智慧配电室系统如何应用到物联网高速公路

关键字：高速公路；智能配电；电力监控；配电室智能运维托管；安全隐患；

引言

随着高速公路业务的不断发展和路网的不断延伸，传统的管理模式已经难以满足日益增长的需求，动态管理和安全隐患预警已经成为安全监管中的两大问题。因此，利用智能配电室系统对配电室变电站内的配电设备进行信息化管理，可以提高配电系统的运行管理信息化和自动化水平，方便管理者操作，提高安全性。

福建高速公路集团有限公司漳州管理分公司(以下简称“漳州分公司")以现有机电系统资源为基础，构建了“物联网高速公路智能配电室系统"，取得了良好效果。

1背景需求

目前高速公路配电设备分布广泛，配电室位置远离机电维修中心，现场无法实时值班，设备故障响应缓慢，维修监控数据无法有效完整归档，安全隐患和信息数据无法实时传输。特殊现有配电室的运行和维护仍然采用传统的管理方式，无法深化人员巡逻和手动记录运行数据、长期统计和分析。

与此同时，缺乏专业的电力运维人员，如果发生故障，将导致供电中断，并在短时间内无法恢复正常，造成不可预测的财产损失甚至安全事件，后果不堪设想。

此外，由于运行的变压器具有相对封闭的保护外壳和有限的狭窄散热，其负荷和运行声音难以观察，安全隐患难以及时发现，存在一定的安全风险。

随着电力自动化技术的进步，企业能源管理理念得到认可，管理模式由“大而全"的粗扩模式转变为更专业、更精细的管理。为此，漳州分公司对“一站式、全托管"物联网高速公路智能配电室系统的建设进行了初步研究，通过“配电室智能运维服务平台"远程、实时、集中地监控配电室设备的运行状态和用电负荷，改变了传统的值班电力运维模式。通过该系统的建设，不仅可以降低企业用电成本，提高电力设备的管理水平，保证用电可靠性。

2平台架构

“配电室智能运维托管服务平台"通过一体化运维平台改变传统的值班电力运维模式，降低企业用电成本，提高设备维护水平，保证用电可靠性，满足配电室监控要求和无人值班需求。实现了配电室24小时在线平台的实时数据监控和分析，事件引发了WEB端和手机端的警报和报警。

“配电室智能运维托管服务平台"采用分布式和模块化结构，如图1所示，配电室监控系统分层分布式结构，即设备层、传输层和应用层。

1设备层

设备层是数据采集终端，主要由智能监控终端和通信网关设备组成。这些监控设备通过采集总线收集电气数据（RS-485通信总线、LORA/WIFI无线通信等。)传输到网络传输层。网络传输层采集智能仪器数据后，直接通过传输网络上传到数据中心，无需中间设备，保证系统的稳定性和可靠性。主要收集以下设备。

(1)低压配电柜。在不停电的情况下，在原低压配电柜的每个电路上安装智能终端采集装置，监控每个电路的电流、电压和其他电量参数。主要显示每个电路在系统平台上的实时运行参数，实现电路负载越限报警，调用历史数据，显示运行数据曲线图，生成数据报告等。

(2)10kV高压柜。智能终端采集装置安装在环网柜的进出线电路上，监控高压环网柜的三相电压、三相电流、频率、功率因数、功率、电能等遥测数据。

(3)变压器。利用原变压器自带的温度控制仪，通过485/WIFI转换器传输数据，监控变压器的运行状态，实现超温报警、超限报警等。

(4)UPS不间断电源。通过智能数据接口开发，直接与UPS本地监控装置互联，采集UPS监控装置的数据，系统平台对不间断电源的输出电压、电池电压、电池电流、电池内阻等工作参数数据进行远程实时监控。实现输出过电压、欠电压、装置失电、绝缘降低、系统接地故障报警等。

(5)柴油发电机。智能柴油发电机采集可以采集柴油发电控制柜的综合保修数据，监控设备。目前可以采集数据采集发电机的电流、电压、开关状态、水箱状态、油温状态、油压状态、转速状态、功率状态等功率参数，具体数据采集结果现场确认。

(6)隧道风扇。隧道通风系统监测带DI/DO信号的电量参数采集智能表设置在风扇软启动柜内，并将风扇的正转、反转、停止等信号连接到设置的网关中，从而监测每组风扇的运行状态和电量参数。

(7)视频监控。配电室使用监控摄像头进行监控，可以减少人员的现场检查频率，达到实时检查的相同效果。同时，结合智能系统平台，对监控区域和预警信息进行审核，提前制定计划。

