远控合闸,故障排查效率低,延长了停电时间。尽管低压线路三级保护体系已十分健全,但对于漏电跳闸故障,只有在停电发生后,通过断电用户报修电话方可得知。故障研判难以精确定位到每个用户,如果隔离不及时,会影响周边居民供电。在漏电故障排查过程中无法得到有效的移动终端数据支撑,进一步降低了排查效率,用户满意度较低。

3)目前低压配电室技术水平不具备防窃电能力,所提供数据无法满足内蒙古电力公司依法治企需要。在市场经济体制运行模式中,受经济利益驱使,不法企业窃电现象时有发生,尤其是低压架空线路私拉乱改,窃电手段隐蔽,不仅损害了供电企业及合法用户权益,同时造成了国有资产损失。配电室、台区反窃电技术,可加装数据采集设备,根据总表及分表电流不一致原理采用科学、规范的处理方案。

2 南海五村10kV配电室概况及改造需求

2.1 配电室概况

南海五村10 kV配电室安装3路高压开关柜,1路进线柜、2路出线柜;10/0.4 kV配电变压器两台,0.4 kV母线采用双段布置形式;12面低压柜,其中含15路大负荷出线,需进行实时监测。

2.2 改造需求

1)采集低压开关柜400 V出线侧的电压、电流和温度值。

2)采集高压开关柜母线电流、开关位置。采样数据经由4G/5G无线通信模块上传至云端服务器,通过电脑Web客户端或手机APP查看实时数据。

3 技术方案

此次配电室改造项目基于智能变电设施云监控平台,包括站端设备采集单元、云端数据处理分析模块和远端数据显示等组成部分。改造完成后,可通过远程计算机、智能移动终端实时监测配电室设备运行情况,满足配电室供电负荷情况、安全及故障隐患的远程在线巡视需求。实现10 kV配电室的无人值守、无人巡视、故障自动报警、故障自动定位及供电设备故障隐患自动排查功能。远程在线监控系统架构如图1所示。

3.1 低压柜监测设备

为了采集低压柜电压、电流、温度数据与开关位置遥测、遥信信息,每面低压柜加装一台低压监控设备,包含测量传感器与数据处理通信模块。测量传感器实时采集低压柜的电压、电流和温度数值,通过有源遥信方式采集开关位置的遥测、遥信数据;经由数据处理通信模块上发至通信管理终端,完成采样数据传输。

3.2 高压柜监测设备

为了采集高压柜电流数据与开关位置遥测、遥信信息,每面高压柜加装一台监控设备,包含测量传感器与数据处理通信模块。测量传感器实时采集高压柜的电流数值,通过有源遥信方式采集高压柜开关位置遥测、遥信数据,经由数据处理通信模块上发至通信管理终端,完成采样数据传输。

3.3 视频监控

在高、低压室各加装360°全景摄像头一台,监控摄像头可自动对焦,用以配电室运行情况的远程监控。遇故障报警时,自动上传现场视频至后台存储,配合运维需求,由后台调取现场情况录像。

3.4 数据转发与视频数据备份

配电室内加装通信机柜一面,内置通信管理单元,建立配电室与云端服务器的4G无线通信链路,实现对高压监控单元的数据、低压监控单元的数据和视频数据的集中管理。通信管理单元同时支持就地维护的WiFi通信连接。配电室配置视频录像机一套,安装于通信机柜内,用于现场视频数据备份,服务于日常设备维护与故障处理。

3.5 后备电源

通信机柜内配备后备电源,1 kV·A的UPS电源一套,用以保障断电情况下的必要数据通信。

3.6 环境与非法入侵监测

在高、低压室内各安装一台温湿度监测模块,实现对温湿度数据的实时监控,确保配电室

设备的正常运行。无人值守配电室在运行过程中,会受到不明人员或小动物的入侵威胁,为此安装红外双鉴探测器一套,实现入侵自动报警。

3.7 云端数据处理分析

云端服务器完成通信管理单元上发数据的整理、分析与转发,将用户需求数据在远端(PC或移动APP)进行展示,APP端UI展示界面如图2所示。

3.8 系统网络拓扑图

云端服务器可设定不同用户权限,分配给不同层级的运维及管理人员,通过PC、移动APP端查看权限内容,包括系统拓扑图,站端的遥测、遥信数据。图3所示为配电室一次系统接线图

