淺談大型建筑可視化配網(wǎng)系統(tǒng)的研究與應用

時間：2021-04-07

李茫茫

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：介紹了建筑智能配網(wǎng)系統(tǒng)設計，分析了智能配網(wǎng)系統(tǒng)的組成部分。提出建筑智能配網(wǎng)系統(tǒng)可對各變電所的設備狀況與運行環(huán)境進行遠程監(jiān)控與管理。實時、準確地掌握配電房的運行情況。提高配電的運維管理水平。

關鍵詞：智能配網(wǎng)；電力監(jiān)控運維自動化系統(tǒng)；電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)；云平臺

0 引言

大型建筑變電所、配電房數(shù)量較多，分布區(qū)域廣，配電運維部門人員對配電房的運維管理基本停留在傳統(tǒng)的定期巡視、周期性檢修、故障搶修模式，對配電房內(nèi)設備運行狀況無法實時監(jiān)測，可能導致事故影響擴大，造成嚴重經(jīng)濟損失和巨大停電影響。

在目前運維管理模式下，停電故障發(fā)生后配電搶修人員要依據(jù)電話報修的信息初步確定故障點，開展故障查找和定位判斷，制定搶修方案后再安排故障區(qū)域停電隔離操作，才能開展現(xiàn)場搶修。實際情況是無法準確獲取故障信息，從而無法制定準確完備的搶修方案。

另外，配電房**，盜竊、非法侵入造成故障或事故的情況時有發(fā)生。季節(jié)環(huán)境變化和惡劣氣候影響造成配電房的環(huán)境溫／濕度變化，目前定期巡視的管理模式根本無法滿足要求。

1智能配網(wǎng)系統(tǒng)設計

一套數(shù)據(jù)可視化的智能配網(wǎng)系統(tǒng)可實現(xiàn)樓宇變電所數(shù)據(jù)可視化、監(jiān)控自動化。根據(jù)變電所電力系統(tǒng)架構(gòu)及供電拓撲布置，主要采集整個電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析后提供給用戶管理使用；客戶端通過計算機、移動APP等終端設備訪問系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)控及運營維護。平臺層架構(gòu)如圖1所示。

1．1 設計目標

(1)實時數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)不問斷地采集電量參數(shù)、斷路器開關量、異常報警信號、保護動作信息、時間順序記錄信息、保護裝置工作狀態(tài)等信號。

(2)完整的冗余結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的多樣化可滿足不同的系統(tǒng)要求，如單服務器單／雙網(wǎng)、多服務器單／雙網(wǎng)、主備服務器單／雙網(wǎng)。

(3)監(jiān)測配電回路各參數(shù)信息。對機房進水、短路等故障及時報警，通過預設的報警方式自動通知維護或管理人員及時處理。

(4)移動客戶端遠程操作功能?？尚D(zhuǎn)攝像頭進行視角矯正，以便對現(xiàn)場狀況進行視頻監(jiān)控。

(5)部分重要變電所、重要回路采用三維建模技術，將區(qū)域、設備、儀表、線路進行系統(tǒng)仿真模擬，以動態(tài)*等方式將設備重要電氣參數(shù)、運行工況等數(shù)據(jù)進行三維可視化顯示。

(6)建立“線上云平臺+線下配電運維”一站式服務模式。

1．2設計原則

智能配網(wǎng)系統(tǒng)設計遵循性能穩(wěn)定可靠、分層分布、經(jīng)濟實用的原則，并綜合考慮施工、維護及操作等綜合因素。

(1)穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)的設計應具有較高的可靠性和抗干擾能力，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后能確保數(shù)據(jù)的準確性、完整性和一致性，并具備*恢復的功能。

(2)分層分布式。對于各區(qū)供配電自動化建設，宜推行分層分布式系統(tǒng)，充分應用現(xiàn)場總線等通信技術解決樓宇內(nèi)數(shù)據(jù)交換問題。

(3)經(jīng)濟實用。充分考慮用戶實際需要和信息技術發(fā)展趨勢，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，設計選用功能適合現(xiàn)場情況、符合用戶要求的系統(tǒng)配置方案，以便節(jié)約工程投資，同時系統(tǒng)功能實施的需求。

2智能配網(wǎng)系統(tǒng)組成

智能配網(wǎng)系統(tǒng)軟件主要滿足監(jiān)控平臺的通信、數(shù)據(jù)采集、智能分析等業(yè)務需求，為監(jiān)控平臺提供數(shù)據(jù)支撐，主要實現(xiàn)監(jiān)控平臺對視頻、門禁、SCADA、安防等設備的數(shù)據(jù)采集，并滿足數(shù)據(jù)的智能分析要求。

