安科瑞 繆凱倫 陳聰

摘要：為了解決酒業(yè)廠區(qū)多，高低壓供配電設(shè)備過于分散，用電信息采集難、維修困難、管理難等問題，采用智慧配電系統(tǒng)，實現(xiàn)對酒業(yè)廠區(qū)內(nèi)供配設(shè)備、供電線路的實時在線監(jiān)控，電量分時計量和累計計算。此外，通過采用智能開關(guān)實現(xiàn)對廠區(qū)內(nèi)特殊設(shè)備的實時在線監(jiān)控和分合控制，從而實現(xiàn)酒業(yè)整個廠區(qū)的智能化管理。

關(guān)鍵詞：智慧配電系統(tǒng)；配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)

0.前言

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，日益成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐和深化“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)"的重要基石，對未來工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了、深層次以及革命性影響。國務(wù)院印發(fā)《國務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)"發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，四川省人民政府辦公廳印發(fā)《四川省人民政府關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)"發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施意見》。在這樣的背景下，某酒業(yè)為響應(yīng)國家關(guān)于建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的號召，向“兩化融合"“*制造業(yè)"邁進?，F(xiàn)階段需解決企業(yè)能源系統(tǒng)監(jiān)管疏松、能源數(shù)據(jù)利用率低、企業(yè)高低壓配電房仍設(shè)有專人值守、用能數(shù)據(jù)仍然靠人工抄表完成、難以開展成本核算以及人力成本高等問題，實現(xiàn)精細化能源管理。  

1.通過智慧配電改造實現(xiàn)

1.1 實現(xiàn)配電房無人值守

實時監(jiān)控企業(yè)配電設(shè)備用能情況，以便實時診斷設(shè)備運行狀況。

1.2 實現(xiàn)遠程抄錄計量表計數(shù)據(jù)

分析企業(yè)的用能情況，幫助其進行成本核算，提供員工績效考核數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.3 實現(xiàn)配電設(shè)備的物聯(lián)管理，挖掘數(shù)據(jù)價值，提升數(shù)據(jù)處理效率

提高企業(yè)對能源的現(xiàn)代化管理水平，使企業(yè)用能更加安全、高效和經(jīng)濟，最終解決傳統(tǒng)用能管理粗放問題，實現(xiàn)精益化管理，在保障企業(yè)用能安全的同時降低企業(yè)用能成本，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

2 項目概況

該酒業(yè)分為3個廠區(qū)。第一廠區(qū)配備有一臺容量1000kVA和一臺容量500 kVA的變壓器,皆為干式變壓器，其中500kVA的目前停用。第二廠區(qū)配備有一臺1600kVA的干式變壓器，

供給整個廠區(qū)的生產(chǎn)生活用電。整體設(shè)計體量較大，現(xiàn)場勘察變壓器處于低負載運行狀態(tài)，已按照當(dāng)?shù)仉娏忠?guī)范采取需量繳費，但缺少實時數(shù)據(jù)監(jiān)控合理管控基本電費繳費措施。 第三廠區(qū)配備有兩臺1600 kVA 的干式變壓器供給生產(chǎn)用電，其中一臺目前已暫時停用，還有一臺1250kVA的干式變壓器供給生活用電。第三廠區(qū)配電房設(shè)備是老式陳舊設(shè)備且沒有 485及其他通信接口，企業(yè)需要做配電房無人值守，因此需要在高低壓柜內(nèi)安裝智能電表及配套采集設(shè)備，做到二級采集。

3 項目實施

第一廠區(qū)和第二廠區(qū)的配電房設(shè)備都是新式設(shè)備，各配電柜上儀表均帶有RS-485通信接口。通過RS-485通信接口，可將儀表數(shù)據(jù)接入我方數(shù)據(jù)采集器，通過智能網(wǎng)關(guān)將采集到

的數(shù)據(jù)上傳至云平臺。將3個廠區(qū)內(nèi)特殊設(shè)備的斷路器更換為智能塑殼斷路器，可實現(xiàn)中控室和云平臺實時監(jiān)控設(shè)備的供電情況和運行狀態(tài)，并實現(xiàn)中控室和云平臺智能塑殼斷路器遠程分合控制。