2网络传输层

网上传输层主要包括智能网关等，通过专网通道上传和发布数据。

3监控应用层

监控应用层采用综合能源信息服务有限公司开发的“配电室智能运维托管服务平台"，通过该部分完成配电室所有数据的存储、电力运行状态的显示和控制指令的发布。路网中心对多个配电室进行远程和集中监控，值班人员可以通过登录WEB页面或手机APP或微信小程序实时监控配电室的所有运行情况。配电室实现了“无人值班"或“少人值班"，同时承担了日常检查、清洁检查、电气预防试验、设备改造、应急协调等强大的功架。

3主要创新点

与传统的管理方式相比，物联网高速公路智能配电室系统具有以下优势。

1云服务部署

该平台结构采用公共云服务资源部署，用户不需要增加服务器和软件的相关投资，节省了硬件设备和相关设备的成本，建立了长期的云服务机制。

2支持多种终端访问

使用者可以通过IP浏览登录云系统，可以使用PC。、移动终端如平板电脑、手机等进行访问，下载或打印相应的数据报表或账单报表，方便企业报表管理。

3基于产品优势和成熟的工程技术

在终端自动化改造过程中，基于停电改造的原则，采用无线通信，大大缩短了部署周期，减少了改造过程中对用户正常用电的影响。

4兼容能力强

通过智能网关，访问不同厂家的智能监控设备。

5优化用电效率

基于电能计量监测，分为数据采集层、网络通信层和中心管理层，长期跟踪分析用电能耗，为设备用户降低用电能耗提供决策依据。针对不同的企业和客户，根据不同的运营管理需求制定不同的方案，监督能耗，发现能源浪费，降低能源成本。

6智能云平台控制

通过智能云平台，可以有效统一控制检查设备、电网资源和人工检查结果，避免人工检查中存在的不能及时有效发现隐患、不能准确判断故障的不足，充分发挥云平台大数据分析整合的优势。

4实施成效

1通过漳州高速公路“物联网高速公路智能配电室系统"的具体应用实践，不断调整和创新技术和管理。经过一年的测试和磨合，它具有良好的稳定性、可靠性、互动性和实用性。该系统在几个重大设备故障处理过程中发挥了重要作用。从长远来看，它不仅有利于企业的发展，而且带来显著的经济和社会效益。

提高了动态管理水平

该系统通过了专业的模型结构、数据整理分析和专业的运维检查；通过科学专业的管理，保证设备的安全经济运行，延长设备的使用寿命，减少设备投资；通过实时数据监控，及时采取技术措施，确保电流电压高或低、功率因数低、设备异常报警等现象的用电质量。

2保证设备安全运行得到保证。

通过实施“物联网高速公路智能配电室系统"，可以及时发现和消除设备安全隐患，有效防止设备处于不安全运行状态；分析后台监控数据，掌握设备运行状态，避免过载，有效保证设备安全运行。

3经济效益显著提高

通过对“物联网高速公路智能配电室系统"的数据进行整理分析，可以了解设备的运行情况，及时采取技术措施，延长设备使用寿命，减少设备投资；三相负荷的调整和平衡实现了显著的节能减耗和经济效益。

5安科瑞配电室环境监测系统

5.1概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏幕、通信管理机、UPS电源、视频监控子系统(云台球机、枪机)、环境监测子系统(温度、湿度、水浸、烟雾)、控制子系统(灯光、空调、除湿机、风扇、水泵)、门禁监控子系统(读卡器、开门按钮、磁锁)、安全监控子系统(双鉴探测器)。

5.2应用场所

适用于35kV及以下用户端供配电自动化系统的工程设计、施工和运行维护，如轨道交通、工业、建筑、学校、商业综合体等。

5.3系统结构

5.4系统功能

实时监控；数据查询；曲线查询；操作报告；实时报警；历史事件查询；用户权限管理；网络拓扑图；遥控功能

5.5系统硬件配置

6结语

目前，“物联网高速公路智能配电室系统"正处于应用推广阶段。虽然数据采集和平台兼容性仍有待解决，但随着电力自动化技术的快速发展和管理体系的不断完善，这些问题将得到解决。相关部门将继续充分发挥高速公路的资源优势，进一步完善系统，减少突发事件造成的人民生命财产损失，提高高速公路管理水平，使高速公路更好地为社会服务。

参考文献

[1]吴珠森.基于物联网高速公路智慧配电室系统构建.

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版