智慧配電系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)園項目中的應(yīng)用

宮政偉 石征錦 周鳳莉

（1.沈陽安瑞信電氣有限公司，沈陽 110159；2.沈陽理工大學(xué) 自動化與電氣工程學(xué)院，沈陽 110159；3.沈陽翼源盟電器有限公司，沈陽 110033）

產(chǎn)業(yè)園是地方政府拉動企業(yè)經(jīng)濟(jì)、創(chuàng)建產(chǎn)業(yè)鏈條、完成資源整合的一種營商模式。目前，產(chǎn)業(yè)園在全國范圍內(nèi)推廣，備受當(dāng)?shù)仄髽I(yè)青睞，也扶持了當(dāng)?shù)匾淮笈行∑髽I(yè)，促進(jìn)了當(dāng)?shù)赜行?chuàng)業(yè)，解決了當(dāng)?shù)厝罕娋蜆I(yè)難等實際問題。然而，產(chǎn)業(yè)園本身存在很多安全問題、運維問題、節(jié)能問題、消防問題、物業(yè)服務(wù)問題以及差異化競爭問題等。通過采用智慧配電系統(tǒng)，可大大提升產(chǎn)業(yè)園內(nèi)的安全生產(chǎn)和日常維護(hù)人員的工作效率，有效減少企業(yè)的運維成本。

1 產(chǎn)業(yè)園用電現(xiàn)狀

園區(qū)內(nèi)企業(yè)較多，各企業(yè)辦公用電設(shè)備多，時常出現(xiàn)用電設(shè)備過載、漏電以及短路等現(xiàn)象。

（1）用電設(shè)備老舊，使用異常，出現(xiàn)線路短路故障；

（2）非常規(guī)用電，致使用電設(shè)備發(fā)生漏電、過載現(xiàn)象，導(dǎo)致跳閘、電人以及火災(zāi)等事故；

（3）企業(yè)辦公區(qū)域內(nèi)私自接線，導(dǎo)致線路負(fù)載增大，線路溫度升高，燒壞供電開關(guān)；

（4）在夜間無照明需求下，園區(qū)內(nèi)路燈照明、樓體輔助照明系統(tǒng)長時間開啟，造成電能浪費；

（5）樓內(nèi)公共區(qū)域照明、中央空調(diào)以及電梯等設(shè)備，在夜間或使用率低時大肆開啟，造成運行成本的浪費；

（6）餐飲專區(qū)、休閑大廳等公共區(qū)域用電設(shè)備全天滿負(fù)荷運行，易造成線路溫度過高、老化等問題。

2 智慧配電系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成及設(shè)計

智慧配電系統(tǒng)通過智能斷路器和智能網(wǎng)關(guān)組建局域網(wǎng)。通過對一級配電柜每個配電回路進(jìn)行電力監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，對二三級配電箱電源側(cè)進(jìn)行電力監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)可實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，遠(yuǎn)程控制設(shè)備，超限報警，主動預(yù)防事故、火災(zāi)發(fā)生，大數(shù)據(jù)分析管理，節(jié)約能耗等功能，為客戶提高配電系統(tǒng)的使用安全性，降低了日常維護(hù)和人員成本。智慧配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成分為站端控制層、前置通信層和現(xiàn)場間隔層。

2.1.1 站端控制層

園區(qū)內(nèi)配電室動環(huán)及抄表系統(tǒng)由監(jiān)控軟件、監(jiān)控計算機(jī)、打印機(jī)以及UPS電源等組成[1]。通過系統(tǒng)接口，不同權(quán)限的用戶可以從網(wǎng)頁瀏覽客戶端，查看到不同級別的數(shù)據(jù)信息。

2.1.2 前置通信層

完成現(xiàn)場設(shè)備與站端控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備和站端控制設(shè)備之間通信數(shù)據(jù)的上傳與下達(dá)。該層的核心設(shè)備是智能通信設(shè)備，可不依賴監(jiān)控系統(tǒng)控制主機(jī)獨立運行，具有通信數(shù)據(jù)采集、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)二次組態(tài)、總線轉(zhuǎn)換以及同時與多主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等功能，可達(dá)到信息資源共享的目的。

2.1.3 現(xiàn)場間隔層

現(xiàn)場間隔層指可直接采集現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，并具備數(shù)據(jù)上傳功能的智能設(shè)備，包括遠(yuǎn)傳智能控制器、智能開關(guān)等終端監(jiān)測設(shè)備。智能控制器、智能開關(guān)可獨立實現(xiàn)線路電量參數(shù)測量、線路溫度檢測、開關(guān)遠(yuǎn)程控制、設(shè)備故障報警以及遠(yuǎn)程通信等功能。一個設(shè)備出現(xiàn)故障時，其他設(shè)備不受影響，可正常運行。所有智能設(shè)備通過RS-485接口連接到前置通信層。

