基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳統(tǒng)配電房智能化改造方案及應(yīng)用

喻金

（海鴻電氣有限公司，廣東 江門529328）

配電網(wǎng)絡(luò)為順應(yīng)社會(huì)快速發(fā)展，在新環(huán)境下提出了新的要求，過去單一的配電房因信息化技術(shù)不成熟，被迫采用人工值守監(jiān)控，甚至處于無(wú)監(jiān)控狀態(tài)，因而配電智能化技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展成為必然趨勢(shì)。

配電房智能化技術(shù)及應(yīng)用需要完成3個(gè)步驟：第一，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)配電房變壓器技術(shù)升級(jí)為智能化配電房；第二，智能設(shè)備與現(xiàn)今成熟的通信技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的實(shí)時(shí)監(jiān)控；第三，構(gòu)建云平臺(tái)后臺(tái)系統(tǒng)，為設(shè)備的可靠運(yùn)行、用戶的合理用電提供信息數(shù)據(jù)。

1 配電房智能化改造案例

1.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目名稱：英德地區(qū)某公司配電房。

項(xiàng)目配電房情況：該項(xiàng)目包括1#專用配電站和專用開關(guān)站2間配電房，配電房設(shè)備配置情況如表1所示。

表1 配電房設(shè)備配置情況

1.2 項(xiàng)目電房存在的問題

1.2.1 配電室內(nèi)低壓電路中總諧波超標(biāo)

由于諧波屬于專業(yè)的電力參數(shù)，一般巡檢不包括該項(xiàng)參數(shù)的檢查。從配電房現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來看，引起諧波超標(biāo)的原因是由于出線回路的負(fù)載中包含產(chǎn)生諧波的裝置（燒爐、變頻裝置）。盡管低壓補(bǔ)償柜中配置了低壓諧波抑制模塊，但效果不理想，電路中總諧波仍處于超標(biāo)狀態(tài)。

1.2.2 配電層內(nèi)低壓電路中平均功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)

從配電房現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來看，平均功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)有可能以下幾個(gè)方面的原因：電路中總諧波超標(biāo)，導(dǎo)致電容投切不上；單個(gè)電容容量配置不合理，小負(fù)荷時(shí)沒有合適容量的電容可以使用；補(bǔ)償電容器總?cè)萘坎蛔恪?/p>

1.2.3 配電設(shè)備管理人員不足

前4期配電房剛竣工，目前配有7名電工，但還有幾期配電房要投入建設(shè)，電工總數(shù)要14～15人才能滿足配電設(shè)備管理的需求。專業(yè)的電工需要具備電氣化技術(shù)知識(shí)和豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，平均工資4000元/月（市場(chǎng)行情），意味著新增人手會(huì)帶來人工成本的增加（按7 人計(jì)算，人工成本平均增加33.6 萬(wàn)元/年）。

1.2.4 用電量大，缺乏峰谷平用電量的規(guī)劃

公司用電量約3000 萬(wàn)kWh/年，屬于用電大戶，其中約80%的用電量均來自燒爐（約2400 萬(wàn)kWh/年，其中峰時(shí)用電約占30%，約720 萬(wàn)kWh/年）。若選擇了智能化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)所有燒爐的負(fù)荷情況，公司就可以結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間，制定更合理的用電規(guī)劃，如將1%～10%的峰時(shí)用電（約7.2 萬(wàn)～72 萬(wàn)kWh/年）移到平時(shí)用電，一年能節(jié)省約2.16 萬(wàn)～21.6 萬(wàn)元的電費(fèi)（英德地區(qū)峰時(shí)和平時(shí)的電價(jià)相差0.3元）。

1.2.5 按需求報(bào)裝容量費(fèi)缺乏大量數(shù)據(jù)支撐

目前基本容量費(fèi)的計(jì)算是基于人工抄表數(shù)據(jù)，然后估算最大需量值，由于抄表得到的數(shù)據(jù)不及時(shí)、不全面，所以估算的需量值容易出現(xiàn)過高或過低的情況，如果過高，公司將損失容量費(fèi)；過低則會(huì)導(dǎo)致雙倍罰款。

2 配電房智能化改造方案

2.1 配電房智能化改造依據(jù)

配電房智能化改造方案符合國(guó)家和地方的法律法規(guī)，按照ISO 9001質(zhì)量保證體系的要求組織生產(chǎn)和提供技術(shù)服務(wù)，執(zhí)行最新版本的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)范，符合環(huán)保要求。

