智能配电房监控系统的技术研究

吴翔翔

摘要：智能配电网主要由主站系统、子站系统、通信系统、配电远方终端组成，通过对配电网各个环节、模块和设备的智能化，同时结合地理信息系统应用，实现正常情况下配电网与电力系统各个环节的协调和优化运行以及故障情况下的快速定位、隔离、恢复、负荷转移等功能，从而为用户提供优质可靠的电能，为电力企业提供便捷、高效的管理平台和途径，进而实现电力企业管理者、电力用户、系统运行操作的协调和统一。

关键词：智能配电房；配网自动化；电能质量；电缆沟监控

引言

配电房是电力系统末端配电网中传输、分配电能的主要电气设备场所，是城市配电网系统的重要组成部分。长期以来，配电房管理工作一直是供电系统运行管理的可靠性的薄弱环节之一，一些配电房开关跳闸和配电房环境过热影响设备运行、配电房水浸导致设备损坏、配电房设备被盗等，既容易烧毁设备，也容易影响用户正常的用电情况，由于低压配电网络缺乏这方面的检测手段，主要由工作人员逐个测量配电装置及巡检，结果是费时费工，既不能及时反映真实情况，也不能及时解决实际问题。为此，在配电房加装综合检测系统，实现配电房环境和供电设备各种状态量在线监测，通过后台系统集成开发，实现各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以提高配电房的运行能力，保障配电房设备的安全运行。

1.智能配电网的特征

智能配电网的特点如下：

1、自愈和自适应。实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患。在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。

2、安全可靠。更好地对人为或自然发生的扰动做出辨识与反应。在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备和电网的安全。

3、经济高效。优化资源配置，提高设备传输容量和利用率。在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口。支持电力市场竞争的要求，实行动态的浮动电价制度，实现整个电力系统优化运行。

4、兼容。既能适应大电源的集中接入，也支持分布式发电方式友好接入，以及可再生能源的大规模应用，满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求。

5、与用户友好互动。实现与客户的智能互动，以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。

2.配电站监测系统中的应用

电网中变配电环节的智能化是智能电网的重要基础和支撑．变配电环节的智能化，重点是提高变配电网的可监测性和可控制性，更迅速的反映故障，更可靠地提供电力供应．实现智能的设备监测与预警、可视化的现场作业支持和智能化的线路巡视．目前变配电站设备覆盖的点多面广，主要存在三个问题．第一，有的变配电站建在城市人口集中、交通密集的地区，因此，电网铺设的路线情况复杂；第二，对于一些使用年限较长的变配电终端站，存在线路陈旧，管道堵塞，光缆覆盖困难的情况；第三，对于一些重要区域的变配电终端站，不宜进行大面积的光缆敷设等施工．解决以上三个问题的最好办法就是将物联网技术应用于变配电终端站．将变配电站的所有电力设备接入物联网，不仅可以轻松地完成变配电网的通信任务，而且能够实时监控各变配电站之间的运行数据，更好地掌握变配电站的运行状况．物联网技术中，ＺｉｇＢｅｅ技术是一种短距离、低速率无线网络技术，它具有功耗低、可靠性高以及自组网功能等优点，在短距离通信方面具有很大的发展优势．图1为基于ＺｉｇＢｅｅ变配电监测系统框图，整个系统由三个层次组成．感知层主要采用ＺｉｇＢｅｅ网络技术，ＺｉｇＢｅｅ网络由一个汇聚节点（ＺｉｇＢｅｅ网络终端）和若干个分节点（ＺｉｇＢｅｅ采集器）组成．ＺｉｇＢｅｅ网络终端通过ＩＮＴＥＲＮＥＴ、ＣＤＭＡ等远程通信网络，主要负责发起并协调整个ＺｉｇＢｅｅ网络，同时实现感知层与变配电站管理中心的数据交互．ＺｉｇＢｅｅ采集器主要完成变配电设备自身情况信息的采集以及周围环境数据信息的采集．同时在感知层还设置了固定ＩＯＴＤｅｖｉｃｅＡｇｅｎｔ，主要负责对感知层采集的信息进行初步的整理和汇总。

图２基于ＺｉｇＢｅｅ变配电监测系统框图

网络层采用有线＋无线的混合通信模式将经过ＩＯＴＤｅｖｉｃｅＡｇｅｎｔ初步处理和整合的数据传送至应用层．将ＺｉｇＢｅｅ采集器收集的数据信息通过固定ＩＯＴＤｅｖｉｃｅＡｇｅｎｔ进行初步处理和整合，再在Ｚｉｇ－Ｂｅｅ网络终端设置ＩＯＴＳｅｒｖｅｒ服务器．ＩＯＴＳｅｒｖｅｒ服务器将初步处理的传感信息通过中间件平台做进一步分析，然后形成应用层所需要的业务数据，以满足应用层变配电监测系统的实际要求．应用层采用Ｃ＋＋语言或ＪＡＶＡ语言，结合ＡＳＰ技术或ＷＥＢ技术，建立物联网应用平台，主要针对在ＩＯＴＳｅｒｖｅｒ服务器端形成的数据流进行智能化的处理，为用户提供丰富多样的功能和服务。

3.智能配电房的总体技术研究

3.1智能配电房总体架构

智能配电房是以坚强智能电网为坚实基础，以智能配电房组织管理及标准和智能配电房关键技术及装备为坚强支撑，以通信与安全保障体系为可靠保证，以智能配电信息通信平台为信息交换途径，通过智能配电房技术支持平台和智配电房一体化监控服务系统，为电力客户及供电局人员提供智能化、多样化的用电服务和运维服务，实现与电力客户进行能量流、信息流、业务流的友好互动，提升供电质量和运维水平。

3.2配网自动化系统

（1）10kV高压部分。

环网柜进行三遥改造，加装电动操作机构、电流互感器、电压互感器、辅助接点；加装自动化终端DTU柜，采集10kV环网柜的电流、电压、开关分合位、遥控等相关信息；敷设通信光纤，采用光纤以太网通信方式上传至市局配网自动化主站系统；（2）380V低压部分。低压柜的每个进线、出线、母联单元增加智能监控仪表；增加通信管理机汇集所有智能监控仪表的采集数据上传至市局配网自动化主站系统。

3.3视频环境监控系统

站端系统对站内的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、智能控制、门禁系统、保障系统及SF6泄漏报警系统进行了整合，主要负责对配电房内视频、音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储及上传，并根据制定的规则进行自动化联动；变电站端系统的网络承载于传输网络电力综合数据网，用于站端与主站、主站之间的通信；主站系统可管理地区下属配电房的所有设备，接收由所辖变电站上报的环境、告警等信息，满足地区级主站用户视频、环境信息查看、配电房设备控制的需求，同时也提供相关的视频、环境等信息给省级主站。

4.结束语

总之，智能配电系统通过与智能电网的其他组成部分协同运行，既可改善系统监视、无功与电压管理、降低网损和提高资产使用率，也可辅助优化人员调度和维修作业安排等。

参考文献：

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[2]李建芳，盛万兴，孟晓丽，宋晓辉.智能配电网技术框架研究[J].能源技术经济.2011（03）：45―56

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