4 安科瑞配电室环境监控系统的介绍与选型

4.1简介

安科瑞电气股份有限公司根据配电室实际情况,结合多年的变电站和配电室的运行管理经验,自主研发了安科瑞配电室综合监控系统,实现了智能开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、电流电压等负载运行监控、母线测温监测、电缆测温监测、环境监测、有害气体监测、安防监控、采暖通风、门禁、灯光、风机、除湿机、空调控制等功能。实现动力环境各数据的检测与设备控制,实现动力环境优化,避免运行环境的失控导致配电设备运行故障,保证维护人员,延长设备使用寿命,减少配电室粗放式管理导致成本过高,同时实现配电动力环境的分布式远程管理。

4.2系统功能

4.2.1 通信管理

安科瑞智能配电室综合监控系统可以完成对整个配电室范围内的通信设备进行管理、添加、删除、控制和数据的实时监测。

4.2.2实时监测

安科瑞智能配电室综合监控系统人机界面友好,能够显示配电室设备的运行状态,实时监测配电室环境参数信息,如视频、温度、湿度、漏水/水浸、水位、有害气体和电参量等。实时显示有关故障、告警等信息。

4.2.3 数据查询

在人机界面中,可以直接查看配电室个设备的运行数据。

4.2.4曲线查询

在曲线查询界面,可以直接查看遥测参量曲线,包括温度、湿度、水位、有害气体、电压、电流等曲线。

4.2.5运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表,包括日报表、月报表、年报表和查询报表等。

4.2.6实时告警

安科瑞智能配电室综合监控系统具有实时告警功能,系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。告警如右图所示:

4.2.7 历史事件查询

安科瑞智能配电室综合监控系统能够对产生的所有事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。

4.2.8 用户权限管理

为保障系统稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的保障。

4.2.9网络拓扑图

安科瑞智能配电室综合监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态,能够完整的显示整个系统网络结构。可在线诊断设备通信状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

4.2.10遥控操作

安科瑞智能配电室综合监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。4.3Acrel-2000E/B配电室环境监控系统推荐配置选型

序号

名称

型号及主要参数

单位

数量
组屏方案)

1

壁挂箱/组屏




1.1

智能监控系统屏

2260*800*600mm

1

1.2

综合监控主机(12"触摸屏)

TPC6000-A122-T-4G-HDD1T

1

1.3

Acrel-2000E/B软件

Acrel-2000E/B配电室综合监控软件


1

1.4

显示器

TPC190-M210-AKR,嵌入式安装

1

1.5

网络交换机

TP-LINK 8口

1

1.6

ARTU四遥单元

ARTU-KJ8辅助电源220V

1

1.7

Acrel-2000E/B机箱

480*420*200mm

1

1.8

串口转换隔离器

AF232TO485

1

1.9

开关电源

KDYA-DG30-24

1

1.10

开关电源

NDR-75-12

1

2

环境设备




2.1

SF6+O2气体探测器

JC-DL/1-02 DC12V RS485
SC-304/01-03

1

2.2

烟雾传感器

BRJ-307

4

2.3

水浸探测器

RS-SJ-NO1R01-2

1

RS-SJ-*-2(配套使用的水浸绳)

1

2.4

温湿度传感器

RS-WS-N01-8

1

3

视频设备




3.1

网络高清球机

CS-C6TC-32WFR,一个以太网口;Wi-Fi;萤石云私有协议,200w像素1/3,DC 5V±10%

6

3.2

网络高清枪机

DS-2CD2T25-I3 DC12V

1

3.3

硬盘录像机

DS-7808NB-K1,8路,无硬盘

1

3.4

硬盘

4TB 256MB 5400RPM

1

4

安防设备




4.1

红外微波双鉴探测器

RS-HW-NO1 DC12V RS485


4

4.2

门禁

单门(门禁、电源、出门开关、磁力锁、支架)

1

5

联动控制设备




5.1

红外空调控制器

RS-KTC-N01

1

5.2

声光报警器

TGSG-110 AC220V

1

5.3

风机

T35-IT-3.15轴流风机,风量1800(20-30平方米空间)

1

5 结束语

通过此次技术改造,实现了东河区南海五村10 kV配电室的远程在线监控,进入真正意义上的无人值守运维阶段。不仅实现了电压、电流信号的远程在线监控,同时可监测低压断路器出线温度,以及配电室的温湿度状态信息。视频影像信息可辅助还原事故现场,排查故障原因。非法入侵报警系统可有效避免意外事故的发生