基于用電信息采集通道的智能總保系統(tǒng)研究與應用

四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司 唐冬來 王 嬛 周永靜

基于用電信息采集通道的智能總保系統(tǒng)研究與應用

四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司 唐冬來 王 嬛 周永靜

基于國家電網(wǎng)公司智能總保（剩余電流動作短路器）管理方向，結(jié)合用電信息采集通道、智能剩余電流監(jiān)測技術(shù)，提出基于用電采集通道的智能總保系統(tǒng)研究與應用，以信息化支撐剩余電流動作斷路器管理，提高工作效率和工作質(zhì)量，從而達到提高運檢精益化管理水平的目標。本文首先簡述了基于用電采集通道的智能總保系統(tǒng)由用電信息采集集中器4G模塊、智能總保和智能總保系統(tǒng)三部分構(gòu)成。智能總保實時監(jiān)測配電臺區(qū)380V線路的三相電壓、三相電流、漏電流、功率因數(shù)數(shù)據(jù)，通過485接口將數(shù)據(jù)傳輸至用電信息采集集中器4G模塊，4G模塊設(shè)置雙IP通過原有用電信息采集APN通道將數(shù)據(jù)傳回智能總保系統(tǒng)。然后介紹了系統(tǒng)建設(shè)及應用中的關(guān)鍵點，最后展望系統(tǒng)擴展對相關(guān)業(yè)務的支撐，旨在探討電力行業(yè)應用智能總保設(shè)備提供參考。

智能總保設(shè)備；用電信息采集集中器4G模塊；智能總保系統(tǒng)

1 引言

在國家電網(wǎng)公司“智能堅強電網(wǎng)”建設(shè)號召下，各地電力公司根據(jù)實際建設(shè)情況進行電網(wǎng)智能化建設(shè)，同時進行相關(guān)項目的科研或?qū)嵱没ㄔO(shè)，目前高壓主網(wǎng)部分已經(jīng)完成較完整的智能化研究工作，實現(xiàn)了較高程度的智能化管理和生產(chǎn)；中壓配網(wǎng)的城市配電網(wǎng)部分的智能化研究較為深入，大大提高了配網(wǎng)智能化水平和用電可靠性；農(nóng)網(wǎng)作為電網(wǎng)的組成部分，直接承擔著電網(wǎng)大部分地區(qū)的用電，因其地域廣、地理情況復雜、用戶分散等特點，造成智能化管理實現(xiàn)困難，提高農(nóng)網(wǎng)的低壓用電的可靠性和智能化管理水平對建設(shè)“智能堅強電網(wǎng)”卻是非常重要的，為提高整個電網(wǎng)的用電可靠性和智能化管理水平，縮短農(nóng)網(wǎng)故障處理時間，進一步提高用戶的用電的滿意度，如何智能化管理農(nóng)網(wǎng)低壓用電成為當前需要研究的重點內(nèi)容。

根據(jù)對農(nóng)網(wǎng)低壓端中的故障情況及形成原因的研究發(fā)現(xiàn)，對配網(wǎng)公用配變低壓端的電壓、電流及開關(guān)置位情況等信息進行監(jiān)控，可實現(xiàn)對農(nóng)網(wǎng)低壓用電質(zhì)量的實時監(jiān)控，并且可以根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)快速的判斷故障點及影響范圍，結(jié)合智能化開關(guān)控制功能，將可縮小故障影響范圍，大大縮短故障處理時間，提高農(nóng)網(wǎng)用電可靠性。

基于這些需求，迫切需要研發(fā)智能總保系統(tǒng)，采用剩余電流監(jiān)測技術(shù)和用電信息采集集中器4G模塊通信技術(shù)，實現(xiàn)剩余電流監(jiān)測，為農(nóng)村電網(wǎng)管理工作提供技術(shù)支持，從而提升電網(wǎng)企業(yè)的運維檢修的管理水平。

2 系統(tǒng)概述

在現(xiàn)有的用電信息采集系統(tǒng)中低壓智能化抄表基礎(chǔ)上，通過安裝新型智能化的綜合配電箱，并更換用電信息采集GPRS通信模塊，實現(xiàn)對現(xiàn)有的低壓抄表的監(jiān)控數(shù)據(jù)的擴充，并對監(jiān)控數(shù)據(jù)繼續(xù)深化挖掘和研究，著重解決幾個重要指標的實時監(jiān)控：電壓電流的三相不平衡監(jiān)控、零相電流監(jiān)控、漏電電流監(jiān)控、漏電保護情況、支線開關(guān)狀態(tài)等。實現(xiàn)這幾個關(guān)鍵指標的監(jiān)控對配網(wǎng)生產(chǎn)應用非常重要，通過對這些關(guān)鍵指標的監(jiān)控和分析，可以用大大縮短故障處理時間，提高農(nóng)網(wǎng)用電可靠性，將對配電網(wǎng)智能電網(wǎng)建設(shè)和應用推廣起到巨大的推動作用。研究由可用電信息采集集中器4G模塊、智能總保和智能總保系統(tǒng)三部分構(gòu)成三部分構(gòu)成（如圖1）。

