智能配电房在线监测系统(基于云平台的智能配电室综合监控管理系统改造方案)

2022年04月13日 10:52:05行业资讯421

  一、项目概况

  项目背景

  近年来,随着用电能源、安防智能化等精细化管理不断深入,智能化、直观化、精准化、主动化管理方式手段不断涌现,为了及时发现事故隐患、能源跑冒漏滴隐象,避免导致电力开关异常跳闸影响生产,电力线路、设备过负荷烧毁造成财产损失。

  因此,引入基于物联网+云平台的"智能远程运维管理平台",通过全面的数据收集及存储,采用监控与数据分析技术手段对动力进行24小时监控以及数据对比分析,一旦出现可能引起事故的隐患,根据产生事故的预判结果,自动分析出预警等级或是一级告警,通过短信、邮件、手机APP等服务通知专业运维人员,在最短的时间内运维人员就可以根据提示信息,配备好工具,调集相关专业人员,点对点快速处理问题,保障用电安全运行。

智能配电房在线监测系统(基于云平台的智能配电房综合监控管理系统解决方案).jpg

  项目需求

  在配电房及生产厂房安装用电信息采集装置,采用配变采集终端、低压无线采集器的方式进行用电信息采集。同时实现集配变参数监测、保护、计量、通信、动态无功补偿控制、谐波抑制和三相不平衡治理于一体的数字化、智能化管理。提供数据支持以动态补偿无功功率、消除谐波畸变、治理各相电压不对称和消除电压波动和闪变,提高供电可靠性和电能质量,完善网络通信数据传输方案,做到远方监控和统一指挥,满足配电智能化建设需求。

  主要功能实现

  1、信息监测

  台区数字量监测

  2、电能质量监控

  频率监测

  电压监测

  谐波监测

  三相不平衡监测

  智能采集终端运行状况监测

  无功补偿投切远程测控

  3、异常报警

  按产生的时间查询

  各种组合查询

  报警类型包括:

  电压越限报警

  电流越限报警

  功率因数越限报警

  失压防盗报警

  缺相报警提示

  4、智能经济运行管理

  根据业务需要提供面向变压器的控制方式,管理并设置控制策略,提供数据分析,提供变压器经济运行建议。

  1)配变监测分析。配电监测分析内容包括:

  电压合格率统计分析

  日负荷曲线统计分析

  配变监测信息日统计

  配变监测信息月统计

  配变功率因数统计

  2)抄表数据。抄表数据主要有以下功能:

  低压电能量示值

  线路电能量示值

  重要设备电能量示值

  需量分析

  瞬时量分析

  3)电量分析。电量分析功能主要包括:

  各回路计量点电量

  重点设备计量点电量

  4)负荷管理。主要有以下功能:

  重点设备监控

  负荷分析

  实时负荷监测

  日负荷分析

  月负荷分析

  5)电能质量分析。主要有以下功能:

  电压合格率

  谐波数据

  供电可靠性

  三相不平衡度分析

  功率因数越限统计分析

  实时负载率

  负载率分析

  6)异常用电分析告警。主要有以下功能:

  异常用电分析

  表计事件

  低压表计事件

  终端事件

  主站端事项

  二、总体设计思路

  采用470M无线及485通信相结合的传输技术将低压进线、电容器温度、400V低压各用电回路的数据采集传输到网关,馈线末端网关通过无线方式或有线传输到智能监控云平台,通过物联网+云平台融合数据采集、通信、监控、数据分析与挖掘、历史事故数据库对比、运维管理、资产管理等云计算技术,实现实时监控、环境管理、消防联动、报警服务、曲线分析、报表服务外,新增加邮件服务、短信服务、WEB服务,资料管理服务,视频监控服务等功能。任意地方都可以掌控系统实时状态,支持同时多人查看数据,同时告警信息通过WEB、短信提醒相应的维护人员,做到紧急情况多通道数据下发,除此之外,针对现场存在的问题,提出了具体的解决方法。

电力运维管理平台(配电室电力智能运维管理平台解决方案).jpg

  物联及平台架构:

  系统架构主要由感知层、传输层及应用层组成。

  感知层主要完成信息的采集、处理和收集。即为配电房监控的各个数据采集单元,包括10KV开关柜、变压器温度、低压配电柜电流电压等电量数据等;

  传送层完成信息的传送和处理,包括接入单元和接入网络,接入单元为通信网关,接入网络为有线宽带、电力专用局域网或GPRS网络等;

  应用层为应用支撑平台和应用服务系统,主要支持信息协同,共享和互通,如:云服务器,应用服务器,WEB服务器,短信服务器,移动终端软件(手机、IPAD),邮件服务器等。

  三、具体方案实施

  1.1 基本配置方案

  基本配置方案主要实现动力部分10KV高压进线、400V低压进线及各用电回路全电量监测(电压、电流、线缆及电容器温度、电度、功率因数、谐波)等

  监控的各个数据采集单元包括高/低压进线无线采集模块、无线三相采集模块、多回路全电量采集模块等;

