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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)計與應(yīng)用

更新時間:2021-01-26瀏覽:735次

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,沒有實時監(jiān)測手段,發(fā)生故
障只能斷電搶修,嚴重影響用電可靠性。通過監(jiān)控中心計算機或手機客戶端可隨時在線監(jiān)測設(shè)備運行狀況,自診斷設(shè)備的異常運行,發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備異常后,通過手機短信或APP推送報警信息,提醒用戶及時處理,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);移動互聯(lián);預(yù)警;用戶側(cè)
0 引言
        隨著社會的進步和人民生活質(zhì)量的提高,對供電質(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,沒有實時監(jiān)測手段,一旦發(fā)生故障,只能斷電后搶修,嚴重影響用電可靠性。另外,大部分用戶配電室的運行管理目前主要依靠人工定期進行現(xiàn)場檢測和記錄,這種工作方式工作量大、數(shù)據(jù)多、檢測記錄時間較長,而且準確性得不到保證,運行成本也大大增加。為此,采用一種針對環(huán)網(wǎng)柜及配電設(shè)備具有實時監(jiān)測功能的應(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),通過實時監(jiān)測保證用電可靠性。
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
        用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、自動化技術(shù)、傳感技術(shù),實現(xiàn) 24 h不間斷地對用戶設(shè)備進行監(jiān)測,通過監(jiān)控中心計算機或手機客戶端可隨時在線監(jiān)測設(shè)備運行參數(shù)和運行狀況,診斷設(shè)備的運行狀況,發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備異?;蜓b置內(nèi)部異常時,立即自動報警,通過短信或APP推送信息,提醒用戶及時處理,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費用。
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、移動終端、工程師站、云端服務(wù)器、云端存儲器、移動通信網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信服務(wù)器等。用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)分為4部分:現(xiàn)場設(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)主要功能為遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測及推送故障消息預(yù)警,主要分為以下4部分。
1.3.1.1 開關(guān)狀態(tài)動態(tài)顯示
        可以通過電腦或手機 APP 查看高壓負荷開關(guān)合分狀態(tài)、高壓斷路器合分狀態(tài)及位置(工作/試 驗)、隔離開關(guān)合分狀態(tài)、接地刀閘位置、電容補償投切狀態(tài)。
1.3.1.2 遙測值顯示
        遠程查看高壓柜/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)、負荷及平均負荷。
1.3.1.3 預(yù)警信息監(jiān)控系統(tǒng)
        具有遠距離無線測溫、避雷器在線監(jiān)測、諧波在線監(jiān)測、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)實時查看現(xiàn)場情況。具有GPS定位功能,通過手機APP可直接鏈接導(dǎo)航,快速到達配電終端位置。
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)場儀表內(nèi)數(shù)據(jù),需進行進制和系數(shù)轉(zhuǎn)化才能得到真實數(shù)據(jù),即使遭受網(wǎng)絡(luò)竊聽后對方獲得的數(shù)據(jù)也只是 0、1,無法進行解析。
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)器進行通信。DTU 工作是基于移動/聯(lián)通 GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))信道進行傳輸,即移動/聯(lián)通為每張 SIM(用戶識別模塊)卡分配 1 個號碼,通過GSM(移動通信系統(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)器請求 1 次數(shù)據(jù)后,DTU 工作 1 次,只能實現(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證,一旦發(fā)生攻擊,緊急啟動異地備份,杜絕數(shù)據(jù)竊取,啟動數(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)外部攻擊漏洞、防止外部攻擊,實現(xiàn)非授權(quán)的從外到內(nèi)的監(jiān)測。
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)在手機客戶端能實時監(jiān)測配電設(shè)備的運行工況、電 流、電壓、溫度、泄漏電流等,以及報警信息推送,并通過視頻可與現(xiàn)場連線,對現(xiàn)場操作人員起到監(jiān)護的作用。將該系統(tǒng)已安裝于三聯(lián)化工配電室、內(nèi)蒙古少數(shù)民族文化體育運動中心配電室、天璽房地產(chǎn)環(huán)網(wǎng)柜、晟航 35 kV光伏變電站等十幾個用戶配電室或環(huán)網(wǎng)柜。通過手機客戶端和PC端,可以隨時了解設(shè)備運行工況,電流、電壓、開關(guān)位置、節(jié)點溫度,實現(xiàn)避雷器在線監(jiān)測,視頻在線監(jiān)控,煙霧遙感,實時推送報警信息等。
2.1 系統(tǒng)硬件
        通信管理機從設(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)場可以檢測到相關(guān)運行數(shù)據(jù)。
2.2 運行狀況實時監(jiān)視
        通信管理機從用戶二次系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù),無線溫度監(jiān)測儀測量電纜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),對用戶系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)視。
 
2.3 避雷器狀態(tài)實時監(jiān)控
        避雷器傳感器穿孔安裝于避雷器上,實時監(jiān)測避雷器運行狀態(tài)(放電次數(shù)和泄漏電流)。當(dāng)累積次數(shù)達到預(yù)定值時,云服務(wù)器會推送信息至運維人員手機,避免避雷器失效導(dǎo)致元器件燒壞或人身傷亡。無線溫度傳感器測量3相電纜溫度,傳輸至無線溫度監(jiān)測儀,實時顯示各相電纜溫度,同時將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨⒗镌品?wù)器,通過計算機和手機能隨時查看各相電纜溫度。
2.4 報警信息推送
        手機端接收報警信息后及時檢查設(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,通過手機和電腦查看監(jiān)控視頻,了解用戶操作是否規(guī)范,及時發(fā)現(xiàn)隱患。
2.6 負荷預(yù)測
        系統(tǒng)可生成負荷報表及曲線,通過負荷月報表掌握企業(yè)用電特點,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簡介
        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、采暖通風(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,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。
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)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。
3.2.2實時監(jiān)測
        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好,能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài),實時監(jiān)測配電室環(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。實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。
3.2.3 數(shù)據(jù)查詢
        在人機界面中,可以直接查看配電室個設(shè)備的運行數(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運行報表
        查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表,包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。
3.2.6實時告警
        科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實時告警功能,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行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
3.2.8 用戶權(quán)限管理
        為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行,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)授權(quán)的操作(如遙控的操作,數(shù)據(jù)庫修改等)??梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。
3.2.9網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
        安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(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系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動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)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。
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)基于云計算技術(shù),無需建立機房,可以減少建設(shè)投資費用和維護成本。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 多的運行,監(jiān)控中心和手機客戶端未發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷事故,網(wǎng)絡(luò)運行可靠,數(shù)據(jù)上傳穩(wěn)定。值班人員對變電站的運行工況一目了然,減輕了勞動強度,提高了工作效率,為保障供電可靠性和提供了強有力的技術(shù)支撐。
參考文獻:
張吉生,張波.基于大數(shù)據(jù)架構(gòu)的變電設(shè)備運行質(zhì)量智能評價[J].電力大數(shù)據(jù),2017,20(9):37-41
楊萬春,閆 東,王紅剛,馮志明.基于公有云的用戶側(cè)配電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用
安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版