4 系統(tǒng)組成及相關(guān)功能

4.1 數(shù)據(jù)采集層

通過智能儀表完成電流、電壓、電量以及功率因數(shù)等電量參數(shù)的采集工作。通過智能塑殼斷路器實現(xiàn)所控回路的電流、電壓、溫度、漏電、電量以及功率因數(shù)等用電信息的采集[1]。

4.2 數(shù)據(jù)通信層

將智能儀表和智能塑殼斷路器采集到的電量信息和設(shè)備運行數(shù)據(jù)通過智能電網(wǎng)傳輸至云平臺。通常采用互聯(lián)網(wǎng)、4G設(shè)備進行配電監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時傳輸。

4.3 系統(tǒng)性能

智慧配電系統(tǒng)具有管理的*性，可幫助客戶實現(xiàn)利益，實現(xiàn)綜合能源利用、資產(chǎn)管理、運營管理[2]。它可以從企業(yè)用電痛點出發(fā)，解決客戶電能綜合管理問題。系統(tǒng)可實現(xiàn)故障預(yù)警、故障設(shè)備定位、電量峰谷平統(tǒng)計、值班管理、巡視管理以及搶修管理等運維流程過程工單的管控。

4.4 系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)性

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)24h持續(xù)可用，可在選定時間內(nèi)進行系統(tǒng)維護。數(shù)據(jù)刷新周期短，速度快。支持無限期pB級別數(shù)據(jù)儲存，數(shù)據(jù)刷新頻率10s[3]。系統(tǒng)能夠保證在高負荷狀態(tài)下能提供不間斷的可靠服務(wù)，運行穩(wěn)定，不存在內(nèi)存泄露情況。

4.5 系統(tǒng)的擴容功能

智慧配電系統(tǒng)具備良好的功能擴展性。系統(tǒng)功能模塊擴展不會影響現(xiàn)有功能和結(jié)構(gòu)，支持工廠能耗系統(tǒng)無縫對接和分布式能源系統(tǒng)接入。

4.6 提供運行監(jiān)控功能

針對酒業(yè)情況，系統(tǒng)的運行功能可監(jiān)控3個廠區(qū)變壓器。高低壓配電室各個監(jiān)測點進行監(jiān)控，實現(xiàn)配電房無人值守，細節(jié)化、立體化數(shù)據(jù)監(jiān)管，助力企業(yè)高效管理，參與國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進程，向“兩化融合"邁進。

4.7 設(shè)備巡視

設(shè)備巡視具有巡視周期設(shè)定、巡視任務(wù)單、巡視報告、人員巡視情況、用電單位巡視情況等功能。巡視周期設(shè)定能對不同的用電單位設(shè)定對應(yīng)的工作人員，并對不同的巡視周期進行查詢。

4.8 提供搶修管理功能

依據(jù)存在的故障情況，派發(fā)搶修工單，編輯用電單位、工單編號、業(yè)務(wù)來源、緊急程度等各項具體內(nèi)容。依據(jù)搶修工單，工作人員完成對應(yīng)的搶修任務(wù)，將過程信息完善記錄歸檔，也便于工作考核。

4.9 用電分析功能

對于酒業(yè)對配電房無人值守、數(shù)據(jù)分析和價值利用、企業(yè)能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的需求，平臺的統(tǒng)計分析功能*所需。平臺統(tǒng)計分析功能包括用電結(jié)構(gòu)分析、用電數(shù)據(jù)分析、用電優(yōu)化建議、運維工作報告和設(shè)備統(tǒng)計。

4.10 單位電量統(tǒng)計

可以選擇用電單位、時間間隔、日期以及統(tǒng)計方式查詢廠區(qū)的電量統(tǒng)計結(jié)果，根據(jù)各地供電售價目錄進行測算，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)濟價值。也可從數(shù)據(jù)展示中看出各時段用戶的用電結(jié)構(gòu)，分析用戶生產(chǎn)規(guī)律。

4.11 設(shè)備電量統(tǒng)計

可以查詢每一個設(shè)備的用電情況，分析該設(shè)備各時段占比以及平均電價。

5. 安科瑞Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)研發(fā)背景及簡介

配電室綜合監(jiān)控是整個電能管理系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。目前，配電室一般都采取無人值守，定時巡查制度，這樣既浪費人力物力也無法做到對配電室的環(huán)境和安全實時監(jiān)控。而配電室的環(huán)境穩(wěn)定可靠對變壓器等設(shè)備的正常運行至關(guān)重要。
??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，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)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、取暖通風(fēng)、門禁、燈光、風(fēng)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(shè)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(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員安全，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)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。

