變配電室智能運維系統(一種基于物聯網的電房智能配電運維系統方案)

概述

配電室智能運維系統（Intelligent Operation and Maintenance System for Distribution Rooms, IOMS）是一種利用現代信息技術、大數據和云計算技術，對配電室內電氣設備、能耗計量采集及用電環境進行全面監測和管理的系統。IOMS通過實時監測和數據分析，實現對配電設備的“數字化、網絡化、智能化”管理和維護，有效提高配電系統的運行安全性和能效管理水平。隨著云計算、大數據、人工智能領域的快速發展，數據中心行業也進入了快速發展的階段，而數據中心也正朝著大型化、高密度、綠色環保、模塊化方向演變。為適應這一發展趨勢，IOMS成為解決數據中心內供配電發展的一種新方式。

背景

目前，商業樓宇、工業園區等都是用電大戶，能耗較高。配電房內的電氣運行維護通常由傳統的人工巡檢方式進行，但由于運維人員的專業能力和檢測手段有限，配電房內電氣設備的異常情況往往無法及時發現。即使在配置了綜自系統的配電房內，由于測量設備監測范圍的局限性，對于開關柜及變壓器運行過程中的安全隱患也無法預警和干預。隨著傳感器技術和現代信息技術的發展，智能配電運維系統通過對配電室內電氣設備、能耗計量采集及用電環境的全面監測，利用大數據、云計算和互聯網技術對配電室設備進行遠程智能監測服務，實現了對設備運行狀態和用電負荷的實時監測和管理。

目標要求

為了適應配電房運維的現代化需求，提出以下目標要求：

1. 整體智能托管：目前采用傳統運維模式，處置能力不強，希望實現整體智能托管，提高運維效率。

2. 專業維保團隊支持：維修電工技能水平不足，希望能有專業性更強的維保團隊支持。

3. 提高電力安全運行水平：希望通過物聯網+云計算手段，提高企業電力安全運行的整體水平。

4. 能源系統管控：對電費支出有嚴格考核，希望通過能源系統進行管控，優化能源使用。

5. 提高設備安全性和可靠性：預防設備故障發生用電事故，提高設備的安全性和可靠性。

6. 降低維保成本：目前維保成本較高，希望有所降低。

7. 電量集抄系統：用戶較多，希望增加電量集抄系統，做到電費收支平衡。

8. 不停電檢測手段：因停電困難的設備和區域，提供不停電檢測手段。

標準與規范

IOMS的建設需要遵循以下標準和規范：

1. GB 2423.10-89 電工電子產品基本環境試驗規程

2. GB 26860-2011 電力安全工作規程

3. GB 31989-2015 高壓電力用戶用電安全規范

4. GL/T 596-2005 電力設備預防性試驗規程

5. GB 50150 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準

6. DL/T 860 變電站通信網絡和系統

項目建設方案

1. 系統架構

IOMS配電室智能運維系統采用站云端一體化平臺架構，將電力用戶所屬高、低壓變電所的實時運行參數及狀態傳送至云數據平臺。用戶可以通過WEB或手機APP訪問變電所內的數據，數據平臺同時導入電力安全運行管理流程及運行規范，對變電所內設備運行異常及時預警，并結合電力用戶駐站值班人員及區域線下服務人員提供現場服務或技術支持。實現變電所的無人值守或者少人值守，對配電運營情況進行實時監控、運營數據的分析和故障信息的報警提示，最終達到安全可靠、集中監控、定期巡檢、現場缺陷處置、事故搶修、定期預防性試驗的電力智能運維管理模式。

