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安科瑞電氣股份有限公司
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淺談基于公有云的用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
更新時(shí)間:2021-02-26   點(diǎn)擊次數(shù):691次

艾優(yōu)花

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801
摘要:由于用電端環(huán)網(wǎng)柜及配電室較為分散,數(shù)量多、距離遠(yuǎn),沒有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段,發(fā)生故
障只能斷電搶修,嚴(yán)重影響用電可靠性。通過監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)或手機(jī)客戶端可隨時(shí)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況,自診斷設(shè)備的異常運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備異常后,通過手機(jī)短信或APP推送報(bào)警信息,提醒用戶及時(shí)處理,保證了供電可靠性。
關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng);云技術(shù);移動(dòng)互聯(lián);預(yù)警;用戶側(cè)
0 引言
        隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活質(zhì)量的提高,對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性有了更高的要求,但用電端的環(huán)網(wǎng)柜及配電室較為分散,數(shù)量多、距離遠(yuǎn),沒有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段,一旦發(fā)生故障,只能斷電后搶修,嚴(yán)重影響用電可靠性。另外,大部分用戶配電室的運(yùn)行管理目前主要依靠人工定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和記錄,這種工作方式工作量大、數(shù)據(jù)多、檢測(cè)記錄時(shí)間較長,而且準(zhǔn)確性得不到保證,運(yùn)行成本也大大增加。為此,采用一種針對(duì)環(huán)網(wǎng)柜及配電設(shè)備具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能的應(yīng)用系統(tǒng)——基于公有云的用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng),通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保證用電可靠性。
1 用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)概況
1.1 系統(tǒng)特點(diǎn)
        用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、自動(dòng)化技術(shù)、傳感技術(shù),實(shí)現(xiàn) 24 h不間斷地對(duì)用戶設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè),通過監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)或手機(jī)客戶端可隨時(shí)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀況,診斷設(shè)備的運(yùn)行狀況,發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備異常或裝置內(nèi)部異常時(shí),立即自動(dòng)報(bào)警,通過短信或APP推送信息,提醒用戶及時(shí)處理,以保證供電可靠性。基于公有云的用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng),是一種輕資產(chǎn)解決方案,無須鋪設(shè)光纖,不受機(jī)房設(shè)施、服務(wù)器設(shè)備的限制,可以節(jié)約一次投資和日后的維護(hù)費(fèi)用。
1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示,主要包括各箱式變壓器、監(jiān)控站、移動(dòng)終端、工程師站、云端服務(wù)器、云端存儲(chǔ)器、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信服務(wù)器等。用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為4部分:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、通信層、云服務(wù)、監(jiān)控層。
 
 
1.3 系統(tǒng)軟件
1.3.1 系統(tǒng)功能
        該系統(tǒng)主要功能為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及推送故障消息預(yù)警,主要分為以下4部分。 
1.3.1.1 開關(guān)狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示
        可以通過電腦或手機(jī) APP 查看高壓負(fù)荷開關(guān)合分狀態(tài)、高壓斷路器合分狀態(tài)及位置(工作/試 驗(yàn))、隔離開關(guān)合分狀態(tài)、接地刀閘位置、電容補(bǔ)償投切狀態(tài)。 
1.3.1.2 遙測(cè)值顯示
        遠(yuǎn)程查看高壓柜/變壓器的三相相電壓、三相線電壓、三相電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、負(fù)荷及平均負(fù)荷。
1.3.1.3 預(yù)警信息監(jiān)控系統(tǒng)
        具有遠(yuǎn)距離無線測(cè)溫、避雷器在線監(jiān)測(cè)、諧波在線監(jiān)測(cè)、視頻在線監(jiān)控、煙霧遙感等功能,并能通過視頻(支持語音雙向傳輸)實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況。具有GPS定位功能,通過手機(jī)APP可直接鏈接導(dǎo)航,快速到達(dá)配電終端位置。 
1.3.2 數(shù)據(jù)性措施  
        電力數(shù)據(jù)涉及機(jī)密,充分考慮以上數(shù)據(jù)問題,特別在硬件及其軟件上做出以下措施。 
1.3.2.1 數(shù)據(jù)采集端
        現(xiàn)場(chǎng)通過局域組網(wǎng)方式采集數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù),原始數(shù)據(jù)不同于現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)數(shù)據(jù),需進(jìn)行進(jìn)制和系數(shù)轉(zhuǎn)化才能得到真實(shí)數(shù)據(jù),即使遭受網(wǎng)絡(luò)竊聽后對(duì)方獲得的數(shù)據(jù)也只是 0、1,無法進(jìn)行解析。
1.3.2.2 數(shù)據(jù)傳輸端
        采用自主研發(fā)的 DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)與云服務(wù)器進(jìn)行通信。DTU 工作是基于移動(dòng)/聯(lián)通 GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))信道進(jìn)行傳輸,即移動(dòng)/聯(lián)通為每張 SIM(用戶識(shí)別模塊)卡分配 1 個(gè)號(hào)碼,通過GSM(移動(dòng)通信系統(tǒng))加密技術(shù)攔截第三方的網(wǎng)絡(luò)竊聽。其次,DTU 傳輸原理采用 Modbus RTU 協(xié) 議,服務(wù)器請(qǐng)求 1 次數(shù)據(jù)后,DTU 工作 1 次,只能實(shí)現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸。 
1.3.2.3 服務(wù)器端
        服務(wù)器具有訪問賬戶密碼和端口雙重保護(hù)功能,內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)防火墻,數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫的訪問需要賬戶和密碼認(rèn)證,一旦發(fā)生黑客攻擊,緊急啟動(dòng)異地備份,杜絕數(shù)據(jù)竊取,啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫掃描系統(tǒng),分析內(nèi)部配置、防止越權(quán)訪問,發(fā)現(xiàn)外部黑客攻擊漏洞、防止外部攻擊,實(shí)現(xiàn)非*的從外到內(nèi)的監(jiān)測(cè)。
2 系統(tǒng)應(yīng)用
        基于公有云的用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)在手機(jī)客戶端能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電設(shè)備的運(yùn)行工況、電 流、電壓、溫度、泄漏電流等,以及報(bào)警信息推送,并通過視頻可與現(xiàn)場(chǎng)連線,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員起到監(jiān)護(hù)的作用。將該系統(tǒng)已安裝于三聯(lián)化工配電室、內(nèi)蒙古少數(shù)民族文化體育運(yùn)動(dòng)中心配電室、天璽房地產(chǎn)環(huán)網(wǎng)柜、晟航 35 kV光伏變電站等十幾個(gè)用戶配電室或環(huán)網(wǎng)柜。通過手機(jī)客戶端和PC端,可以隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行工況,電流、電壓、開關(guān)位置、節(jié)點(diǎn)溫度,實(shí)現(xiàn)避雷器在線監(jiān)測(cè),視頻在線監(jiān)控,煙霧遙感,實(shí)時(shí)推送報(bào)警信息等。
2.1 系統(tǒng)硬件
        通信管理機(jī)從設(shè)備二次系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),電纜終端安裝電纜溫度傳感器,將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娎|溫度監(jiān)測(cè)儀,通過RS485通信方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破髂K,控制器通過總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到 GPRS 通信模塊,通過 GPRS 模塊在現(xiàn)場(chǎng)可以檢測(cè)到相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。 
2.2 運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)視
        通信管理機(jī)從用戶二次系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù),無線溫度監(jiān)測(cè)儀測(cè)量電纜3相電流。將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇删幊炭刂破髂K,可編程控制器對(duì)接收到的電壓、電 流、頻率等非開關(guān)量和開關(guān)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨⒗镌?,PC端(如圖2)和手機(jī)端(如圖3)可通過相應(yīng)軟件從阿里云服務(wù)器中獲取相關(guān)數(shù)據(jù),對(duì)用戶系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
 