二、應(yīng)用場合

變電所、配電室、機房、箱變。

三、系統(tǒng)目標(biāo)

配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測配電室內(nèi)各設(shè)備運行參數(shù)，提供高度穩(wěn)定可靠的監(jiān)控信息資源。節(jié)省配電室綜合監(jiān)控運行管理費用，達到短期投資長期受益的目的。確保提高監(jiān)測環(huán)境管理工作效率并提供安全舒適的工作環(huán)境。系統(tǒng)軟/硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，適應(yīng)發(fā)展需要，做到具有可擴展性、可變性，適應(yīng)環(huán)境的變化和工作性質(zhì)的多樣化。

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

??配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)以智能控制為核心，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用，實現(xiàn)配電室內(nèi)環(huán)境的全天候狀態(tài)監(jiān)視和智能控制。系統(tǒng)由485通信和網(wǎng)絡(luò)通信混合組網(wǎng)，完成站端視頻、環(huán)境數(shù)據(jù)以及安全防范等數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，適配于當(dāng)下多種應(yīng)用場景。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)遵循物聯(lián)網(wǎng)分層分布式物理體系，即設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、站控層，構(gòu)建而成*一體化的智慧管理平臺系統(tǒng)。

監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)采用平臺化SOA架構(gòu)，具有良好的可擴展性。當(dāng)數(shù)據(jù)接入量大或者訪問用戶數(shù)大的時候，可以通過部署多個應(yīng)用實例來提高系統(tǒng)服務(wù)能力。同時可根據(jù)用戶的使用要求，靈活配置運行的服務(wù)組件。

五、設(shè)備選型

                                                                                                                                                                                                   Acrel-2000E/G 柜體式                Acrel-2000E/B 壁掛式

技術(shù)參數(shù)

六、監(jiān)控范圍

??系統(tǒng)把環(huán)境、視頻、通風(fēng)、照明、安全防范、消防、一次設(shè)備輔助監(jiān)控等所有監(jiān)控量在系統(tǒng)主界面上進行一體化顯示和控制，避免各系統(tǒng)孤立顯示和控制。

1. 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

??配電室綜合監(jiān)控設(shè)備安裝在配電室、箱變、變電所內(nèi)，通過采集和傳輸技術(shù)，可以實時監(jiān)測配電室內(nèi)的重要場所和設(shè)備的工作環(huán)境，如溫度、濕度、電纜溝水位、漏水/水浸、有害氣體(SF₆，H₂S，NO，CO，O₂，O₃)、TVOC、煙霧、明火、人體感應(yīng)、噪聲等。
??當(dāng)檢測到環(huán)境量出現(xiàn)異常時，可及時顯示、報警，并可通過通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)平臺。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的上下限值，聯(lián)動控制空調(diào)、視頻、燈光、加熱裝置、除濕器、通風(fēng)機、聲光報警等設(shè)備。保障配電室場所的電力設(shè)備安全運行。防止因環(huán)境改變、非授權(quán)活動、設(shè)備狀態(tài)變化等引起的事故，滿足配電室遠程運維的可靠管控要求。為新型現(xiàn)代化配電室的智能化、可視化、自動化、互動化做有效支撐。
??站端設(shè)備包含各種傳感器（溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體等）。系統(tǒng)平臺可以直觀的顯示出被監(jiān)測量的大小或狀態(tài)，以及被監(jiān)測量的實時值或各種故障發(fā)生的情況。
??告警功能：在監(jiān)控中心對環(huán)境參量超過預(yù)設(shè)值時發(fā)出視聽告警，在監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面上閃爍顯示，同時可以提供警示燈、報警音箱、語音、短信通知等多種告警方式。
??設(shè)備狀態(tài)檢測：系統(tǒng)可以實時監(jiān)控配電室內(nèi)各監(jiān)測設(shè)備（傳感器）以及通信線路，自動診斷設(shè)備及鏈路故障，并實時顯示在界面上。
??數(shù)據(jù)查詢：環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)及遠程控制數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)查詢。

