智能运维配电室监测方案的应用

摘  要：随着电力用户的不断增长，用电设备的数量和种类迅速增加。传统的人工运维、人工巡检存在巡检周期长和易发生漏检、错检等不足，已跟不上电网智能化发展的需求。积极探索和尝试经济实用智能化的运维检测方案和技术手段，运用实时感知、在线监测等科学技术手段，实现运维智能化建设已成为必然。配电室作为电力运维的重要节点，具有点多、面广、运维工作量巨大等特点，所以积极探索配电室的智能运维监测方案和应用具有较强的现实意义。笔者现对基于智能运维的配电室监测方案进行介绍供参考。 
关键词：配电室；智能运维；监控系统
1 智能运维的配电室监测方案介绍
        基于智能运维的配电室监测方案架构主要由感知传感设备、边缘计算终端、物联管理平台、智能运维监测主站等4个层次构成。基于智能运维的配电室监测方案系统框图如图1所示。

     （1）感知传感设备。感知传感设备作为直接感知测量电流、电压、电能量、环境温湿度、开关柜局部放电、环境烟感、水浸及噪声等参数的装置，其数据作为智能运维监测的基础数据，通过RS485，lora，RJ45等网络接口上传到边缘计算终端，为终端的本地数据存储、计算、研判等提供数据支撑。本方案中视频信号也通过RJ45网络接口接入到边缘计算终端，一方面减少了专用的视频布线及视频硬盘录像机等硬件设备，减少了设备成本及施工成本；另一方面，视频也作为边缘计算终端的基础数据，可以实现对视频进行本地的研判、打包和转发等功能。 
     （2）边缘计算终端。边缘计算终端是可以安装在配电台区或配电室低压侧集供用电信息采集、设备运行状态监测、本地智能控制与通信等功能于一体的二次设备。其支持各类型传感装置即插、即连、即用接入需求，用以适配各类电网应用场景需求，实现感知层终端与物联管理平台之间的互联、边缘计算和区域自治等功能，具备配电变压器状态监测、数据采集和智能控制、故障告警、数据分析、数据记录、数据远传以及就地指示等功能。终端采用多通道设计，兼容多种通信协议，采集设备和表计信息（召测、数据上报、数据解析等），可实现在线数据本地化处理。
      （3）物联管理平台。物联管理平台为智能运维提供泛在设备安全接入、海量信息计算、智能设备全寿命周期管控和一站式物联应用管理等能力，实现配电网业务各环节状态全感知、业务全穿透、信息融合和智能决策；实现对各型边缘计算终端、采集终端等设备的统一在线管理和远程运维；实现设备标识以及业务数据的共享；向企业中台、业务系统等开放接口提供标准化数据。App化应用管理、监控、终端管理、数据采集与转发、通信监控，是物联管理平台的核心，具备设备连接并发管理能力。物联管理平台核心划分为数据、服务、消息、设备4个主要模块，其中包括任务调度、负载均衡、应用管理、用户管理、配置管理、进程管理、进程监控、安全管理、认证授权等服务，同时结合统一运维服务，实现告警监控、日志检索、进程监控、系统资源监控等，提供可视化的系统级通用运维能力。物联管理平台结构功能示意图如图2所示。

     （4）智能运维监测主站。智能运维监测主站为后台运维应用主站，是以物联管理平台为基础，基于云计算、大数据、物联网、移动应用及人工智能等各项技术，以电力运维抢修服务为主，集能效管理与分析、数据增值服务等为一体的智能运维服务平台，实现配电网运行状态采集与调度监控等基本功能和分析应用等扩展功能，为配电网调度运行、生产运维及故障抢修指挥提供服务，可有效提升配电网运维效率，实现安全用能、智慧用能与经济用能。其核心应用可归纳为物联网服务、公共服务、数据存储与分析服务。智能运维监测主站功能示意图如图3所示。

