淺談物聯網高速公路智慧配電室系統構建方案

更新時間：2024-04-07 點擊次數：247次

關鍵詞：高速公路；智慧供配電；電力監控；配電室智能運維托管；安全隱患

0、引言

隨著高速公路事業的不斷發展和路網的不斷延伸，傳統的管理方式已難以滿足日益增長的需求，動態管理和安全隱患預警成為安全監管中的兩大難題。為此，采用智慧配電室系統對配電房變電站內供配電設備進行信息化管理，可提高供配電系統的運行管理信息化、自動化水平，方便管理人員操作，提高安全保障。

福建省高速公路集團有限公司漳州管理分公司（以下簡稱“漳州分公司”）立足實際，利用現有機電系統資源，構建了一套“物聯網高速公路智慧配電室系統"取得了良好的效果。

1、背景需求

目前，高速公路存在配電設備分布廣，配電室位置距離機電維護中心較遠，現場無法做到實時值守，設備故障響應慢，檢修及監測數據無法有效完整存檔，安全隱患及信息數據無法實時傳輸等問題。特別現有的配電室運維，仍然采用傳統的管理方式，人員巡視、手工記錄運行數據，長期統計及分析，無法進行深化管理。

同時，缺乏專業的電力運維人員，如果一旦發生故障將導致供電中斷，并且在短時間內無法恢復正常，造成無法預料的財產損失甚至安全事件發生，后果不堪設想。

此外，由于運行的變壓器有防護外殼相對封閉，且地方狹窄散熱有限，它的負荷情況、運行聲響等都不易觀察，很難及時發現安全隱患，存在一定的安全風險。

隨著電力自動化技術的進步，企業能源管理等理念被認可，管理模式由“大而全”的粗擴模式轉向更專業、更精細化的管理。為此，漳州分公司對“一站式、全托管”物聯網高速公路智慧配電室系統構建進行初步研究，通過“配電室智能運維服務平臺”對配電房設備的運行狀態以及用電負荷情況進行遠程實時集中監控，改變了傳統有人值守的電力運維方式。通過該系統的構建，不但可以降低企業用電成本，提升電力設備的管理水平，保障用電可靠性，還可以提升用戶電力設備的運維管理水平，實現電力監控的自動化、集中化和智能化管理，及配電網設備全生命周期管理，將被動搶修轉變為設備運行狀態全程監控的先進管理模式。

2、平臺架構

“配電室智能運維托管服務平臺”，通過一體化運維平臺改變傳統有人值守的電力運維方式，降低企業用電成本，提高設備維護水平，保障用電可靠性，滿足配電室監控要求及無人值守需求。實現了配電室24小時線上平臺實時數據監測及分析，事件觸發提醒報警推送WEB端及手機端。

“配電室智能運維托管服務平臺”采用分布式和模塊化架構，配電室監控系統分層分布式結構，即設備層、傳輸層、應用層，如圖1所示。

1.設備層

設備層是數據采集終端，主要由智能監測終端和通訊網關設備組成。這些監測設備將電氣量數據通過采集總線（RS-485通信總線、LORA/WIFI無線通信等）傳輸到網絡傳輸層，網絡傳輸層對智能儀表進行數據采集后，直接經由傳輸網絡上傳到數據中心，不經由中間設備，以確保系統的穩定可靠。主要是對以下設備進行采集。

（1）低壓配電柜。在不停電的情況下，對原有低壓配電柜每個回路加裝智能終端采集裝置，監測每一回路的電流電壓等電量參數。主要在系統平臺上顯示每個回路的實時運行參數，實現回路負載越限告警，并可調用歷史數據，展示運行數據曲線圖，生成數據報等。

（2）10kV高壓柜。在不停電的情況下，對環網柜進、出線回路加裝智能終端采集裝置，監測高壓環網柜的三相電壓、三相電流、頻率、功率因數、功率、電能等遙測數據。

（3）變壓器。利用原有變壓器自帶的溫控儀，通過485/WIFI轉換器傳輸數據，監測變壓器運行狀況，實現超溫報警、越限告警等。

（4)UPS不間斷電源。通過智能數據接口開發，與UPS本地監控裝置直接實現互聯互通，采集UPS監控裝置的數據，系統平臺遠程實時監測不間斷電源的輸出電壓、蓄電池電壓、蓄電池電流、蓄電池內阻等工作參數數據。實現輸出過電壓、欠電壓、裝置失電、絕緣下降、系統接地故障報警等。

（5）柴油發電機。柴油發電機智能化采集可對柴油機發電控制柜的綜保進行數據采集，對設備進行監測。目前可對發電機電流、電壓、開關狀態、水箱狀態、油溫狀態、油壓狀態、轉速狀態、功率狀態、及其他電量參數進行數據采集，具體數據采集結果在現場確認。

（6）隧道風機。隧道通風系統監測內風機軟啟動柜中設置帶有DI/DO信號的電量參數采集智能表，并將風機正轉、反轉、停止等信號接入所設置的網關中，實現對每組風機的運轉狀態、電量參數的監測。

（7）視頻監控。配電房使用監控攝像機進行監管，可減少人員的現場巡查頻次，達到實時巡視的等同效果。同時結合智能化系統平臺，對監控區域及預警信息進行復核，提前制定預案。

2.網絡傳輸層

網絡傳輸層主要包括智能網關等，通過專網通道將數據進行上傳及下達指令。

3.監控應用層

監控應用層采用了綜合能源信息服務有限公司開發的“配電室智能運維托管服務平臺”，將配電室所有數據的存儲、電力運行狀況的顯示、控制指令的下達均通過該部分完成。由路網中心對多個配電室實行遠程、集中監控，當值班人員通過登陸WEB頁面或手機APP或微信小程序對配電室所有運行的情況實時監視。配電室實現了“無人值班”或“少人值班”，同時承擔了日常巡檢、清掃檢查、電氣預防性試驗及設備改造、應急搶修工作等。該平臺架構合理，功能強大，協議開放，兼容性好，是一個集成度高、技術含量高、可靠性高的系統，既可以在PC上使用，也可以支持手機APP。

3、主要創新點

“物聯網高速公路智慧配電室系統”與傳統管理方式相比具有如下優勢。

1.云端服務部署

該平臺架構采用公用云服務資源部署，用戶無需增加服務器及軟件相關投入，節約用戶硬件設備成本及相關設備維護成本，建立長效云端服務機制。

2.支持多種終端訪問

用戶通過IP瀏覽方式登錄云端系統，可采用PC、平板電腦、手機等移動終端進行訪問，下載或打印對應數據報表或賬單報表，方便企業報表管理。

3.基于產品優勢和成熟的工程技術

在終端自動化改造過程中，基于不停電改造原則，全部采用無線通訊方式，大大縮短了部署周期，減少了改造過程中對用戶正常用電的影響。

4.兼容能力強

通過智能網關，接入不同廠家的智能監控設備。

5.優化用電效率

以電能計量監測為基礎,分為數據采集層、網絡通信層、中心管理層,對用電能耗進行大數據的的長期跟蹤分析,為設備使用單位提供降低用電能耗的決策依據。針對不同企業和客戶,結合其不同的運行管理需求制定不同的方案,監管能源消耗，發現能源浪費，減少能源成本。