浅谈大型建筑可视化配网系统的研究与应用

时间：2021-04-14作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：789

杨馨
安科瑞电气股份有限公司   上海嘉定   201801
摘 要：介绍了建筑智能配网系统设计，分析了智能配网系统的组成部分。提出建筑智能配网系统可对各变电所的设备状况与运行环境进行远程监控与管理。实时、准确地掌握配电房的运行情况。提高配电的运维管理水平。
关键词：智能配网；电力监控运维自动化系统；电气火灾监控系统；云平台
0 引 言
大型建筑变电所、配电房数量较多，分布区域广，配电运维部门人员对配电房的运维管理基本停留在传统的定期巡视、周期性检修、故障抢修模式，对配电房内设备运行状况无法实时监测，可能导致事故影响扩大，造成严重经济损失和巨大停电影响。
在目前运维管理模式下，停电故障发生后配电抢修人员要依据电话报修的信息初步确定故障点，开展故障查找和定位判断，制定抢修方案后再安排故障区域停电隔离操作，才能开展现场抢修。实际情况是无法准确获取故障信息，从而无法制定准确完备的抢修方案。
另外，配电房无人值守，盗窃、非法侵入造成故障或事故的情况时有发生。季节环境变化和恶劣气候影响造成配电房的环境温／湿度变化，目前定期巡视的管理模式根本无法满足要求。
1智能配网系统设计
一套数据可视化的智能配网系统可实现楼宇变电所数据可视化、监控自动化。根据变电所电力系统架构及供电拓扑布置，主要采集整个电力系统运行数据、环境数据等，进行数据处理、数据分析后提供给用户管理使用；客户端通过计算机、移动APP等终端设备访问系统，实现实时监控及运营维护。平台层架构如图1所示。
1．1 设计目标
(1)实时数据采集。系统不问断地采集电量参数、断路器开关量、异常报警信号、保护动作信息、时间顺序记录信息、保护装置工作状态等信号。
(2)完整的冗余结构。网络拓扑结构的多样化可满足不同的系统要求，如单服务器单／双网、多服务器单／双网、主备服务器单／双网。
(3)监测配电回路各参数信息。对机房进水、短路等故障及时报警，通过预设的报警方式自动通知维护或管理人员及时处理。
(4)移动客户端远程操作功能。可旋转摄像头进行视角矫正，以便对现场状况进行视频监控。
(5)部分重要变电所、重要回路采用三维建模技术，将区域、设备、仪表、线路进行系统仿真模拟，以动态*等方式将设备重要电气参数、运行工况等数据进行三维可视化显示。
(6)建立“线上云平台+线下配电运维”一站式服务模式。
1．2设计原则
智能配网系统设计遵循性能稳定可靠、分层分布、经济实用的原则，并综合考虑施工、维护及操作等综合因素。
(1)稳定可靠。系统的设计应具有较高的可靠性和抗干扰能力，在系统故障或事故造成中断后能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备恢复的功能。
(2)分层分布式。对于各区供配电自动化建设，宜推行分层分布式系统，充分应用现场总线等通信技术解决楼宇内数据交换问题。
(3)经济实用。充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据现场环境，设计选用功能适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求。
2智能配网系统组成
智能配网系统软件主要满足监控平台的通信、数据采集、智能分析等业务需求，为监控平台提供数据支撑，主要实现监控平台对视频、门禁、SCADA、安防等设备的数据采集，并满足数据的智能分析要求。
智能配网系统包含配电动态监控自动化系统、电气火灾监控系统、视频监控系统、安防系统及移动APP客户端5部分。
2．1 电力监控运维自动化系统
电力监控运维自动化系统的整体规划将对电力系统相关的各个方面、层次及各种正面的促进因素和负面的限制因素进行统筹考虑，从全局的视角出发，对电力供应进行全面监控，指导日常运维及故障抢修工作，确保电力供应的稳定、可靠。
管理中心设在中心变电所值班室，接收各个区域配电房的数据。各区域子站通过Modbus RTU、IP等接口获取多功能电力仪表、微机综合保护装置、变压器温控仪、直流屏、母排温度、环境温／湿度等电力系统运行及环境数据，通过电气火灾监控主机实时监测剩余电流情况，通过视频监控摄像头实时监测变电所运行及周遭环境变化情况，同时通过网络将采集的数据实时上传至管理中心。
各变电所进线柜配置多功能电力仪表，通过通信管理机实现关键进线回路的运行电力参数的高可靠性采集，其他馈线回路及相关环境数据通过通信管理机采集。
(1)实时数据采集。利用就地安装智能测控装置，使用交流采样技术实时采集每条回路的电压、电流等电量参数；不间断地采集断路器开关量、异常报警信号和非电量等信号；采集保护动作信息、事件顺序记录信息、保护装置工作状态等信号。提供不同种类通信协议，支持IEC 870-5—101、IEC 870-5-104、IEC 870-5-103、Modbus、DLT645、OPC Server／Client协议等。系统模块化设计可以快速新增协议和通信介质，支持其他非标厂家规约的接入，实现遥测、遥信、装置复归、参数召唤下装、装置远程维护等功能，保证大量设备和三方系统的接人。
(2)环境监测及安防。提供变电站、各设备区整体的环境信息，对变压器、运行设备等主要室内环境进行监测，实时监测变电所、配电房周界区域。系统实现实时红外防盗、温／湿度、烟感、漏水监测、门磁、现场警笛报警、远程控制及空调和风机联动等功能。
