侯國峰，董成茂，賈 強，雷 洋，范東陽

（1.杭州華成設計研究院有限公司，浙江杭州 311000；2.中鋁智能科技發(fā)展有限公司，浙江杭州 311000）

0 引言

高低壓配電室的無人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。隨著高低壓配電室改造建設的深入進行，傳統(tǒng)的“遙控、遙調(diào)、遙測、遙信”功能已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代化高低壓配電室的發(fā)展要求，加之當今計算機技術(shù)的高速發(fā)展，為集中管理各高低壓配電室設備工作狀態(tài)，實現(xiàn)無人值守配電房中對監(jiān)控圖像遠程實時監(jiān)控，即“遙視”功能的實現(xiàn)，提供了可能。為適應現(xiàn)代化無人值守高低壓配電室的建設要求[1]，高低壓配電室監(jiān)控系統(tǒng)，應具備對環(huán)境、電氣設備狀態(tài)、用電安全等信息的監(jiān)測和控制功能，實現(xiàn)對高低壓配電室、用電回路運行狀況的動態(tài)感知。系統(tǒng)對各種監(jiān)測及報警數(shù)據(jù)進行分析，實時反映現(xiàn)場運行情況，通過聯(lián)動控制，保證高低壓配電室安全運行，防止因環(huán)境改變、非授權(quán)活動、設備狀態(tài)變化等引起的事故，滿足對高低壓配電室遠程運維的可靠調(diào)度，提高無人值守高低壓配電室綜合管理手段。

高低壓配電室是氧化鋁企業(yè)在安全生產(chǎn)中最重要的公共系統(tǒng)之一。在日常管理中，不但要重視配電室的觸電傷害事故，也要注意配電室的爆燃事故、短路事故、漏電事故等災害。如何使配電室的管理變得更加全面，且對安全事故的預防更加防范于未然，對此中鋁智能科技發(fā)展有限公司推出中鋁智能云平臺，不僅加強對高低壓配電室的電力監(jiān)控分析，而且對配電室的安全管理增加強有力的監(jiān)控手段，如增加配電室內(nèi)實時監(jiān)控攝像、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、水浸監(jiān)測、安全門監(jiān)控等，結(jié)合信息化的運維管理，打造統(tǒng)一監(jiān)控的動環(huán)云平臺系統(tǒng)[1]，統(tǒng)一平臺，統(tǒng)一上云，統(tǒng)一開發(fā)、統(tǒng)一管理，統(tǒng)一運維，來保障氧化鋁企業(yè)的安全生產(chǎn)。

1 現(xiàn)狀分析

此次選取改造的低壓配電室現(xiàn)狀：低壓配電室設1 臺1600 kV·A 干式變壓器，國產(chǎn)低壓抽屜柜13 面，其中電機回路10 路，饋電回路大于200 A 回路7 回。目前配電室定時由電工對配電室的各種設備進行巡檢，對溫度測量只是靠測溫槍進行檢測，不能實時有效反應抽屜柜的插頭的溫度。每個單元抽屜上大電流回路均裝有LY48-A 的指針表和紅綠信號燈。同時進線柜和各主要設備的電量均采用的是人工抄表統(tǒng)計上傳的方式。

目前配電室存在安全管控難：配電室缺少環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)，安全故障難預防；配電室缺少實時監(jiān)控，故障告警無定位；缺乏有效的設備監(jiān)控管理體系，無法實時對設備進行監(jiān)控和事前預警；電工巡檢和抄表的工作量大，無法精細化作業(yè)。

2 實施方案

中鋁智能云平臺采用云端實施部署，SaaS 模式的理念，平臺主要由應用層、通信網(wǎng)絡層、感知層三個層次構(gòu)成，中鋁智能云平臺網(wǎng)絡拓撲如圖1 所示。采用分層部署的思想，每一層硬件設備與軟件平臺均按照規(guī)范技術(shù)標準和維護簡易性進行安裝，并充分考慮系統(tǒng)的可擴展性進行配置和布局。

圖1 中鋁智能云平臺網(wǎng)絡拓撲圖

中鋁智能云平臺依托電力智能化行業(yè)經(jīng)驗，在大數(shù)據(jù)和人工智能時代，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”及“SaaS 模式”，采用“線上監(jiān)測+線下運維”的一站式服務模式，在夯實安全監(jiān)控的基礎上重點打造智能運維和能效分析。中鋁智云平臺通過在配電室、回路、設備、環(huán)境等位置部署各類監(jiān)測終端，中鋁智能云平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示，通過專用智能網(wǎng)關(guān)將采集數(shù)據(jù)上傳云平臺，通過大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行存儲和分析，實現(xiàn)配電室運維全生命周期綜合管理，建立多樣化的增值服務[2]。

圖2 中鋁智能云平臺系統(tǒng)架構(gòu)