智能配網(wǎng)系統(tǒng)包含配電動態(tài)監(jiān)控自動化系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)及移動APP客戶端5部分。

2．1 電力監(jiān)控運維自動化系統(tǒng)

電力監(jiān)控運維自動化系統(tǒng)的整體規(guī)劃將對電力系統(tǒng)相關的各個方面、層次及各種正面的促進因素和負面的限制因素進行統(tǒng)籌考慮，從全局的視角出發(fā)，對電力供應進行全面監(jiān)控，指導日常運維及故障搶修工作，確保電力供應的穩(wěn)定、可靠。

管理中心設在中心變電所值班室，接收各個區(qū)域配電房的數(shù)據(jù)。各區(qū)域子站通過Modbus RTU、IP等接口獲取多功能電力儀表、微機綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏、母排溫度、環(huán)境溫／濕度等電力系統(tǒng)運行及環(huán)境數(shù)據(jù)，通過電氣火災監(jiān)控主機實時監(jiān)測剩余電流情況，通過視頻監(jiān)控攝像頭實時監(jiān)測變電所運行及周遭環(huán)境變化情況，同時通過網(wǎng)絡將采集的數(shù)據(jù)實時上傳至管理中心。

各變電所進線柜配置多功能電力儀表，通過通信管理機實現(xiàn)關鍵進線回路的運行電力參數(shù)的高可靠性采集，其他饋線回路及相關環(huán)境數(shù)據(jù)通過通信管理機采集。

(1)實時數(shù)據(jù)采集。利用就地安裝智能測控裝置，使用交流采樣技術實時采集每條回路的電壓、電流等電量參數(shù)；不間斷地采集斷路器開關量、異常報警信號和非電量等信號；采集保護動作信息、事件順序記錄信息、保護裝置工作狀態(tài)等信號。提供不同種類通信協(xié)議，支持IEC 870-5—101、IEC 870-5-104、IEC 870-5-103、Modbus、DLT645、OPC Server／Client協(xié)議等。系統(tǒng)模塊化設計可以快速新增協(xié)議和通信介質(zhì)，支持其他非標廠家規(guī)約的接入，實現(xiàn)遙測、遙信、裝置復歸、參數(shù)召喚下裝、裝置遠程維護等功能，大量設備和第三方系統(tǒng)的接人。

(2)環(huán)境監(jiān)測及安防。提供變電站、各設備區(qū)整體的環(huán)境信息，對變壓器、運行設備等主要室內(nèi)環(huán)境進行監(jiān)測，實時監(jiān)測變電所、配電房周界區(qū)域。系統(tǒng)實現(xiàn)實時紅外防盜、溫／濕度、煙感、漏水監(jiān)測、門磁、現(xiàn)場警笛報警、遠程控制及空調(diào)和風機聯(lián)動等功能。

(3)三維模型信息化。對重要變電所、重要回路采用三維建模技術將區(qū)域、設備、儀表、線路進行模擬，以動態(tài)*、原理動畫的方式將設備重要電氣參數(shù)、運行工況等數(shù)據(jù)進行三維可視化顯示；系統(tǒng)發(fā)生重要告警時，可根據(jù)空間位置直觀*進行故障定位；三維動態(tài)系統(tǒng)的仿真模擬以互動方式對各個變電所和配電回路進行漫游、巡檢。

2．2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

在變電所有可能導致火災隱患的配電回路中配置安裝測溫式電氣火災監(jiān)控探測器，并且在每個回路的每個相線配置溫度傳感器，另外在三相回路中安裝匹配的剩余電流互感器，便于隨時監(jiān)測用電回路溫度、電流變化信息，及時上傳用電信息給上層設備。各變電所區(qū)域子站均設置自成體系的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，值班人員除了通過管理中心設置的電氣火災監(jiān)視計算機圖文系統(tǒng)掌握整個供電系統(tǒng)剩余電流情況外，也通過云平臺的巡檢下單，在巡檢到各個變電所時通過電氣火災監(jiān)控主機對變電所剩余電流情況進行較深的檢視。如有異常情況，立刻觸發(fā)聲光報警，通知運維工作人員及時做出反應。

2．3可視化輔助運維系統(tǒng)