圖1 智能總保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

圖2 用電信息采集集中器4 G模塊示意圖

2.1 用電信息采集集中器4 G模塊

用電信息采集集中器4G模塊由數(shù)據(jù)4G單元、485接口單元、LORA無線通信單元構(gòu)成（如圖2）。

4G單元。在4G中設(shè)置雙主站IP，通過4G模塊與用采主站和智能總保系統(tǒng)通信，透傳用采數(shù)據(jù)與漏保數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)不影響用電信息采通道數(shù)據(jù)傳輸，傳輸使用2G/3G/4G信號自適應模式，信號覆蓋區(qū)域廣。

485接口單元。提供兩路485接口，一路連接本地智能總保，可實現(xiàn)多個智能總保設(shè)備的數(shù)據(jù)接入，另一路連接測溫、三相不平衡、無功補償?shù)葦U展設(shè)備接入，實現(xiàn)多種類型的配電臺區(qū)數(shù)據(jù)接入，以滿足智能臺區(qū)建設(shè)要求。

LORA無線通信單元。LORA無線技術(shù)，具備遠距離低速無線通訊的功能，無線傳輸距離達1千米，穿透能力強。采用LORA技術(shù)，實現(xiàn)中保（二級漏電保護器）監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線接入。

2.2 智能總保

智能總保是集漏電繼電器、交流接觸器、漏電斷路器為一體的保護裝置，是配網(wǎng)三級漏電保護體系的重要組成部分，與傳統(tǒng)漏保相比，增加了實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)信息、漏電保護故障定位、漏電保護故障預判及告警、智能總保開關(guān)聯(lián)動分析和智能總保狀態(tài)可視化等功能。通過智能總保及監(jiān)控平臺對現(xiàn)場情況的實時掌控，提高供電可靠性及客戶滿意度。

智能總保具有功能點具體包括：1）具有短路、過載、欠壓、缺相、斷零、漏電保護及自動重合閘功能；2）能夠?qū)崟r顯示漏電電流，三相負荷，電源電壓等；3）漏電值手動可調(diào)或自動跟蹤線路漏電值而自動調(diào)節(jié)；4）可按線路負荷情況調(diào)節(jié)過流保護值；5）跳閘后可以自動顯示跳閘原因及故障電流；6）可以貯存歷史跳閘原因及故障電流；7）內(nèi)置485通訊接口，可實現(xiàn)遠程遙控、遙測、遙信功能。

2.3 智能總保系統(tǒng)

智能總保系統(tǒng)實現(xiàn)綜合控制箱（JP柜）的智能總保信息采集上傳，實現(xiàn)智能總保信息的接入、監(jiān)測和分析功能。實現(xiàn)智能總保設(shè)備的資產(chǎn)管理、裝接管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、運行管理、異常分析、統(tǒng)計報表等功能，同時通過與配網(wǎng)生產(chǎn)搶修指揮平臺、低壓GIS、95598等系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)臺區(qū)的故障定位、停電影響范圍分析等業(yè)務應用，通過多個指標的綜合分析，協(xié)助維護班組縮短檢修時間，避免因發(fā)現(xiàn)延誤導致故障停電范圍擴大、設(shè)備大規(guī)模搶修的高成本損耗，實現(xiàn)安全生產(chǎn)有保障、提高投入產(chǎn)出比的雙重收益。

根據(jù)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗，全省集中部署系統(tǒng)數(shù)據(jù)壓力大，數(shù)據(jù)查詢耗時長，不利于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。建議分兩級部署，省公司部署主站，負責基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、報表等管理，地市公司部署子站，用于該地區(qū)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計，從而提高數(shù)據(jù)查詢速度。

圖3 智能總保系統(tǒng)部署圖

省公司主站負責設(shè)備信息等靜態(tài)數(shù)據(jù)管理，并同步到地市公司子站；負責報表統(tǒng)計，采用數(shù)據(jù)倉庫存儲地市公司監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于一致性考核；負責與配網(wǎng)搶修平臺的接口。地市公司子站，用于對本地區(qū)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、分析，用于異常流程的閉環(huán)處理。

3 系統(tǒng)建設(shè)應用關(guān)鍵點

3.1 全面監(jiān)控配電網(wǎng)漏電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)安全事故的事前預警

智能總保設(shè)備實時采集并回傳三相電壓、三相電流、漏電流等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可實現(xiàn)對配電臺區(qū)漏電的實時監(jiān)控，為生產(chǎn)過程的實時監(jiān)督提供了有效手段，對于規(guī)范管理流程、增強安全意識、預防安全事故、落實安全管理制度等具有重要意義，也有助于第一時間掌握施工現(xiàn)場的具體情況，及時發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，實現(xiàn)漏電故障、缺陷的事前預警。