  主要安装部分如下:

  1、低压配电房部分,由于原配电房低压柜配有带通讯功能的数字电表,并且已经引出后面端子 ,所以可以用485线把所有电表连起来,通过智能网关送到云服务器

  如图为中电的智能仪表,可以支持数据采集功能;

  2、厂房的主要设备电力监控,采用我司的电量采集模块,可以通过穿刺型电流互感器直接采集数据,通过智能网关送到云服务器

  1.2基本配置方案系统框图

  1.3核心设备介绍

  1.3.1、云通信网关

  功能

  云通信网关是平台与现场采集层的纽带,信息上传下达转换的关键元件。它将具备以下重要功能特性:

  数据采集 支持多种规约接入,可配置化串口采集规约,现场快速接入各种智能RTU设备,主动收集采集层数据,并进行数据汇总。

  数据转换 根据配置上传信息点表,网关根据数据顺序重新组织字节排序,向平台传输数据,且数据进行加密传输,同时,支持本地的UDP/TCP/SNMP等多种规约,可以由多个客户端读取。

  断网续传 支持数据断网续传,配置SD存储卡,网络断网,并不影响平台对历史数据的收集,网络恢复后,陆续传送历史数据,补充数据库。

  逻辑联动 支持XML格式的可编程逻辑条件输出设置,通过与 或 等关系,进行复杂的本地化控制输出,与平台网络无关,确保本地控制万无一失。

  远程维护 支持授权设备进行远程维护,可以对固件、通信配置、XML信息上传定义、XML逻辑联动策略等内容远程设置,可减低现场人员出差概率。

  1.3.2、无线采集模块

  .功能

  采用LoRa 470Mhz无线传输/RS485技术+穿刺CT技术将低压交流的电压、电流、温度等全电量参数上传至采集终端。

  电力参数监测:三相电压(V)、三相电流(A)、温度、频率(Hz)、功率因数(φ)、有功功率(P)、无功功率(Q)、视在功率(S)、有功电能(KWh)、无功电能(KVarh)、视在电能(KVah)、31次谐波。

  遥信功能:监测断路器开关位置状态、脱扣位置状态。

  遥控功能:通过通信可实现远程控制断路合闸、分闸。

  保护告警功能:对欠压、过压、过负荷、漏电、断路器脱扣等故障实时监测和告警,并可设置跳闸以切除故障。

  故障录波功能:捕捉瞬间故障时,电流波形,可以记录2秒内的波形数据。

  1.3.3、12路温度采集模块

  12路温度采集模块基于成熟的嵌入式软硬件平台,具有实时性强、可靠性高的特点,采用高精度的进口温度传感器,提供12路温度数据的实时采集,支持RS485接口,适合用于复杂恶劣的工业环境。

  产品特点

  ★支持9~36V DC宽电压输入

  ★支持12路温度数据的实时采集

  ★采用DS18B20数字温度传感器,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高,反应灵敏

  ★传感器与采集主机连线采用RJ11接口,方便施工接线和维护

  ★采集主机具备强大的接口驱动能力,传感器线支持最大10米

  ★ Modbus-RTU标准协议,地址与波特率采用拨码开关

  ★工业级设计,低功耗;模块整体体积小,集成度高

  ★安装简单方便,支持螺丝孔固定或磁铁吸附方式

  1.3.4、电压、电流等电量采集类

  可以计算多路全电量(功率、功率因素、电度、频率)等数据,成本低,安装尺寸小。

  功能特点

  ★具备27个通道的电压、电流采集,通过DSP浮点计算出各通道的全电量数据,如电压,电流,有功功率,功率因数,电度,相位,以及谐波等。

  ★ 2路DI输入状态检测,1路DO状态的控制

  ★ 2路 RS485隔离接口

  ★ 24V电源供电,低功耗,使用更安全

  ★工业级设计,低功耗,体积小,安装方便

  ★ Modbus RTU协议,方便第三方系统接入

  1.3.5、智能串口扩展模块

  通过各个主站请求指令的记忆,将不同请求指令进行存储,最大效率在采集总线上进行轮询,实时更新接收内存数据,模块不改变任何数据内容,待主站请求的指令与轮询的指令匹配时,模块将对应的采集数据报文进行转发。支持4个主站可以同时请求,模块自主识别,转发对应的报文内容。

  串口扩展模块通信架构图

  四、平台展示(WEB展示端)

  1、GIS地图

  报警列表:展示不同等级的报警信息(一般、严重、预警)

  电子地图:站点定位功能,可以精确定位到站点地理位置,提供详细的地理信息及报警发生时间。

  实时告警:如果产生告警,系统将自动弹出,并且在电子地图与站点导航栏的按钮响应变成红色闪烁。

  2、电能实时数据

  各站点对应10KV、400V、直流、环境等不同等级设备进行划分,显示负荷、功率因数、电流、电压、温度、谐波含有量等实时数据,点击支路名称,将弹出详细的支路数据信息,任何数据可根据实际需求进行自由配置。

