智能配電房在線監測系統(基于云平臺的智能配電室綜合監控管理系統改造方案)
一、項目概況
項目背景
近年來，隨著用電能源、安防智能化等精細化管理不斷深入，智能化、直觀化、精準化、主動化管理方式手段不斷涌現，為了及時發現事故隱患、能源跑冒漏滴隱象，避免導致電力開關異常跳閘影響生產，電力線路、設備過負荷燒毀造成財產損失。
因此，引入基于物聯網+云平臺的"智能遠程運維管理平臺"，通過全面的數據收集及存儲，采用監控與數據分析技術手段對動力進行24小時監控以及數據對比分析，一旦出現可能引起事故的隱患，根據產生事故的預判結果，自動分析出預警等級或是一級告警，通過短信、郵件、手機APP等服務通知專業運維人員，在最短的時間內運維人員就可以根據提示信息，配備好工具，調集相關專業人員，點對點快速處理問題，保障用電安全運行。
項目需求
在配電房及生產廠房安裝用電信息采集裝置，采用配變采集終端、低壓無線采集器的方式進行用電信息采集。同時實現集配變參數監測、保護、計量、通信、動態無功補償控制、諧波抑制和三相不平衡治理于一體的數字化、智能化管理。提供數據支持以動態補償無功功率、消除諧波畸變、治理各相電壓不對稱和消除電壓波動和閃變，提高供電可靠性和電能質量，完善網絡通信數據傳輸方案，做到遠方監控和統一指揮，滿足配電智能化建設需求。
主要功能實現
1、信息監測
臺區數字量監測
2、電能質量監控
頻率監測
電壓監測
諧波監測
三相不平衡監測
智能采集終端運行狀況監測
無功補償投切遠程測控
3、異常報警
按產生的時間查詢
各種組合查詢
報警類型包括：
電壓越限報警
電流越限報警
功率因數越限報警
失壓防盜報警
缺相報警提示
4、智能經濟運行管理
根據業務需要提供面向變壓器的控制方式，管理并設置控制策略，提供數據分析，提供變壓器經濟運行建議。
1)配變監測分析。配電監測分析內容包括：
電壓合格率統計分析
日負荷曲線統計分析
配變監測信息日統計
配變監測信息月統計
配變功率因數統計
2)抄表數據。抄表數據主要有以下功能：
低壓電能量示值
線路電能量示值
重要設備電能量示值
需量分析
瞬時量分析
3)電量分析。電量分析功能主要包括：
各回路計量點電量
重點設備計量點電量
4)負荷管理。主要有以下功能：
重點設備監控
負荷分析
實時負荷監測
日負荷分析
月負荷分析
5)電能質量分析。主要有以下功能：
電壓合格率
諧波數據
供電可靠性
三相不平衡度分析
功率因數越限統計分析
實時負載率
負載率分析
6)異常用電分析告警。主要有以下功能：
異常用電分析
表計事件
低壓表計事件
終端事件
主站端事項
二、總體設計思路
采用470M無線及485通信相結合的傳輸技術將低壓進線、電容器溫度、400V低壓各用電回路的數據采集傳輸到網關，饋線末端網關通過無線方式或有線傳輸到智能監控云平臺，通過物聯網+云平臺融合數據采集、通信、監控、數據分析與挖掘、歷史事故數據庫對比、運維管理、資產管理等云計算技術，實現實時監控、環境管理、消防聯動、報警服務、曲線分析、報表服務外，新增加郵件服務、短信服務、WEB服務，資料管理服務，視頻監控服務等功能。任意地方都可以掌控系統實時狀態，支持同時多人查看數據，同時告警信息通過WEB、短信提醒相應的維護人員，做到緊急情況多通道數據下發，除此之外，針對現場存在的問題，提出了具體的解決方法。
物聯及平臺架構：
系統架構主要由感知層、傳輸層及應用層組成。
感知層主要完成信息的采集、處理和收集。即為配電房監控的各個數據采集單元，包括10KV開關柜、變壓器溫度、低壓配電柜電流電壓等電量數據等;
傳送層完成信息的傳送和處理，包括接入單元和接入網絡，接入單元為通信網關，接入網絡為有線寬帶、電力專用局域網或GPRS網絡等;
應用層為應用支撐平臺和應用服務系統，主要支持信息協同，共享和互通，如：云服務器，應用服務器，WEB服務器，短信服務器，移動終端軟件(手機、IPAD)，郵件服務器等。
三、具體方案實施
1.1 基本配置方案
基本配置方案主要實現動力部分10KV高壓進線、400V低壓進線及各用電回路全電量監測(電壓、電流、線纜及電容器溫度、電度、功率因數、諧波)等
監控的各個數據采集單元包括高/低壓進線無線采集模塊、無線三相采集模塊、多回路全電量采集模塊等;
主要安裝部分如下：
1、低壓配電房部分，由于原配電房低壓柜配有帶通訊功能的數字電表，并且已經引出后面端子 ，所以可以用485線把所有電表連起來，通過智能網關送到云服務器
