智能配电房实现模式的研究

林创华

摘要：智能配电房是智能电网建设最主要的环节之一。配电房智能化建设，符合供电企业自身的需要，也符合电力用户的迫切要求，能够提高技术和管理水平，提高供电可靠性和改善供电质量。本文探讨了各个内容的具体实现方案以及通信系统实现方案、后备电源系统实现方案，并提出了各种智能设备一体化集成的智能配电房实现模式。

关键词：智能配电房；实现模式；模式构建

引言

常规意义上，配电房的智能化建设就是在配电房安装配电自动化终端（DTU），并通过通信系统（光纤或GPRS／CDMA）接入配电主站系统（DSCADA），从而实现遥信（YX）、遥测（YC）和遥控（YK）三遥功能。但是，无论是从智能电网建设的大背景考虑，还是从配电房运行管理的需要考虑，三遥功能只是配电房智能化的最基础功能。所以，配电房智能化模式究竟应该怎样实现，已成为迫切需要研究的课题。

1工程应用实例

某地区公用配电房用户工程对配电房进行了智能化建设，具体内容如下：

在配电房安装了OLT和ONU光纤通信设备，实现调度SCADA系统和视频监控综合平台对配电房的综合监控。在配电房安装DTU设备对全部10kV开关柜实现电气监控功能。在配电房安装变压器优化运行装置，实现了变压器运行优化功能。在配电房安装视频监控和安防设备，集成了视频探头、防洪报警、防入侵和烟雾报警等安全监控功能。在配电房安装IP电话设备，实现调度端和配电房的语音通话。在配电房安装智能门禁系统，实现电子开关门管理和配电房智能巡检功能。实现对配电房的远程灯光控制。以上功能对应设备和后备电源系统一起，集成在900mm（宽）×950mm（深）×2300mm（高）的机柜中，基于YDJ400配电终端和YDJ400A变压器优化运行装置实现的YDJ400配电房综合监控终端设备，已经在30多个配房投入运行。

2配电房智能化建设的主要内容

2.1配电设备电气监控智能化

电气监控功能，实现了实时监测配电系统的运行，将整个配电网实时的状态完整地显示在调度面前，为配电网监控和调度提供技术手段，实现完整的配网调度SCADA功能，对所有的配电房实现遥信（YX）、遥测（YC）和遥控（YK）三遥功能。在三遥功能的基础上，配电自动化监控终端应该包括保护功能，在线路发生故障时，线路开关能及时跳闸，实现故障隔离，保证线路的故障不会造成变电站出线开关的跳闸，缩小故障时的停电范围，提高供电可靠性。

2.2变压器运行智能化

新建居民小区的配电房大多配置2台以上变压器。但是，在小区建成后的3到5年甚至更长时间里，房屋空置率相当高，配电房虽然配置了2台以上的变压器，实际上只要运行其中的1台变压器就完全能满足小区居民用电负荷的需求。多台变压器的同时投入，每一台变压器都处于低负荷率下运行，因此需要对其进行智能化建设，提高其运行效率。

2.3配电房安全监控智能化

配电房一般无人值守，除了实现电气监控功能，应同时实现视频监控功能以及防火、防水浸和防入侵等安全监控功能，实施可视化运行和安全综合监控。因此，需要在配电房安装智能综合监控设备，通过视频监控综合平台实现视频监控、烟雾报警和防洪监测等综合监控功能。其他的一些智能监控功能也是必须的，包括远程灯光控制、语音对讲等。

2.4配电房巡检管理智能化

为满足配电房巡检管理的需要，配电房应安装智能门禁系统。智能门禁系统实现对整个配电房门禁系统的远程管理、红外安防入侵的实时监测、环境数据等状态信息实时监控及集中统一管理，使管理人员能够方便、安全、可靠且准确地对无人值守的配电房实现远程智能实时监控管理。

3智能配电房的具体实现模式

3.1电气监控智能化方案

在配电房安装配电监控终端（DTU）装置，实现遥信（YX）、遥测（YC）和遥控（YK）三遥功能。DTU支持多种类型的通信方式，如基于光纤的网络通信方式、电力载波通信方式和无线通信（GPRS／CDMA）方式等。DTU分集中式和分散式两种类型。