2.2 方案概述

智能化升級(jí)改造方案，配電房智能化改造構(gòu)架圖如圖1 所示，將配電室設(shè)備遠(yuǎn)程連接到云平臺(tái)系統(tǒng)，相關(guān)人員可以通過手機(jī)或電腦隨時(shí)隨地查看配電房?jī)?nèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史趨勢(shì)、定期報(bào)表等。當(dāng)配電房設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)隱患時(shí)（如諧波超標(biāo)，平均功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)等），系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)自動(dòng)通過網(wǎng)頁(yè)彈窗告警、微信告警、手機(jī)短信、撥打相關(guān)人員電話的形式將報(bào)警信息傳達(dá)到相關(guān)人員（也可自由選擇不同的告警形式），實(shí)現(xiàn)故障提前預(yù)警，及時(shí)提供預(yù)防措施，保障配電房設(shè)備安全可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

圖1 配電房智能化改造構(gòu)架圖

2.3 方案配置

在原有配置上新增智能溫控器3 臺(tái)（變壓器用），增加低壓出線柜智能儀表39臺(tái)。

2.3.1 實(shí)現(xiàn)的功能

監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

2.3.2 配電房智能化升級(jí)改造解決的問題

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)線柜和所有出線柜諧波，如果諧波超標(biāo)，會(huì)第一時(shí)間通知相關(guān)負(fù)責(zé)人及時(shí)處理，解決了由于沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理諧波超標(biāo)而引起的設(shè)備安全隱患。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)進(jìn)線柜和所有出線柜的功率因數(shù)，如果平均功率因數(shù)低于0.9或大于1，會(huì)第一時(shí)間通知相關(guān)負(fù)責(zé)人，解決了由于沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理平均功率因數(shù)過低或過高，而導(dǎo)致供電罰款的問題。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓柜、變壓器和低壓進(jìn)線柜及出線柜的數(shù)據(jù)，解決人工抄表的效率低，不夠完善的問題。同時(shí)為用電最大需量的決策提供數(shù)據(jù)支撐。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燒爐的負(fù)荷情況，同時(shí)結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃，合理地將峰時(shí)用電移到平時(shí)或谷時(shí)用電，最大程度地降低企業(yè)電費(fèi)。此外，基于監(jiān)測(cè)到的負(fù)荷數(shù)據(jù)，可提供用電合理性分析月報(bào)表，提出一些用電規(guī)劃方面的參考建議。

監(jiān)測(cè)所有出線設(shè)備用電情況，結(jié)合生產(chǎn)時(shí)間安排，可監(jiān)測(cè)到所有設(shè)備是否做到“人走關(guān)電源”，確保用電安全

2.3.3 用戶效益

通過智能化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電室內(nèi)高壓柜、變壓器和低壓進(jìn)線柜、低壓出線柜設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。

直接效益：實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)燒爐的用電和安全情況，能采集燒爐實(shí)時(shí)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃，用戶可有效平衡谷峰平時(shí)用電規(guī)劃。目前燒爐部分的峰時(shí)用電占總用電量的30%（約720 萬(wàn)kWh/年），只要將峰時(shí)用電的1%～10%（約7.2萬(wàn)～72萬(wàn)kWh/年）移到平時(shí)用電，一年能節(jié)省約2.16萬(wàn)～21.6 萬(wàn)元的電費(fèi)（英德地區(qū)峰時(shí)和谷時(shí)的電價(jià)相差0.3 元）。起碼減少專業(yè)電工人員4 人，按平均工資4000 元/月計(jì)算，每年節(jié)省電工人員費(fèi)用19.2 萬(wàn)元。可避免因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)平均功率因數(shù)超標(biāo)的供電罰款，甚至可達(dá)到功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)，直接減少電費(fèi)。

間接效益：解決了由于沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理諧波超標(biāo)而引起的設(shè)備安全隱患，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。針對(duì)配電室設(shè)備的不同問題，可定制專業(yè)的解決方案，為設(shè)備的安全可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。監(jiān)測(cè)所有出線回路的用電數(shù)據(jù)，定期提供用電分析報(bào)表，從管理出發(fā)，節(jié)約電能。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過配電房智能化升級(jí)改造，不但解決了未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理諧波不合理、平均功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)、為用電最大需量的決策提供數(shù)據(jù)支撐；還能合理地將部分燒爐用電“移峰填平”、監(jiān)測(cè)出線設(shè)備“人走關(guān)電源”，最大程度地降低企業(yè)電費(fèi)。投資回報(bào)期不多于5.5個(gè)月。