2.2 系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容

2.2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理是智慧配電系統(tǒng)安全檢測與智能設(shè)備運行的基礎(chǔ)。智慧配電系統(tǒng)可實現(xiàn)實時采集和分時采集智能開關(guān)的電流、電壓、漏電、電量、頻率以及溫度等電量參數(shù)和智能開關(guān)分合狀態(tài)[2]。智慧配電系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過實時處理后送往數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存與數(shù)據(jù)更新。通過對智能開關(guān)上傳數(shù)據(jù)的各功能閾值進(jìn)行對比和校驗，可為其他自控系統(tǒng)提供所需的管理功能信息。當(dāng)出現(xiàn)問題時，智慧配電系統(tǒng)可實現(xiàn)故障提前預(yù)警、故障定位等。一旦出現(xiàn)溫度過高、線路過載問題，系統(tǒng)將提前通知管理人員。管理人員可提前介入，以有效避免電氣火災(zāi)的發(fā)生。

2.2.2 操作控制

智慧配電系統(tǒng)將控制分為兩層[3]。第一層為云平臺（控制中心）集中控制方式，設(shè)置在監(jiān)控中心，管理人員可通過智慧配電系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制受控設(shè)備。此控制方式為主要控制方式，具有防止非檢修人員誤操作的功能。第二層控制為就地控制方式，由安裝在配電柜上的云控電量控制器面板按鈕進(jìn)行操作控制。該控制方式主要在開關(guān)設(shè)備修檢和現(xiàn)場調(diào)試時使用。兩種操作之間相互閉鎖，在同一時刻只有一種有效。

2.2.3 電能成本管理

智慧配電系統(tǒng)可自動進(jìn)行日、月、年及分時的電能統(tǒng)計，根據(jù)系統(tǒng)峰、谷、平時段設(shè)定，實現(xiàn)用電量小時、日、月、年分時計費的報表，同時具有識別主要耗能源、內(nèi)部成本考核、查看消耗模式以及控制用電高峰等功能。電能管理界面，如圖1所示。

圖1 電能管理界面

2.2.4 報警處理和歷史事件查詢

報警內(nèi)容包含智能開關(guān)各參數(shù)閾值的越限報警和開關(guān)分、合狀態(tài)報警。智慧配電系統(tǒng)自動推送故障信息畫面。智能開關(guān)跳閘畫面具有變色、閃爍、發(fā)出特殊的報警聲響等功能。報警聲響通過管理人員確認(rèn)后手動復(fù)位。根據(jù)不同的報警信息，可設(shè)置不同的報警聲音。

2.2.5 數(shù)據(jù)庫的建立與查詢

智慧配電系統(tǒng)通過實時采集來自各配電柜的用電信息和開關(guān)狀態(tài)，經(jīng)過處理后形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，并通過采集到的信息實時更新數(shù)據(jù)庫。

（1）系統(tǒng)可統(tǒng)計日、月、年的電量信息及該信息的上限值、下限值及平均值。

（2）系統(tǒng)可對所有歷史資料進(jìn)行日、月、年檢索，能夠定時對歷史資料庫中的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢和操作，并按照用戶的需求定期將所有歷史資料存盤。

（3）用戶可以通過召喚來顯示、打印在歷史資料庫中任意一個電量記錄的數(shù)據(jù)，其中包含日、月、年等報表。

3 結(jié)語

此次產(chǎn)業(yè)園智慧配電系統(tǒng)項目的改造達(dá)到了客戶的預(yù)期要求。采用智慧配電系統(tǒng)后，解決了存在的安全問題、運維問題和節(jié)能問題。安全方面，通過智能開關(guān)實時監(jiān)測用電線路的電流、電壓、漏電以及溫度，有效避免了電氣火災(zāi)的發(fā)生。運維方面，通過智慧配電系統(tǒng)減輕了物業(yè)人員的日常安全檢查、電費抄報等工作，實現(xiàn)了設(shè)備故障定位，為企業(yè)節(jié)約了大量的運維成本。節(jié)能方面，通過智慧配電系統(tǒng)對園區(qū)內(nèi)各用電區(qū)域的峰、谷、平電量進(jìn)行統(tǒng)計分析，可實現(xiàn)對低用電區(qū)域的適時斷電處理。