將原有低壓配電室干式變壓器配套溫控儀的RS485 通信線引出，進線柜電流表改為CITD601 多功能電力儀表，原有低壓抽屜柜上的指針式電流表全部改為CITD602 多功能電力儀表（將5 個溫度傳感器探頭分別綁扎在進線的L1、L2 插頭處，出線的L1、L2、L3 插頭處，溫度傳感器二次回路接入CITD602的溫控原件的PT 端子上），原有電機回路增加電機保護器CITD500，溫控儀、多功能電力儀表、電機保護器等設備通過RS485 接入到智能網(wǎng)關(guān)；其他的攝像頭、門禁、環(huán)境溫濕度傳感器等也是通過RS485 通信接入智能網(wǎng)關(guān)，智能網(wǎng)關(guān)通過4G 無線傳輸上到中鋁智能云平臺上。

3 實施后的效果

3.1 安全運行管理

低壓配電室的日常安全運行管理，主要是指企業(yè)名下所有低壓配電室正常運行和事故狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對低壓配電柜供電回路及溫度數(shù)據(jù)、變壓器數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、配電室實時監(jiān)控數(shù)據(jù)等進行采集、處理、分析，并對事件進行報警記錄，實現(xiàn)配電室全天24 h 不間斷的安全運行監(jiān)管。其中，用戶低壓配電室信息概況如圖3 所示，低壓配電室的進線柜的詳細參數(shù)如圖4 所示。

圖3 用戶低壓配電室信息概況

圖4 用戶低壓配電室的進線柜的詳細參數(shù)

3.2 環(huán)境動態(tài)監(jiān)測

配電室的運行安全還包括配電室的環(huán)境安全。中鋁智能云平臺可以提供對高低壓配電室的環(huán)境安全進行監(jiān)測，如攝像監(jiān)控、溫濕度監(jiān)控、水浸監(jiān)控、安全門監(jiān)控等。低壓配電室的攝像頭實時監(jiān)控畫面如圖5 所示。

圖5 用戶低壓配電室的攝像頭實時監(jiān)控畫面

3.3 安全報警分析

中鋁智能云平臺支持安全報警分析，平臺可顯示實時告警數(shù)量、當月累積告警數(shù)、累計已處理告警，當沒有選擇指定區(qū)域時，系統(tǒng)默認顯示區(qū)域告警數(shù)量，當選擇了指定區(qū)域時，告警統(tǒng)計聯(lián)動顯示所選區(qū)域告警數(shù)量；告警詳情中包含并不限于以下類型告警：溫度、濕度、陌生人入侵等。

同時也可以對重點設備及參數(shù)進行實時告警監(jiān)測，顯示實時告警和告警列表，支持將告警記錄批量確認或者批量轉(zhuǎn)工單，與APP 功能無縫銜接，安排運維人員到現(xiàn)場進行維護、搶修等操作；告警可以在電腦、手機等客戶端給予提示。用戶低壓配電室的實時報警列表如圖6 所示。

圖6 用戶低壓配電室的實時報警列表

3.4 運維資產(chǎn)管理

在企業(yè)生產(chǎn)實際的運維中，原采用線下人工的運維模式，這種運維模式工作效率較低，且發(fā)現(xiàn)故障、安全隱患困難，傳統(tǒng)的管理手段無法對電氣設備維保進行全流程管理，缺乏對現(xiàn)有的設備進行備案管理，導致設備老舊報廢時得不到及時的更新維護。

針對以上現(xiàn)象，中鋁智能云平臺可推出完善的運維服務體系，該體系是基于線上云平臺+線下服務隊伍組成，通過線上智能化電力運維系統(tǒng)智能監(jiān)測、故障報警，維修工單派發(fā)，再結(jié)合線下企業(yè)自有的維修隊伍為企業(yè)提供及時的維護。平臺還提供設備檔案管理，可對設備進行記錄備份，便于庫存管理。

3.5 移動端管理

中鋁智云的移動APP 應用功能可滿足企業(yè)內(nèi)部各級職能人員和運維人員的移動化辦公需求，提升工作效率。移動APP 應用共具備以下5 個版塊功能（首頁、監(jiān)控、運維、分析、個人主頁）：

首頁：用戶首頁包括3 個部分：我的應用、互動園地和資訊信息。我的應用是用戶常用功能的快捷入口；互動園地主要是為用戶提供互動的窗口；資訊信息主要為用戶提供電力相關(guān)的資訊以及平臺最新版本內(nèi)容的通知。

監(jiān)控：移動端APP 可展示用戶用電總負荷，包括本月最大負荷、本年最大負荷、歷史最大負荷，功率因數(shù)、裝機容量、監(jiān)測點、變壓器數(shù)量、安全運行天數(shù)等。支持對所有監(jiān)測點、如設備、環(huán)境、電能質(zhì)量、安全的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，并提供實時告警及列表，便于用戶查看記錄。其中監(jiān)控負荷頁中的進線柜電流顯示如圖7 所示，監(jiān)控實時監(jiān)測頁中的實時視頻顯示如圖8 所示，監(jiān)控電量分析頁中的電費分析如圖9 所示。