  400V一次系统图展示:

  3、信息分析

  3.1 能耗分析

  饼状图显示各自定义负载(照明,空调,消防等)能耗总占比,负载总能耗排名及曲线形式呈现,饼状图显示各负载对应支路能耗占比。

  3.2趋势分析

  曲线展示自定义配置的变压器温度、电压偏差、电流偏差、三相不平衡、谐波畸变率、功率因数、频率偏差等数据并通过大数据分析提前预判未来的趋势方向。

  3.3报警统计

  饼状图展示报警级别信息分类总占比,负载报警次数排行,并可按告警级别快速检索报警信息并支持EXC格式导出数据。

  3.4历史曲线

  按日、月周期查询变压器温度、电压偏差、电流偏差、三相不平衡、谐波畸变率、功率因数、频率偏差等历史数据,通过曲线形式展示。

  3.5峰平谷

  有效调节生产用电,合理避峰填谷用电。

  3.6报表

  支持实时数据报表和历史数据(日报、月报、年报)等报表导出,报表格式自定义配置。

  4、推送方式

  4.1 微信推送

  登陆后主页 站点名称 站点实时遥测数据

  站点一次图显示 曲线图(能耗等)

  站点实时遥信数据 站点功能按钮 告警推送

  4.2 短信推送

  系统根据配置信息关键字,实时告警,并将短信发送至订阅者。

  4.3 邮件推送

  系统可以将关键数据按照用户设定,在某一个时刻将数据EXCEL表格发送到指定的邮箱。如能耗电度数据等。

  日报、月报、年报按定义发送。

  五、具体实施步骤

  1、技术方案准备

  改造前需要准备好技改的图纸,装置说明书,等改造所需的所有技术资料。

  1)、现场工作人员必须严格遵守《电业安全工作规程》和相关安全工作规定,进入工作现场必须戴好安全帽,着装应符合规范。2)、各项工作在开展前,工作负责人应与工作成员作好危险点的分析,并在施工过程中注意加强相互监护。3)、工作负责人应在工作前详细宣读工作步骤,仔细交待安全措施的现场布置情况和停、带电区域安全监督人应注意加强对危险点的监督和控制,工作班成员应相互关心,相互监督。4)、工作过程中若出现异常或事故情况,工作人员应立即停止工作等待总负责人的调动安排。

  5)、选派的工作负责人应有较强的工作责任心和安全意识,并熟练地掌握所承担的施工项目和质量标准。

  6)、工作负责人要在开工前将人员分工,危险控制点及其控制措施予以详细的交待。

  7)、工作负责人在合同工作许可人检查现场所在的安全措施正确完备后,方可在工作票上签名 ,然后带领工作班成员进入现场。

  8)、每天现场施工结束后,要认真开好收工会,工作负责人对当天的工作做出总结。

  9)、次日复工时,工作负责人需事先重新认真检查安全措施,安全措施符合工作的要求后,方可工作。

  10)、专职负责人不得从事其他工作。不得随意变更现场安全措施,禁止穿越和擅自移动临时遮拦。

  11)、全部工作完毕,办理工作终结手续前,工作负责人应对全部工作现场进行周密检查,确保无遗漏问题。

  12)、办完工作终结手续后,作业人员严禁再触及设备并全部撤离现场。

  13)、电源终端应有剩余电流动作保护器,仪器外壳必须接地。

  14)、加强现场监督发现不安全现象及时予以制止。15)、本次工作前,各相关专业与负责人应认真了解旧交流系统的接线及负荷情况,并认真学习新系统的说明书及相关技术,作好准备工作。

  2、安全方案准备

  工作现场各专业必须严格执行《电力安全工作规程》和现场安全措施。

  1)、组织施工人员了解、熟悉所要安装设备的技术要求。

  2)、制定现场施工方案,严格按照设计图纸进行安装。

  3)、安装前应对设备进行检查,首先检查包装箱有无破损和异常现象,开箱后应对照设备装箱单检查所有部件、附件和备件是否齐全。

  4)、安装前,查阅设备出厂资料,备品备件和工器具要准备充足并列出清单,班组准备好所需耗材及设备清单,并按此准备。

  5)、安装时要按制造厂的安装使用说明书的规定进行,安装前要彻底清理各零部件,严格按照工艺要求进行安装。

  6)、安装施工中要精心操作,防止对设备造成任何损伤。

  7)、接线时,一定要戴手套,扳手及螺丝刀等工具裸露部分需做好绝缘处理,避免短路、接地等。

  8)、拆临时接线做好记录。

  9)、每次使用万用表前,应检查万用表的表笔绝缘情况,避免在测量过程中触电。

  10)、安装模块等,对照接线图连接屏间接线,务必保证接线正确美观。

  11)、现场安装调试记录卡要仔细认真填写,包括各种设备的名称、型号、数量及出厂编号等要记录清楚。

  12)、改造工作过程中,如遇到异常情况,要及时向现场领导小组汇报。

  3、主要设备清单

  4、工具准备

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