        物联网服务。物联网服务主要提供设备接入、设备管理和数据汇聚等功能，对下接连台区边缘计算终端，总体上与物联管理平台定位类似。
        公共服务。公共服务主要包括基础服务和面向配电业务的公共微服务，主要包括模型服务、图形服务、拓扑服务等，为配电网业务应用提供公共服务支撑。
数据存储与分析。数据存储与分析主要提供统一的数据存储和数据挖掘分析的公共组件和运行环境。 
      （5）本地运维监测后台。可以根据需要在本地机房布置本地运维监测后台，作为运维主站的本地简易版，其具备易于本地查看等优点。
 2 边缘计算终端介绍
        边缘计算终端结构示意图如图4所示。其采用全国产化平台，具备 4核 1.2 GHz主频处理器、1 GB 内存以及 8 GB的存储，并支持-40—80 ℃的工业级工作温度。边缘计算终端采用平台化硬件设计和边缘计算架构，支持在配电网本地台区就地化数据存储与决策分析。边缘计算终端支持配电自动化系统和用电信息采集系统通信协议，具备 MQTT 协议与物联管理平台协议，远程通信支持以太网、远程及微功率无线等通信方式，将数据分别上送配电主站和用电信息采集主站。其中远程通信则采用在边缘计算终端 4G 模块位置放置无线通信专网 SIM 卡，实现远传功能。下行通过 1路电力线载波方式，对线路末端分布的智能电能表进行组网，接入智能电能表的电流、电压、电能量及停电事件等数据，兼备4路RS485与剩余电流动作保护器、无功补偿装置、测温装置、智能电能表等设备交互。边缘计算终端外围采用专用通信、采集、计量、控制等芯片，配合低功耗MCU实现无线通信、电力线载波、状态量采集和控制功能，并具有丰富的外部扩展接口和较低的硬件成本，支持当前主流的容器技术，可以满足当前智能配电网对于边缘计算终端的需求。

3 安科瑞配电室环境监控系统的介绍与选型
3.1简介
        安科瑞电气股份有限公司根据配电室实际情况，结合多年的变电站和配电室的运行管理经验，自主研发了安科瑞配电室综合监控系统，实现了智能开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、电流电压等负载运行监控、母线测温监测、电缆测温监测、环境监测、有害气体监测、安防监控、采暖通风、门禁、灯光、风机、除湿机、空调控制等功能。实现动力环境各数据的检测与设备控制，实现动力环境优化，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员，延长设备使用寿命，减少配电室粗放式管理导致成本过高，同时实现配电动力环境的分布式远程管理。
3.2系统功能
3.2.1 通信管理
        安科瑞智能配电室综合监控系统可以完成对整个配电室范围内的通信设备进行管理、添加、删除、控制和数据的实时监测。
3.2.2实时监测
        安科瑞智能配电室综合监控系统人机界面友好，能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，如视频、温度、湿度、漏水/水浸、水位、有害气体和电参量等。实时显示有关故障、告警等信息。
3.2.3 数据查询
        在人机界面中，可以直接查看配电室个设备的运行数据。
3.2.4曲线查询
在曲线查询界面，可以直接查看遥测参量曲线，包括温度、湿度、水位、有害气体、电压、电流等曲线。
3.2.5运行报表
        查询配电室内设备的运行数据报表，包括日报表、月报表、年报表和查询报表等。
3.2.6实时告警
        安科瑞智能配电室综合监控系统具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。告警如右图所示：
3.2.7 历史事件查询
        安科瑞智能配电室综合监控系统能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。
3.2.8 用户权限管理
        为保障系统稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的保障。
3.2.9网络拓扑图
        安科瑞智能配电室综合监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构。可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。
3.2.10遥控操作
        安科瑞智能配电室综合监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。
3.3Acrel-2000E/B配电室环境监控系统推荐配置选型


4 结语
        通过物联示范应用建设，实现了配电到用电全业务数据综合分析、监视、统一展示，构建了完整的配电智慧物联生态体系，*终基于综合应用示范成果，形成了典型建设方案。在实现配电室智能运维的过程当中，有效统一边端设备通信协议方式是本方案的一大亮点。实践证明，该基于智能运维的配电室监测方案有较好的实用性，有良好的智能化水平。
 
 
参考文献：
[1]张 敏，刘田豹.一种智能运维配电室监测方案及应用
[2]安科瑞Acrel-2000EB配电室综合监控系统2020.04版
 
作者简介：
陈芳芳，女，安科瑞电气股份有限公司，主要从事配电室综合监控系统的研发与应用。