3.2 閉環(huán)管理配電網(wǎng)檢修工作，固化作業(yè)流程

根據(jù)實時監(jiān)控信息，可充分結(jié)合作業(yè)實際情況，通過短信通知、檢修完成反饋等多種方式進行配電網(wǎng)檢修工作閉環(huán)管理，調(diào)整現(xiàn)有工作方式，形成優(yōu)化后的業(yè)務流程并加以固化。有效避免因配電網(wǎng)故障處理延遲造成的經(jīng)濟損失，確保電力檢修作業(yè)的安全、正確和高效，實現(xiàn)從被動搶修到主動搶修的轉(zhuǎn)變。

3.3 注重數(shù)據(jù)記錄和智能分析，輔助運檢管理決策

對整個監(jiān)控數(shù)據(jù)和檢修過程的數(shù)據(jù)進行本地和大數(shù)據(jù)平臺的記錄，可作為今后生產(chǎn)作業(yè)的經(jīng)驗和參考、為今后的生產(chǎn)指揮和管理提供決策依據(jù)，為事故分析提供客觀材料。依托大數(shù)據(jù)處理，可對作業(yè)數(shù)據(jù)進行智能分析，形成故障多發(fā)點預測、故障發(fā)生時間分布規(guī)律、電力故障處理經(jīng)驗等方面的信息。

4 系統(tǒng)應用展望

智能總保設(shè)備和配套的系統(tǒng)為電力漏電管理提供有效的監(jiān)督和指導手段，依托該系統(tǒng)實現(xiàn)事前可預警、事中可指導、事后可回顧分析；對規(guī)范和優(yōu)化作業(yè)流程、增強漏電意識、預防漏電事故、落實生產(chǎn)管理制度等發(fā)揮促進作用；為漏電指揮決策提供豐富的手段和科學的依據(jù)。

在經(jīng)濟效益方面，通過農(nóng)網(wǎng)低壓剩余電流監(jiān)測保護系統(tǒng)可實時獲取農(nóng)網(wǎng)配變分支線路運行的各種參數(shù)與現(xiàn)場運行情況，結(jié)合設(shè)備標準參數(shù)輔助分析設(shè)備的運行狀況，預測事故設(shè)備，將能有效減少故障的發(fā)生率，一旦發(fā)生故障異常也可自動檢測與報警，為維護班組搶修提供指導與幫助，做到盡早發(fā)現(xiàn)并縮短試驗搶修的時間，提高電力系統(tǒng)的可靠性，降低線損，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益；通過與監(jiān)測設(shè)備進行實時通信，將設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)快速、安全、有效的傳輸?shù)接脩裘媲埃瑸橛脩魶Q策提供必不可少的依據(jù)，大大挽回了電網(wǎng)由于故障帶來的不必要的經(jīng)濟損失。系統(tǒng)投入運行后，可降低設(shè)備故障檢修率，減少停電時戶數(shù)，提高農(nóng)網(wǎng)臺區(qū)安全運行水平，提高電網(wǎng)搶修效率，增強農(nóng)網(wǎng)可靠供電能力，為企業(yè)多售電力提供有力保障，提升經(jīng)濟效益。

在社會效益方面，農(nóng)網(wǎng)設(shè)備具有量多面廣，接線復雜、設(shè)備變動頻繁，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信息量非常龐大等特點。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，人們對供電可靠性、電能質(zhì)量和服務質(zhì)量提出了越來越高的要求。系統(tǒng)的投運將大大提高農(nóng)網(wǎng)用電故障可預測性、預防性，設(shè)備運行參數(shù)發(fā)生異常時可自動提示與報警，避免以往故障發(fā)生必須由巡檢人員或用電用戶撥打95598反饋才發(fā)現(xiàn)造成搶修延誤，極大提高供電設(shè)備正常工作周期和穩(wěn)定性，降低斷電時間與頻率，從而增強農(nóng)網(wǎng)運行可靠性，減少農(nóng)網(wǎng)停電事故發(fā)生，滿足現(xiàn)代社會對供電可靠性的需求，顯著提高電力企業(yè)社會形象。

5 結(jié)論

智能總保系統(tǒng)是國家電網(wǎng)公司運維檢修管理目標的具體落實，在經(jīng)歷“普通漏電保護器”、“智能漏電保護器”等漏電監(jiān)控技術(shù)發(fā)展后，國家電網(wǎng)公司運維檢修管理已經(jīng)邁上新臺階。智能總保系統(tǒng)，需要結(jié)合規(guī)章制度循序漸進，結(jié)合GPRS、4G、LORA無線通信、遠程測量、遠程控制等技術(shù)的應用，轉(zhuǎn)變工作方式，優(yōu)化管理流程，達到提高工作效率的目的，進一步加強信息化對運維檢修管理的支撐力度。

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唐冬來（1980—），男，大學本科，工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、管理咨詢、電網(wǎng)信息化等領(lǐng)域的研究。

王嬛（1969—），女，工學碩士，高級工程師，主要從事電網(wǎng)信息化，電網(wǎng)規(guī)劃等領(lǐng)域的研究。

周永靜（1979—），女，工學碩士，工程師，管理咨詢、電網(wǎng)信息化等領(lǐng)域的研究。