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)

　　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。

　　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。

　　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《电独家Kaiyun登陆界面 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