如圖為中電的智能儀表，可以支持數據采集功能;
2、廠房的主要設備電力監控，采用我司的電量采集模塊，可以通過穿刺型電流互感器直接采集數據，通過智能網關送到云服務器
1.2基本配置方案系統框圖
1.3核心設備介紹
1.3.1、云通信網關
功能
云通信網關是平臺與現場采集層的紐帶，信息上傳下達轉換的關鍵元件。它將具備以下重要功能特性：
數據采集 支持多種規約接入，可配置化串口采集規約，現場快速接入各種智能RTU設備，主動收集采集層數據，并進行數據匯總。
數據轉換 根據配置上傳信息點表，網關根據數據順序重新組織字節排序，向平臺傳輸數據，且數據進行加密傳輸，同時，支持本地的UDP/TCP/SNMP等多種規約，可以由多個客戶端讀取。
斷網續傳 支持數據斷網續傳，配置SD存儲卡，網絡斷網，并不影響平臺對歷史數據的收集，網絡恢復后，陸續傳送歷史數據，補充數據庫。
邏輯聯動 支持XML格式的可編程邏輯條件輸出設置，通過與 或 等關系，進行復雜的本地化控制輸出，與平臺網絡無關，確保本地控制萬無一失。
遠程維護 支持授權設備進行遠程維護，可以對固件、通信配置、XML信息上傳定義、XML邏輯聯動策略等內容遠程設置，可減低現場人員出差概率。
1.3.2、無線采集模塊
.功能
采用LoRa 470Mhz無線傳輸/RS485技術+穿刺CT技術將低壓交流的電壓、電流、溫度等全電量參數上傳至采集終端。
電力參數監測：三相電壓(V)、三相電流(A)、溫度、頻率(Hz)、功率因數(φ)、有功功率(P)、無功功率(Q)、視在功率(S)、有功電能(KWh)、無功電能(KVarh)、視在電能(KVah)、31次諧波。
遙信功能：監測斷路器開關位置狀態、脫扣位置狀態。
遙控功能：通過通信可實現遠程控制斷路合閘、分閘。
保護告警功能：對欠壓、過壓、過負荷、漏電、斷路器脫扣等故障實時監測和告警，并可設置跳閘以切除故障。
故障錄波功能：捕捉瞬間故障時，電流波形，可以記錄2秒內的波形數據。
1.3.3、12路溫度采集模塊
12路溫度采集模塊基于成熟的嵌入式軟硬件平臺，具有實時性強、可靠性高的特點，采用高精度的進口溫度傳感器，提供12路溫度數據的實時采集，支持RS485接口，適合用于復雜惡劣的工業環境。
產品特點
★支持9～36V DC寬電壓輸入
★支持12路溫度數據的實時采集
★采用DS18B20數字溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高，反應靈敏
★傳感器與采集主機連線采用RJ11接口，方便施工接線和維護
★采集主機具備強大的接口驅動能力，傳感器線支持最大10米
★ Modbus-RTU標準協議，地址與波特率采用撥碼開關
★工業級設計，低功耗;模塊整體體積小，集成度高
★安裝簡單方便，支持螺絲孔固定或磁鐵吸附方式
1.3.4、電壓、電流等電量采集類
可以計算多路全電量(功率、功率因素、電度、頻率)等數據，成本低，安裝尺寸小。
功能特點
★具備27個通道的電壓、電流采集，通過DSP浮點計算出各通道的全電量數據，如電壓，電流，有功功率，功率因數，電度，相位，以及諧波等。
★ 2路DI輸入狀態檢測，1路DO狀態的控制
★ 2路 RS485隔離接口
★ 24V電源供電，低功耗，使用更安全
★工業級設計，低功耗，體積小，安裝方便
★ Modbus RTU協議，方便第三方系統接入
1.3.5、智能串口擴展模塊
通過各個主站請求指令的記憶，將不同請求指令進行存儲，最大效率在采集總線上進行輪詢，實時更新接收內存數據，模塊不改變任何數據內容，待主站請求的指令與輪詢的指令匹配時，模塊將對應的采集數據報文進行轉發。支持4個主站可以同時請求，模塊自主識別，轉發對應的報文內容。
串口擴展模塊通信架構圖
四、平臺展示(WEB展示端)
1、GIS地圖
報警列表：展示不同等級的報警信息(一般、嚴重、預警)
電子地圖：站點定位功能，可以精確定位到站點地理位置，提供詳細的地理信息及報警發生時間。
實時告警：如果產生告警，系統將自動彈出，并且在電子地圖與站點導航欄的按鈕響應變成紅色閃爍。
2、電能實時數據
各站點對應10KV、400V、直流、環境等不同等級設備進行劃分，顯示負荷、功率因數、電流、電壓、溫度、諧波含有量等實時數據，點擊支路名稱，將彈出詳細的支路數據信息，任何數據可根據實際需求進行自由配置。
400V一次系統圖展示：
3、信息分析
3.1 能耗分析