可視化輔助運維系統(tǒng)實現(xiàn)對配電房的24 h監(jiān)控，電力運維人員可遠程了解配電室設備情況；故障視頻錄像實現(xiàn)告警聯(lián)動系統(tǒng)快速響應抓拍故障設備。

(1)在各個變電所中心安置一臺3600可旋轉(zhuǎn)紅外數(shù)字高清球機，便于實時查看每個變電所環(huán)境；沿每排配電柜后側(cè)方向安置一臺數(shù)字高清槍式攝像機，實時監(jiān)控配電箱。

(2)箱式變電站外圍根據(jù)實際情況設置數(shù)字紅外高清槍式攝像機，箱式變電站內(nèi)部設置一臺紅外數(shù)字半球型攝像機，隨時監(jiān)控各個箱式變電站內(nèi)外的環(huán)境情況；出現(xiàn)隱情時工作人員做出及時反應，后續(xù)工作人員可查看、調(diào)取圖像信息，分析事故原因。

(3)視頻監(jiān)控的實時圖像數(shù)據(jù)接人交換機，再將數(shù)據(jù)通過光纖雙環(huán)網(wǎng)上傳至中心變電所視頻監(jiān)控NVR主機，調(diào)整各個視頻監(jiān)控攝像頭的方向，確保畫面采集的準確性，并調(diào)節(jié)視頻清晰度。

(4)視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)，設置相應網(wǎng)關和*墻，確保智慧云平臺系統(tǒng)可以實時訪問視頻圖像信息，并且設立賬戶和密碼，分配用戶權(quán)限，移動客戶端訪問的合法身份。

(5)可視化智能巡檢。通過三維空間定位，實現(xiàn)設備、管道、儀表取樣點及隱蔽工程信息可視化，將傳統(tǒng)運行人員的操作界面在物理維度上延展，共享智能巡檢系統(tǒng)的現(xiàn)場信息，可體驗邏輯操作場景與實際物理場景信息互動。借助圖像識別與無線通信技術，實時關聯(lián)缺陷管理數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)現(xiàn)場設備的智能巡檢與自動缺陷管理。借助設備與人員定位，可實現(xiàn)智能安防和區(qū)域拒止等智能管理功能。

2．4移動APP應用

云平臺層存儲大數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，對設備運行趨勢進行分析，提前發(fā)現(xiàn)本地配電系統(tǒng)故障，并把預判信息推送用戶，使用戶提前掌握可能的故障和處理方案，建筑樓宇的用電安全。

云平臺實時監(jiān)測和平臺預警功能如下：

(1)構(gòu)建多維預警體系，提高安全運行**。

(2)替代人力巡檢，實現(xiàn)少人及**，降低人力成本，綜合效益高。

(3)人員全維度、無死角管理，*資源復用，管理水平高。

(4)以大數(shù)據(jù)為支撐，實現(xiàn)集中監(jiān)控、運維管理、服務搶修一體化。

3 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型

3.1簡介

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，*了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監(jiān)控、母線測溫監(jiān)測、電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控、采暖通風、門禁、燈光、風機、除濕機、空調(diào)控制等功能。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，實現(xiàn)動力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，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(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

3.2系統(tǒng)功能

3.2.1 通信管理

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設備進行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

3.2.2實時監(jiān)測

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)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。

3.2.3 數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室個設備的運行數(shù)據(jù)。

3.2.4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。

3.2.5運行報表

查詢配電室內(nèi)設備的運行數(shù)據(jù)報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。

3.2.6實時告警

科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：

3.2.7 歷史事件查詢

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。

3.2.8 用戶權(quán)限管理

為**系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的**。

3.2.9網(wǎng)絡拓撲圖

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)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。

3.2.10遙控操作

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。

3.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型

4 結(jié) 語

智能配網(wǎng)系統(tǒng)能提高配電的運維管理水平和搶修效率，對各變電所的設備狀況與運行環(huán)境進行*的遠程監(jiān)控與管理，實時、準確地掌握配電房的運行情況，及時對發(fā)生的問題做出應對。智能配網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究有利于提高變電所的安全運行水平，同時也是國家未來電網(wǎng)智能配網(wǎng)發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 熊政，尹飛，劉忠．居住區(qū)配電系統(tǒng)一體化智能信息監(jiān)控平臺研究[J]．硅谷。2014(11)：24-26．

[2] 李立群．建筑智能配網(wǎng)的研究與應用

[3] 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版

作者簡介：
李茫茫，女。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司
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13774416974

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