安科瑞 繆凱倫 陳聰

摘要：為了解決酒業廠區多，高低壓供配電設備過于分散，用電信息采集難、維修困難、管理難等問題，采用智慧配電系統，實現對酒業廠區內供配設備、供電線路的實時在線監控，電量分時計量和累計計算。此外，通過采用智能開關實現對廠區內特殊設備的實時在線監控和分合控制，從而實現酒業整個廠區的智能化管理。

關鍵詞：智慧配電系統；配電室綜合監控系統

0.前言

新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起。工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，日益成為新工業革命的關鍵支撐和深化“互聯網+制造業"的重要基石，對未來工業發展產生了、深層次以及革命性影響。國務院印發《國務院關于深化“互聯網+制造業"發展工業互聯網的指導意見》，四川省人民政府辦公廳印發《四川省人民政府關于深化“互聯網+制造業"發展工業互聯網的實施意見》。在這樣的背景下，某酒業為響應國家關于建設工業互聯網的號召，向“兩化融合"“*制造業"邁進。現階段需解決企業能源系統監管疏松、能源數據利用率低、企業高低壓配電房仍設有專人值守、用能數據仍然靠人工抄表完成、難以開展成本核算以及人力成本高等問題，實現精細化能源管理。  

1.通過智慧配電改造實現

1.1 實現配電房無人值守

實時監控企業配電設備用能情況，以便實時診斷設備運行狀況。

1.2 實現遠程抄錄計量表計數據

分析企業的用能情況，幫助其進行成本核算，提供員工績效考核數據依據。

1.3 實現配電設備的物聯管理，挖掘數據價值，提升數據處理效率

提高企業對能源的現代化管理水平，使企業用能更加安全、高效和經濟，最終解決傳統用能管理粗放問題，實現精益化管理，在保障企業用能安全的同時降低企業用能成本，創造經濟價值。

2 項目概況

該酒業分為3個廠區。第一廠區配備有一臺容量1000kVA和一臺容量500 kVA的變壓器,皆為干式變壓器，其中500kVA的目前停用。第二廠區配備有一臺1600kVA的干式變壓器，

供給整個廠區的生產生活用電。整體設計體量較大，現場勘察變壓器處于低負載運行狀態，已按照當地電力局規范采取需量繳費，但缺少實時數據監控合理管控基本電費繳費措施。 第三廠區配備有兩臺1600 kVA 的干式變壓器供給生產用電，其中一臺目前已暫時停用，還有一臺1250kVA的干式變壓器供給生活用電。第三廠區配電房設備是老式陳舊設備且沒有 485及其他通信接口，企業需要做配電房無人值守，因此需要在高低壓柜內安裝智能電表及配套采集設備，做到二級采集。

3 項目實施

第一廠區和第二廠區的配電房設備都是新式設備，各配電柜上儀表均帶有RS-485通信接口。通過RS-485通信接口，可將儀表數據接入我方數據采集器，通過智能網關將采集到

的數據上傳至云平臺。將3個廠區內特殊設備的斷路器更換為智能塑殼斷路器，可實現中控室和云平臺實時監控設備的供電情況和運行狀態，并實現中控室和云平臺智能塑殼斷路器遠程分合控制。

4 系統組成及相關功能

4.1 數據采集層

通過智能儀表完成電流、電壓、電量以及功率因數等電量參數的采集工作。通過智能塑殼斷路器實現所控回路的電流、電壓、溫度、漏電、電量以及功率因數等用電信息的采集[1]。

4.2 數據通信層

將智能儀表和智能塑殼斷路器采集到的電量信息和設備運行數據通過智能電網傳輸至云平臺。通常采用互聯網、4G設備進行配電監控數據的實時傳輸。

4.3 系統性能

智慧配電系統具有管理的*性，可幫助客戶實現利益，實現綜合能源利用、資產管理、運營管理[2]。它可以從企業用電痛點出發，解決客戶電能綜合管理問題。系統可實現故障預警、故障設備定位、電量峰谷平統計、值班管理、巡視管理以及搶修管理等運維流程過程工單的管控。

4.4 系統的穩定持續性

系統能夠實現24h持續可用，可在選定時間內進行系統維護。數據刷新周期短，速度快。支持無限期pB級別數據儲存，數據刷新頻率10s[3]。系統能夠保證在高負荷狀態下能提供不間斷的可靠服務，運行穩定，不存在內存泄露情況。