(3)三维模型信息化。对重要变电所、重要回路采用三维建模技术将区域、设备、仪表、线路进行模拟，以动态*、原理动画的方式将设备重要电气参数、运行工况等数据进行三维可视化显示；系统发生重要告警时，可根据空间位置直观进行故障定位；三维动态系统的仿真模拟以互动方式对各个变电所和配电回路进行漫游、巡检。
2．2 电气火灾监控系统
在变电所有可能导致火灾隐患的配电回路中配置安装测温式电气火灾监控探测器，并且在每个回路的每个相线配置温度传感器，另外在三相回路中安装匹配的剩余电流互感器，便于随时监测用电回路温度、电流变化信息，及时上传用电信息给上层设备。各变电所区域子站均设置自成体系的电气火灾监控系统，值班人员除了通过管理中心设置的电气火灾监视计算机图文系统掌握整个供电系统剩余电流情况外，也通过云平台的巡检下单，在巡检到各个变电所时通过电气火灾监控主机对变电所剩余电流情况进行深的检视。如有异常情况，立刻触发声光报警，通知运维工作人员及时做出反应。
2．3可视化辅助运维系统
可视化辅助运维系统实现对配电房的24 h监控，电力运维人员可远程了解配电室设备情况；故障视频录像实现告警联动系统快速响应抓拍故障设备。
(1)在各个变电所中心安置一台3600可旋转红外数字高清球机，便于实时查看每个变电所环境；沿每排配电柜后侧方向安置一台数字高清枪式摄像机，实时监控配电箱。
(2)箱式变电站外围根据实际情况设置数字红外高清枪式摄像机，箱式变电站内部设置一台红外数字半球型摄像机，随时监控各个箱式变电站内外的环境情况；出现隐情时工作人员做出及时反应，后续工作人员可查看、调取图像信息，分析事故原因。
(3)视频监控的实时图像数据接人交换机，再将数据通过光纤双环网上传至中心变电所视频监控NVR主机，调整各个视频监控摄像头的方向，确保画面采集的准确性，并调节视频清晰度。
(4)视频监控系统接入互联网，设置相应网关和防火墙，确保智慧云平台系统可以实时访问视频图像信息，并且设立账户和密码，分配用户权限，保证移动客户端访问的合法身份。
(5)可视化智能巡检。通过三维空间定位，实现设备、管道、仪表取样点及隐蔽工程信息可视化，将传统运行人员的操作界面在物理维度上延展，共享智能巡检系统的现场信息，可体验逻辑操作场景与实际物理场景信息互动。借助图像识别与无线通信技术，实时关联缺陷管理数据库，可实现现场设备的智能巡检与自动缺陷管理。借助设备与人员定位，可实现智能安防和区域拒止等智能管理功能。
2．4移动APP应用
云平台层存储大数据，充分发挥大数据的优势，对设备运行趋势进行分析，提前发现本地配电系统故障，并把预判信息推送用户，使用户提前掌握可能的故障和处理方案，保证建筑楼宇的用电安全。
云平台实时监测和平台预警功能如下：
(1)构建多维预警体系，提高安全运行**。
(2)替代人力巡检，实现少人及无人值守，降低人力成本，综合效益高。
(3)人员全维度、无死角管理，资源复用，管理水平高。
(4)以大数据为支撑，实现集中监控、运维管理、服务抢修一体化。
3 安科瑞配电室环境监控系统的介绍与选型
3.1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，*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。
3.2系统功能
3.2.1 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。
3.2.2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。
3.2.3 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。
3.2.4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。
3.2.5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。
3.2.6实时告警
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：
3.2.7 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。
3.2.8 用户权限管理
为**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**。
3.2.9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。
3.2.10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。
3.3Acrel-2000E/B配电室环境监控系统推荐配置选型
 
4 结 语
智能配网系统能提高配电的运维管理水平和抢修效率，对各变电所的设备状况与运行环境进行*的远程监控与管理，实时、准确地掌握配电房的运行情况，及时对发生的问题做出应对。智能配网综合监控系统的研究有利于提高变电所的安全运行水平，同时也是国家未来电网智能配网发展方向。
 
参考文献
[1] 熊政，尹飞，刘忠．居住区配电系统一体化智能信息监控平台研究[J]．硅谷。2014(11)：24-26．
[2] 李立群．建筑智能配网的研究与应用
[3] 安科瑞Acrel-2000EB配电室综合监控系统2020.04版
 

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