餅狀圖顯示各自定義負載(照明，空調，消防等)能耗總占比，負載總能耗排名及曲線形式呈現，餅狀圖顯示各負載對應支路能耗占比。
3.2趨勢分析
曲線展示自定義配置的變壓器溫度、電壓偏差、電流偏差、三相不平衡、諧波畸變率、功率因數、頻率偏差等數據并通過大數據分析提前預判未來的趨勢方向。
3.3報警統計
餅狀圖展示報警級別信息分類總占比，負載報警次數排行，并可按告警級別快速檢索報警信息并支持EXC格式導出數據。
3.4歷史曲線
按日、月周期查詢變壓器溫度、電壓偏差、電流偏差、三相不平衡、諧波畸變率、功率因數、頻率偏差等歷史數據，通過曲線形式展示。
3.5峰平谷
有效調節生產用電，合理避峰填谷用電。
3.6報表
支持實時數據報表和歷史數據(日報、月報、年報)等報表導出，報表格式自定義配置。
4、推送方式
4.1 微信推送
登陸后主頁 站點名稱 站點實時遙測數據
站點一次圖顯示 曲線圖(能耗等)
站點實時遙信數據 站點功能按鈕 告警推送
4.2 短信推送
系統根據配置信息關鍵字，實時告警，并將短信發送至訂閱者。
4.3 郵件推送
系統可以將關鍵數據按照用戶設定，在某一個時刻將數據EXCEL表格發送到指定的郵箱。如能耗電度數據等。
日報、月報、年報按定義發送。
五、具體實施步驟
1、技術方案準備
改造前需要準備好技改的圖紙，裝置說明書，等改造所需的所有技術資料。
1)、現場工作人員必須嚴格遵守《電業安全工作規程》和相關安全工作規定,進入工作現場必須戴好安全帽,著裝應符合規范。2)、各項工作在開展前，工作負責人應與工作成員作好危險點的分析，并在施工過程中注意加強相互監護。3)、工作負責人應在工作前詳細宣讀工作步驟,仔細交待安全措施的現場布置情況和停、帶電區域安全監督人應注意加強對危險點的監督和控制,工作班成員應相互關心,相互監督。4)、工作過程中若出現異常或事故情況，工作人員應立即停止工作等待總負責人的調動安排。
5)、選派的工作負責人應有較強的工作責任心和安全意識，并熟練地掌握所承擔的施工項目和質量標準。
6)、工作負責人要在開工前將人員分工，危險控制點及其控制措施予以詳細的交待。
7)、工作負責人在合同工作許可人檢查現場所在的安全措施正確完備后，方可在工作票上簽名 ，然后帶領工作班成員進入現場。
8)、每天現場施工結束后，要認真開好收工會，工作負責人對當天的工作做出總結。
9)、次日復工時，工作負責人需事先重新認真檢查安全措施，安全措施符合工作的要求后，方可工作。
10)、專職負責人不得從事其他工作。不得隨意變更現場安全措施，禁止穿越和擅自移動臨時遮攔。
11)、全部工作完畢，辦理工作終結手續前，工作負責人應對全部工作現場進行周密檢查，確保無遺漏問題。
12)、辦完工作終結手續后，作業人員嚴禁再觸及設備并全部撤離現場。
13)、電源終端應有剩余電流動作保護器，儀器外殼必須接地。
14)、加強現場監督發現不安全現象及時予以制止。15)、本次工作前，各相關專業與負責人應認真了解舊交流系統的接線及負荷情況，并認真學習新系統的說明書及相關技術，作好準備工作。
2、安全方案準備
工作現場各專業必須嚴格執行《電力安全工作規程》和現場安全措施。
1)、組織施工人員了解、熟悉所要安裝設備的技術要求。
2)、制定現場施工方案，嚴格按照設計圖紙進行安裝。
3)、安裝前應對設備進行檢查，首先檢查包裝箱有無破損和異常現象，開箱后應對照設備裝箱單檢查所有部件、附件和備件是否齊全。
4)、安裝前，查閱設備出廠資料，備品備件和工器具要準備充足并列出清單，班組準備好所需耗材及設備清單，并按此準備。
5)、安裝時要按制造廠的安裝使用說明書的規定進行，安裝前要徹底清理各零部件，嚴格按照工藝要求進行安裝。
6)、安裝施工中要精心操作，防止對設備造成任何損傷。
7)、接線時，一定要戴手套，扳手及螺絲刀等工具裸露部分需做好絕緣處理，避免短路、接地等。
8)、拆臨時接線做好記錄。
9)、每次使用萬用表前，應檢查萬用表的表筆絕緣情況，避免在測量過程中觸電。
10)、安裝模塊等，對照接線圖連接屏間接線，務必保證接線正確美觀。
11)、現場安裝調試記錄卡要仔細認真填寫，包括各種設備的名稱、型號、數量及出廠編號等要記錄清楚。
12)、改造工作過程中，如遇到異常情況，要及時向現場領導小組匯報。
3、主要設備清單
4、工具準備
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