圖7 監(jiān)控—進線柜電流

圖8 監(jiān)控—實時視頻

圖9 監(jiān)控—電費分析

運維：根據(jù)用戶需求，為用戶提供一系列全面的運維服務，包括巡檢管理，搶修管理及設備檔案管理，支持建立周期性的巡視計劃，支持用戶工單聯(lián)動、在線維護設備檔案。

個人主頁：為方便用戶安全有效的使用該移動端功能，提供個人資料頁（圖10），主要包括企業(yè)信息、個人中心、客服中心、監(jiān)測更新、產(chǎn)品二維碼（圖11）。為用戶提供在線更新，密碼更換，客戶服務熱線等功能。

圖10 個人資料頁

圖11 產(chǎn)品二維碼

3.6 實施中注意的問題

中鋁智能云平臺配套的每個網(wǎng)關(guān)最大可支持2 路RS485接口，相互之間各自獨立。在實際現(xiàn)場中，為了防止信號反射通常會在網(wǎng)絡末端并聯(lián)上一個大約120 Ω 的電阻以進行信號匹配，請用戶注意。采集通道通信口使用屏蔽雙絞線，同一網(wǎng)絡中最多可攜帶60 臺智能設備（默認9600 波特率，接入數(shù)量隨通信速率增加而減少），若無中繼器則最長總線不超過1200 m。

所有的CITD 系列的多功能表和電機保護器寄存器在MODBUS 通信協(xié)議時都具有4XXXX 的基址。根據(jù)MODBUS 協(xié)議，請求CITD 系列產(chǎn)品中一個地址為4XXXX 的寄存器時，網(wǎng)關(guān)實際讀取為XXXX-1。例如，請求CITD602 中40011 寄存器，網(wǎng)關(guān)實際寄存器號為10[2]。

多功能儀表、電機保護器與網(wǎng)關(guān)能否通信的前提要求是通信參數(shù)的設置是否正確。通信參數(shù)包括：

（1）儀表地址ID：這是儀表在網(wǎng)絡上的標識，每臺智能設備都有唯一的ID，用戶可更改。

（2）所有串口型通信口波特率：有1200，2400，4800，9600，19 200，38 400，57 200，115 200可選，建議選取9600 的波特率。

多功能儀表中各種二次側(cè)值：電壓U、電流I、有功功率P、無功功率Q、視在功率S、需量，需量最值；如果外部采用CT，需要乘上CT 變比，如果外部采用PT，需要乘上PT 變比；有功功率、無功功率等要同時乘以PT 變比和CT 變比。

4 結(jié)束語

通過實施運行可以看到：

（1）節(jié)省用電安全風險成本。①實時監(jiān)測配電柜的安全運行狀態(tài)，實時在線變壓器溫度及抽屜插頭溫度、煙霧情況、系統(tǒng)諧波、三相不平衡等，相比依靠人工定期巡點檢測溫的方式，更能有效預防電氣火災或短路事故，節(jié)省運行成本和安全成本；②指導技術(shù)人員開展設備規(guī)范化運維作業(yè)，規(guī)避電工作業(yè)人員的人身安全責任風險；③設備在線監(jiān)測預警、高效應急響應，減少非正常停電次數(shù)，以規(guī)避電力故障造成的生產(chǎn)經(jīng)營風險成本。

（2）節(jié)省運維管理成本。①智能運維系統(tǒng)可實現(xiàn)實時在線監(jiān)測配電參數(shù)及狀態(tài)，可以減少運維電工對工藝系統(tǒng)的工作強度，降低人工成本和管理成本；②能源報表及時導出，用電成本管理更精細，給用電成本管理的進一步優(yōu)化提供強有力的數(shù)據(jù)支撐，降低目前依靠人工抄表進行月成本分析的工作強度；③在線電能監(jiān)測系統(tǒng)，電能使用情況一目了然，實時跟蹤電能使用情況，避免浪費用電，規(guī)避非正常用電情況的發(fā)生，并及時優(yōu)化調(diào)整用電策略，降低用電成本；④實時故障預警，提前干預處理故障，降低電力搶修成本。

中鋁智能云平臺管理系統(tǒng)幫助企業(yè)實時了解基本的電力參數(shù)和安全用電狀況，每天可以對運行電費進行尖峰、平谷的分析，實時監(jiān)測變壓器的運行和負荷狀態(tài)，通過實時狀態(tài)監(jiān)測手段，及時發(fā)現(xiàn)設備隱患進行運維，減少供配電事故，從而保證負荷的供電穩(wěn)定性，避免事故造成的重大損失，解放電氣人員對配電設備繁重的定期巡點檢工作及故障應急的高效處置，從而大大降低企業(yè)的安全成本、管理成本、運營成本等。