2. 智能化改造內容

1. 高壓配電房

• 電能參數和開關狀態數據采集：對高壓多路進線的電能參數和開關狀態進行數據采集。

• 繼電保護裝置數據采集：對高壓各回路的繼電保護裝置進行數據采集。

• 環境參數數據采集：對開關站內環境參數進行數據采集。

2. 低壓配電房

• 電能參數和開關狀態數據采集：對高壓總進線、變壓器總出線、低壓各出線的電能參數和開關狀態進行數據采集。

• 無功補償控制器數據采集：對無功補償控制器進行數據采集。

• 變壓器溫控裝置數據采集：對變壓器溫控裝置進行數據采集。

• 環境參數數據采集：對配電房環境參數進行數據采集。

• 監測儀表和電流互感器更換或加裝：根據現場實際情況更換或加裝監測儀表和電流互感器。

3. 通信方式選擇

• 配電站室內通信：能源信息基站到配電柜內各種電力監測儀表的通信方式，優先選擇RS485布線，在條件不允許時采用無線方式。

• 配電站室外通信：能源信息基站與云平臺的上行通信方式優先接入企業內部局域網，在條件不允許時采用4G無線公網的方式。

4. 采集和監測的數據指標

• 電量參數：有功電量、有功電度、無功電量、無功電度、峰谷平電量等。

• 電力參數：相電壓、線電壓、相電流、線電流、有功功率、無功功率、需量、功率因數、頻率等。

• 電能質量參數：諧波電壓（2-32次）、諧波電流（2-32次）、三相不平衡度、電壓偏差、頻率偏差、零線電流等。

• 用電異常事件：過流、過壓、短路、失壓、缺相、跳閘、溫升、停電等。

• 配電房環境參數：溫度、濕度等。

5. 智能配電監控系統結構圖

通過網關，把客戶配電房現場的微機保護、智能電表、計量表、攝像頭、傳感器等硬件數據，通過符合國標電網標準的數據協議，連接到專門的網關模塊，完成現場的數據采集，并在變電所構建一個本地化的數據庫系統。同時，實時把數據通過5G/4G上傳數據到私有云平臺，通過云化軟件完成各種數據的整理、挖掘、預判，把云計算、物聯網、大數據與“互聯網+”服務理念相結合，打造配電智能電網運維云平臺和電力物聯網解決方案。通過易擴展、快響應、短延時的特點，為電力配電提供高效的配電數據采集管理、實時運行監控、專家數據分析、APP移動管理，并出具自動化分析報告、統計報表，及時、準確、高效地響應用戶對數據的分析統計和運維分析報告。

系統優勢

1. 提高安全性：IOMS能夠實時監測電氣設備的運行狀態，及時發現和處理潛在的安全隱患，有效提高配電系統的運行安全性。

2. 降低能耗：通過實時監測和數據分析，IOMS可以幫助管理人員優化設備的運行狀態，降低能耗，提高能效管理水平。

3. 提高生產效率：IOMS能夠及時發現和處理潛在的電氣問題，減少因設備故障導致的生產中斷，提高生產效率。

4. 降低維護成本：IOMS能夠實時監測電氣設備的運行狀態，及時發現和處理潛在的電氣問題，減少設備的維修和更換頻率，降低維護成本。

5. 適應性強：IOMS適用于各種工業和商業場景，能夠克服安裝復雜環境的影響，實現電氣設備的實時在線監控。

6. 遠程管理：用戶可以通過WEB或手機APP遠程訪問和管理配電系統，實現無人值守或少人值守，提高管理效率。

成功案例

1. 某大型商業綜合體

某大型商業綜合體在配電房內安裝了IOMS，實現了對電氣設備的實時監測和管理。通過系統的實時監測和預警功能，綜合體及時發現和處理了多起潛在的電氣問題，避免了重大安全事故的發生。此外，通過數據分析，綜合體優化了設備的運行狀態，降低了能耗，提高了生產效率。

2. 某工業園區

某工業園區在多個配電房內安裝了IOMS，實現了對電氣設備的全面監測和管理。通過系統的實時監測和預警功能，園區及時發現和處理了多起潛在的電氣問題，避免了設備故障導致的生產中斷。此外，通過數據分析，園區優化了設備的運行狀態，降低了能耗，提高了生產效率。

結論

配電室智能運維系統作為一種先進的電氣設備管理和維護技術，具有實時監測、遠程管理、數據分析、降低能耗、提高生產效率等優勢。通過實時監測和預警，IOMS能夠有效提高電氣設備的運行安全性和能效管理水平，降低維護成本。隨著物聯網和云計算技術的不斷發展，IOMS將在未來的配電管理中發揮更加重要的作用，為企業的安全生產和可持續發展提供有力支持。