（1）集中式DTU

集中式DTU就是集中组屏，由一个屏完成对配电房全部线路的集中监控，如图1所示。

图1：配电房集中式监控方案

集中式DTU单元装置以监控8条线路为基本容量配置，实现8条线路全电压监测、全电流监测、开关状态及事件顺序记录、开关远方控制功能及校时功能。集中式DTU分壁挂式机箱和机柜式结构等多种设计。屏柜中需要为通信设备预留安装空间。若采用无线公网通信方式（如GPRS／CDMA），通信模块嵌入到DTU主控单元箱体内与主控单元一体化设计。若采用载波、光纤等机柜式通信设备，在主控单元上方扩展通信机箱。

（2）分散式DTU

分散式DTU分散安装在开关柜中，实现一条线路全电压监测、全电流监测、开关状态及事件顺序记录（SOE）、开关远方控制功能及校时功能。图2为分散式DTU单元的典型配置图，分散式DTU单元需要和通信管理装置一起实现配电房分散式监控方案。通信管理装置通过485通信口实现配电房的实时信息上位调度及当地监控的功能。同时，接收调度端及当地监控的下发命令。

图2：分散式DTU典型配置

3.2变压器智能化运行方案

优化装置应接入大SCADA主站系统。变压器运行优化装置基本功能如下：

针对不同情况的运行优化。针对一个配电房多台变压器（至少考虑2、3或4台变压器）的情况，提出一种适用的算法，针对各种情况均能自动安排运行方式。

变压器监测和运行优化的一体化集成。监测多台变压器一二次压侧电气参数，完成电气监测功能，同时根据运行优化策略自动投切变压器。变压器自动投切前必须考虑变压器的运行安全条件。运行优化功能可以根据需要独立于监测功能投入和退出。

与开关柜配合，采集开关状态、电压、电流数据和远方/本地信息等，提供输出接口适合一个配电房有2台变压器、3台变压器或4台变压器的多种情况。

3.3配电房安全监控智能化方案

配电房安全监控由图像监控、烟雾报警、防洪监测、门磁、远程灯控和语音对讲系统等组成。

3.4配电房巡检管理智能化方案

在配电房安装智能门禁系统，实现配电房巡检管理功能。智能门禁系统由远程控制器、IC读卡器、报警探头和电锁等部分组成。

智能门禁系统采用一体化智能监控主机通过嵌入的无线3G／2G通信模块和短信（或者采用有线光纤）的方式，可对配电房内的门禁系统、红外安防系统、环境情况和视频监控等实时监控管理。门禁和巡检功能包括授权管理、远程开门、门禁管理和巡检管理等功能项。巡检数据可以列表显示，也可以在电子地图上的直接显示。

3.5后备电源系统智能化方案

智能配电房后备电源系统借鉴直流屏供电方案，但不单独设置直流屏柜，而是把后备电源系统和配电终端（DTU）一体化集成。后备电源系统包括电池管理单元、电池组和逆变器，图3为电源系统方案原理框图。

图3：电源系统方案原理框图

正常供电时，由外部电源输入，经过电池管理单元提供开关的控制和操作电源，同时经过逆变器，给网络设备、视频等其他用电设备供电。外部电源同时给电池组充电；外部电源失电时，由电池组通过电池管理单元自动接续，给开关回路和其他用电设备供电。

3.6通信系统智能化方案

目前，常用的配电自动化通信方式包括光纤专网通信方式、配电线载波通信方式和GPRS／3G无线公网技术等几种。智能配电房以EPON光纤专网为主要通信方式，光纤不能到达的配电房采用GPRS／3G无线公网。变电站安装OLT设备，每个配电房安装ONU设备。ONU设备为配电终端DTU、变压器运行优化装置、图像监控（DVR）、IP语音电话和智能门禁系统等提供通信接入。

4结语

数字式智能化配电房管理系统的设计，综合了数字技术、信息技术、通信技术等，以开关柜可通信设备为基础，基于多现场总线配电综合自动化系统。该系统功能强大，能够适用于不同规模与等级的配电单元，有效的提升了系统的可靠性，对配电系统运行发展具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]宋光华.智能配电房监控系统的技术研究[J].通信电源技术，2018，35（02）

[2]阳涛.智能电网配电自动化系统设计与实现[D].湖北工业大学，2016.