淺談智能運維配電室監測方案的應用

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

 

摘  要：隨著電力用戶的不斷增長，用電設備的數量和種類迅速增加。傳統的人工運維、人工巡檢存在巡檢周期長和易發生漏檢、錯檢等不足，已跟不上電網智能化發展的需求。積極探索和嘗試經濟實用智能化的運維檢測方案和技術手段，運用實時感知、在線監測等科學技術手段，實現運維智能化建設已成為必然。配電室作為電力運維的重要節點，具有點多、面廣、運維工作量巨大等特點，所以積極探索配電室的智能運維監測方案和應用具有較強的現實意義。筆者現對基于智能運維的配電室監測方案進行介紹供參考。 

關鍵詞：配電室；智能運維；監控系統

        基于智能運維的配電室監測方案架構主要由感知傳感設備、邊緣計算終端、物聯管理平臺、智能運維監測主站等4個層次構成。基于智能運維的配電室監測方案系統框圖如圖1所示。

     （1）感知傳感設備。感知傳感設備作為直接感知測量電流、電壓、電能量、環境溫濕度、開關柜局部放電、環境煙感、水浸及噪聲等參數的裝置，其數據作為智能運維監測的基礎數據，通過RS485，lora，RJ45等網絡接口上傳到邊緣計算終端，為終端的本地數據存儲、計算、研判等提供數據支撐。本方案中視頻信號也通過RJ45網絡接口接入到邊緣計算終端，一方面減少了專用的視頻布線及視頻硬盤錄像機等硬件設備，減少了設備成本及施工成本；另一方面，視頻也作為邊緣計算終端的基礎數據，可以實現對視頻進行本地的研判、打包和轉發等功能。 

     （2）邊緣計算終端。邊緣計算終端是可以安裝在配電臺區或配電室低壓側集供用電信息采集、設備運行狀態監測、本地智能控制與通信等功能于一體的二次設備。其支持各類型傳感裝置即插、即連、即用接入需求，用以適配各類電網應用場景需求，實現感知層終端與物聯管理平臺之間的互聯、邊緣計算和區域自治等功能，具備配電變壓器狀態監測、數據采集和智能控制、故障告警、數據分析、數據記錄、數據遠傳以及就地指示等功能。終端采用多通道設計，兼容多種通信協議，采集設備和表計信息（召測、數據上報、數據解析等），可實現在線數據本地化處理。

      （3）物聯管理平臺。物聯管理平臺為智能運維提供泛在設備安全接入、海量信息計算、智能設備全壽命周期管控和一站式物聯應用管理等能力，實現配電網業務各環節狀態全感知、業務全穿透、信息融合和智能決策；實現對各型邊緣計算終端、采集終端等設備的統一在線管理和遠程運維；實現設備標識以及業務數據的共享；向企業中臺、業務系統等開放接口提供標準化數據。App化應用管理、監控、終端管理、數據采集與轉發、通信監控，是物聯管理平臺的核心，具備設備連接并發管理能力。物聯管理平臺核心劃分為數據、服務、消息、設備4個主要模塊，其中包括任務調度、負載均衡、應用管理、用戶管理、配置管理、進程管理、進程監控、安全管理、認證授權等服務，同時結合統一運維服務，實現告警監控、日志檢索、進程監控、系統資源監控等，提供可視化的系統級通用運維能力。物聯管理平臺結構功能示意圖如圖2所示。

     （4）智能運維監測主站。智能運維監測主站為后臺運維應用主站，是以物聯管理平臺為基礎，基于云計算、大數據、物聯網、移動應用及人工智能等各項技術，以電力運維搶修服務為主，集能效管理與分析、數據增值服務等為一體的智能運維服務平臺，實現配電網運行狀態采集與調度監控等基本功能和分析應用等擴展功能，為配電網調度運行、生產運維及故障搶修指揮提供服務，可有效提升配電網運維效率，實現安全用能、智慧用能與經濟用能。其核心應用可歸納為物聯網服務、公共服務、數據存儲與分析服務。智能運維監測主站功能示意圖如圖3所示。

        物聯網服務。物聯網服務主要提供設備接入、設備管理和數據匯聚等功能，對下接連臺區邊緣計算終端，總體上與物聯管理平臺定位類似。

        公共服務。公共服務主要包括基礎服務和面向配電業務的公共微服務，主要包括模型服務、圖形服務、拓撲服務等，為配電網業務應用提供公共服務支撐。

數據存儲與分析。數據存儲與分析主要提供統一的數據存儲和數據挖掘分析的公共組件和運行環境。 

      （5）本地運維監測后臺。可以根據需要在本地機房布置本地運維監測后臺，作為運維主站的本地簡易版，其具備易于本地查看等優點。

        邊緣計算終端結構示意圖如圖4所示。其采用全國產化平臺，具備 4核 1.2 GHz主頻處理器、1 GB 內存以及 8 GB的存儲，并支持-40—80 ℃的工業級工作溫度。邊緣計算終端采用平臺化硬件設計和邊緣計算架構，支持在配電網本地臺區就地化數據存儲與決策分析。邊緣計算終端支持配電自動化系統和用電信息采集系統通信協議，具備 MQTT 協議與物聯管理平臺協議，遠程通信支持以太網、遠程及微功率無線等通信方式，將數據分別上送配電主站和用電信息采集主站。其中遠程通信則采用在邊緣計算終端 4G 模塊位置放置無線通信專網 SIM 卡，實現遠傳功能。下行通過 1路電力線載波方式，對線路末端分布的智能電能表進行組網，接入智能電能表的電流、電壓、電能量及停電事件等數據，兼備4路RS485與剩余電流動作保護器、無功補償裝置、測溫裝置、智能電能表等設備交互。邊緣計算終端外圍采用專用通信、采集、計量、控制等芯片，配合低功耗MCU實現無線通信、電力線載波、狀態量采集和控制功能，并具有豐富的外部擴展接口和較低的硬件成本，支持當前主流的容器技術，可以滿足當前智能配電網對于邊緣計算終端的需求。

3.1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。

3.2系統功能

3.2.1 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。

3.2.2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。

3.2.3 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。

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。

3.2.6實時告警

        安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：

3.2.7 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。

3.2.8 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。

3.2.9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。

3.2.10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。

3.3Acrel-2000E/B配電室環境監控系統推薦配置選型

        通過物聯示范應用建設，實現了配電到用電全業務數據綜合分析、監視、統一展示，構建了完整的配電智慧物聯生態體系，最終基于綜合應用示范成果，形成了典型建設方案。在實現配電室智能運維的過程當中，有效統一邊端設備通信協議方式是本方案的一大亮點。實踐證明，該基于智能運維的配電室監測方案有較好的實用性，有良好的智能化水平。