4.5 系統的擴容功能

智慧配電系統具備良好的功能擴展性。系統功能模塊擴展不會影響現有功能和結構，支持工廠能耗系統無縫對接和分布式能源系統接入。

4.6 提供運行監控功能

針對酒業情況，系統的運行功能可監控3個廠區變壓器。高低壓配電室各個監測點進行監控，實現配電房無人值守，細節化、立體化數據監管，助力企業高效管理，參與國家工業互聯網進程，向“兩化融合"邁進。

4.7 設備巡視

設備巡視具有巡視周期設定、巡視任務單、巡視報告、人員巡視情況、用電單位巡視情況等功能。巡視周期設定能對不同的用電單位設定對應的工作人員，并對不同的巡視周期進行查詢。

4.8 提供搶修管理功能

依據存在的故障情況，派發搶修工單，編輯用電單位、工單編號、業務來源、緊急程度等各項具體內容。依據搶修工單，工作人員完成對應的搶修任務，將過程信息完善記錄歸檔，也便于工作考核。

4.9 用電分析功能

對于酒業對配電房無人值守、數據分析和價值利用、企業能源工業互聯網基礎建設的需求，平臺的統計分析功能*所需。平臺統計分析功能包括用電結構分析、用電數據分析、用電優化建議、運維工作報告和設備統計。

4.10 單位電量統計

可以選擇用電單位、時間間隔、日期以及統計方式查詢廠區的電量統計結果，根據各地供電售價目錄進行測算，體現數據的經濟價值。也可從數據展示中看出各時段用戶的用電結構，分析用戶生產規律。

4.11 設備電量統計

可以查詢每一個設備的用電情況，分析該設備各時段占比以及平均電價。

5. 安科瑞Acrel-2000E配電室綜合監控系統

一、系統研發背景及簡介

配電室綜合監控是整個電能管理系統中的一個重要環節。目前，配電室一般都采取無人值守，定時巡查制度，這樣既浪費人力物力也無法做到對配電室的環境和安全實時監控。而配電室的環境穩定可靠對變壓器等設備的正常運行至關重要。
??安科瑞電氣股份有限公司根據配電室實際情況，結合多年的變電站和配電室的運行管理經驗，自主研發了安科瑞配電室綜合監控系統，實現了智能開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線測溫監測、電纜測溫監測、環境監測、有害氣體監測、安防監控、取暖通風、門禁、燈光、風機、除濕機、空調控制等功能。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，實現動力環境優化，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過高，同時實現配電動力環境的分布式遠程管理。

二、應用場合

變電所、配電室、機房、箱變。

三、系統目標

配電室綜合監控系統實時監測配電室內各設備運行參數，提供高度穩定可靠的監控信息資源。節省配電室綜合監控運行管理費用，達到短期投資長期受益的目的。確保提高監測環境管理工作效率并提供安全舒適的工作環境。系統軟/硬件均采用模塊化結構設計，適應發展需要，做到具有可擴展性、可變性，適應環境的變化和工作性質的多樣化。

四、系統結構

??配電室綜合監控系統以智能控制為核心，通過物聯網技術的集成應用，實現配電室內環境的全天候狀態監視和智能控制。系統由485通信和網絡通信混合組網，完成站端視頻、環境數據以及安全防范等數據的采集和監控，適配于當下多種應用場景。

系統結構

系統遵循物聯網分層分布式物理體系，即設備層、網絡層、站控層，構建而成*一體化的智慧管理平臺系統。

監控系統架構采用平臺化SOA架構，具有良好的可擴展性。當數據接入量大或者訪問用戶數大的時候，可以通過部署多個應用實例來提高系統服務能力。同時可根據用戶的使用要求，靈活配置運行的服務組件。