2.3 避雷器狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控
        避雷器傳感器穿孔安裝于避雷器上,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器運(yùn)行狀態(tài)(放電次數(shù)和泄漏電流)。當(dāng)累積次數(shù)達(dá)到預(yù)定值時(shí),云服務(wù)器會(huì)推送信息至運(yùn)維人員手機(jī),避免避雷器失效導(dǎo)致元器件燒壞或人身傷亡。無線溫度傳感器測(cè)量3相電纜溫度,傳輸至無線溫度監(jiān)測(cè)儀,實(shí)時(shí)顯示各相電纜溫度,同時(shí)將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨⒗镌品?wù)器,通過計(jì)算機(jī)和手機(jī)能隨時(shí)查看各相電纜溫度。 
2.4 報(bào)警信息推送
        手機(jī)端接收?qǐng)?bào)警信息后及時(shí)檢查設(shè)備狀況,減少用戶側(cè)故障次數(shù)。
2.5 視頻監(jiān)控
        在配電室內(nèi)安裝攝像頭,通過手機(jī)和電腦查看監(jiān)控視頻,了解用戶操作是否規(guī)范,及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。 
2.6 負(fù)荷預(yù)測(cè)
        系統(tǒng)可生成負(fù)荷報(bào)表及曲線,通過負(fù)荷月報(bào)表掌握企業(yè)用電特點(diǎn),幫助客戶提高電能利用效率,降低企業(yè)用電成本,提升客戶滿意度。
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(jiǎn)介
        安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實(shí)際情況,結(jié)合多年的變電站和配電室的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了智能開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運(yùn)行監(jiān)控、母線測(cè)溫監(jiān)測(cè)、電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門禁、燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等功能。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境優(yōu)化,避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障,保證維護(hù)人員,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(shí)實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)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(duì)整個(gè)配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
3.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。
3.2.3 數(shù)據(jù)查詢
        在人機(jī)界面中,可以直接查看配電室個(gè)設(shè)備的運(yùn)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(cè)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(yùn)行報(bào)表
        查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表,包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和查詢報(bào)表等。
3.2.6實(shí)時(shí)告警
        科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
3.2.8 用戶權(quán)限管理
        為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)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)*的操作(如遙控的操作,數(shù)據(jù)庫修改等)??梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。
3.2.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)??稍诰€診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)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(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)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
        用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)基于云計(jì)算技術(shù),無需建立機(jī)房,可以減少建設(shè)投資費(fèi)用和維護(hù)成本。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用和服務(wù)于城鄉(xiāng)終端用戶的配電設(shè)備[5-6]。經(jīng)過 1 a 多的運(yùn)行,監(jiān)控中心和手機(jī)客戶端未發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷事故,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠,數(shù)據(jù)上傳穩(wěn)定。值班人員對(duì)變電站的運(yùn)行工況一目了然,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率,為保障供電可靠性和提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

安科瑞電氣股份有限公司主營產(chǎn)品:水電預(yù)付費(fèi)系統(tǒng),遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電表,數(shù)顯多功能電表
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