2. 消防監(jiān)控子系統(tǒng)

??煙霧、溫感、明火等火災(zāi)消防信息的接入，聯(lián)動聲光報警器進行報警，以及通過短信方式自動通知值班維護人員。

3. 安防監(jiān)控子系統(tǒng)

??紅外雙鑒、紅外對射、震動、門磁等安防相關(guān)設(shè)備接入 ，并可實時播放告警語音、發(fā)送提醒短信等。

4. 無線測溫子系統(tǒng)

??無源無線測溫產(chǎn)品由主機（或收發(fā)器）和傳感器兩部分組成。主要應(yīng)用在高低壓開關(guān)柜內(nèi)母排搭接點，斷路器觸頭、電纜接頭、大電流設(shè)備等電氣連接點和其他易過熱點等位置的溫度檢測，并把測量結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過軟件分析能夠?qū)囟冗^高發(fā)出告警信息，實現(xiàn)溫度故障的早期預(yù)測，防患于未然。
5. 饋線監(jiān)測子系統(tǒng)

??可以監(jiān)測開關(guān)柜局放和饋線回路的開關(guān)狀態(tài)、溫度、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、有功、無功、諧波、電能量采集等。支持設(shè)置上下限的告警值，實現(xiàn)語音播放、發(fā)送短信等聯(lián)動提醒方式。

6. 變壓器監(jiān)測子系統(tǒng)

??變壓器三相繞組溫度檢測、風(fēng)機運行狀態(tài)、震動檢測。支持設(shè)置上下限的告警值，實現(xiàn)語音播放、發(fā)送短信等聯(lián)動提醒方式。

7. 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

??視頻監(jiān)控采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)專業(yè)監(jiān)控功能。支持?？抵髁饔脖P錄像機和數(shù)字高清攝像機系列產(chǎn)品。

8. 溫濕度控制子系統(tǒng)

??溫濕度控制器運用傳感器檢測柜內(nèi)的溫度與濕度值，并通過控制外接的風(fēng)扇與加熱器對溫度與濕度值進行調(diào)節(jié)，可有效防止因低溫、高溫造成的設(shè)備故障以及受潮或結(jié)露引起的爬電、閃絡(luò)事故的發(fā)生。

9. 門禁控制子系統(tǒng)

??系統(tǒng)支持人員進入出去時間人員記錄，系統(tǒng)提供設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)故障報警、非法闖入報警、門開超時報警、非法刷卡報警以及脅迫報警等。

10. 空調(diào)節(jié)能控制子系統(tǒng)

??可以控制空調(diào)開機、關(guān)機、升溫、降溫等，并能夠直接調(diào)整空調(diào)的溫度值。

11. 燈光控制系統(tǒng)子系統(tǒng)

??可以遠程控制燈光的關(guān)閉和打開。

12. 其他控制功能

??水泵控制。
??加熱器控制。
??聲光報警器控制：遠程控制啟動和關(guān)閉，避免擾民。
??風(fēng)機控制：實現(xiàn)對主、副新風(fēng)機的智能控制。
??除濕機控制：室內(nèi)除濕機控制以及與濕度聯(lián)動。
??其它設(shè)備控制。

5.結(jié)束語

通過此次酒業(yè)智慧配電系統(tǒng)項目的改造，可達到客戶用電設(shè)備集中管理、設(shè)備實時在線監(jiān)測以及各廠區(qū)電量統(tǒng)計的預(yù)期要求。管理方面，通過智慧配電系統(tǒng)采集智能儀表和智能斷路器的供配電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對整個廠區(qū)的供電設(shè)備進行集中管理。運維方面，通過智慧配電系統(tǒng)減輕了維修人員日常安全檢查、電費抄報等工作，實現(xiàn)了設(shè)備故障定位，為企業(yè)節(jié)約了大量的運維成本。統(tǒng)計方面，通過智慧配電系統(tǒng)對各分廠進行用電區(qū)域的峰、谷、平電量統(tǒng)計分析，可根據(jù)電量信息計算各時段的運營成本。

參考文獻：

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[2] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

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  [4] 宮政偉，林海，朱佳.智慧配電系統(tǒng)改造方案.