五、設備選型

                                                                                                                                                                                                   Acrel-2000E/G 柜體式                Acrel-2000E/B 壁掛式

技術參數

六、監控范圍

??系統把環境、視頻、通風、照明、安全防范、消防、一次設備輔助監控等所有監控量在系統主界面上進行一體化顯示和控制，避免各系統孤立顯示和控制。

1. 環境監控子系統

??配電室綜合監控設備安裝在配電室、箱變、變電所內，通過采集和傳輸技術，可以實時監測配電室內的重要場所和設備的工作環境，如溫度、濕度、電纜溝水位、漏水/水浸、有害氣體(SF₆，H₂S，NO，CO，O₂，O₃)、TVOC、煙霧、明火、人體感應、噪聲等。
??當檢測到環境量出現異常時，可及時顯示、報警，并可通過通信網絡將數據上傳至系統平臺。根據預先設置的上下限值，聯動控制空調、視頻、燈光、加熱裝置、除濕器、通風機、聲光報警等設備。保障配電室場所的電力設備安全運行。防止因環境改變、非授權活動、設備狀態變化等引起的事故，滿足配電室遠程運維的可靠管控要求。為新型現代化配電室的智能化、可視化、自動化、互動化做有效支撐。
??站端設備包含各種傳感器（溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體等）。系統平臺可以直觀的顯示出被監測量的大小或狀態，以及被監測量的實時值或各種故障發生的情況。
??告警功能：在監控中心對環境參量超過預設值時發出視聽告警，在監控系統的人機界面上閃爍顯示，同時可以提供警示燈、報警音箱、語音、短信通知等多種告警方式。
??設備狀態檢測：系統可以實時監控配電室內各監測設備（傳感器）以及通信線路，自動診斷設備及鏈路故障，并實時顯示在界面上。
??數據查詢：環境監測數據、狀態監測數據及遠程控制數據的歷史數據查詢。

2. 消防監控子系統

??煙霧、溫感、明火等火災消防信息的接入，聯動聲光報警器進行報警，以及通過短信方式自動通知值班維護人員。

3. 安防監控子系統

??紅外雙鑒、紅外對射、震動、門磁等安防相關設備接入 ，并可實時播放告警語音、發送提醒短信等。

4. 無線測溫子系統

??無源無線測溫產品由主機（或收發器）和傳感器兩部分組成。主要應用在高低壓開關柜內母排搭接點，斷路器觸頭、電纜接頭、大電流設備等電氣連接點和其他易過熱點等位置的溫度檢測，并把測量結果通過網絡上傳到監控中心數據庫服務器，通過軟件分析能夠對溫度過高發出告警信息，實現溫度故障的早期預測，防患于未然。
5. 饋線監測子系統

??可以監測開關柜局放和饋線回路的開關狀態、溫度、電壓、電流、功率、功率因數、有功、無功、諧波、電能量采集等。支持設置上下限的告警值，實現語音播放、發送短信等聯動提醒方式。

6. 變壓器監測子系統

??變壓器三相繞組溫度檢測、風機運行狀態、震動檢測。支持設置上下限的告警值，實現語音播放、發送短信等聯動提醒方式。

7. 視頻監控子系統

??視頻監控采用數字監控系統，實現專業監控功能。支持海康主流硬盤錄像機和數字高清攝像機系列產品。

8. 溫濕度控制子系統

??溫濕度控制器運用傳感器檢測柜內的溫度與濕度值，并通過控制外接的風扇與加熱器對溫度與濕度值進行調節，可有效防止因低溫、高溫造成的設備故障以及受潮或結露引起的爬電、閃絡事故的發生。

9. 門禁控制子系統

??系統支持人員進入出去時間人員記錄，系統提供設備或網絡故障報警、非法闖入報警、門開超時報警、非法刷卡報警以及脅迫報警等。

10. 空調節能控制子系統

??可以控制空調開機、關機、升溫、降溫等，并能夠直接調整空調的溫度值。

11. 燈光控制系統子系統

??可以遠程控制燈光的關閉和打開。

12. 其他控制功能

??水泵控制。
??加熱器控制。
??聲光報警器控制：遠程控制啟動和關閉，避免擾民。
??風機控制：實現對主、副新風機的智能控制。
??除濕機控制：室內除濕機控制以及與濕度聯動。
??其它設備控制。

5.結束語

通過此次酒業智慧配電系統項目的改造，可達到客戶用電設備集中管理、設備實時在線監測以及各廠區電量統計的預期要求。管理方面，通過智慧配電系統采集智能儀表和智能斷路器的供配電數據，實現了對整個廠區的供電設備進行集中管理。運維方面，通過智慧配電系統減輕了維修人員日常安全檢查、電費抄報等工作，實現了設備故障定位，為企業節約了大量的運維成本。統計方面，通過智慧配電系統對各分廠進行用電區域的峰、谷、平電量統計分析，可根據電量信息計算各時段的運營成本。

參考文獻：

[1] 朱建雷.基于云平臺的農業物聯網技術研究[J].現代信息科技，2019（6）：159-160.

[2] 企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.

[3] Acrel-2000E配電室綜合監控系統.2021.03版.

  [4] 宮政偉，林海，朱佳.智慧配電系統改造方案.