四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司 唐冬來(lái) 王 嬛 周永靜

基于用電信息采集通道的智能總保系統(tǒng)研究與應(yīng)用

四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司 唐冬來(lái) 王 嬛 周永靜

基于國(guó)家電網(wǎng)公司智能總保（剩余電流動(dòng)作短路器）管理方向，結(jié)合用電信息采集通道、智能剩余電流監(jiān)測(cè)技術(shù)，提出基于用電采集通道的智能總保系統(tǒng)研究與應(yīng)用，以信息化支撐剩余電流動(dòng)作斷路器管理，提高工作效率和工作質(zhì)量，從而達(dá)到提高運(yùn)檢精益化管理水平的目標(biāo)。本文首先簡(jiǎn)述了基于用電采集通道的智能總保系統(tǒng)由用電信息采集集中器4G模塊、智能總保和智能總保系統(tǒng)三部分構(gòu)成。智能總保實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電臺(tái)區(qū)380V線路的三相電壓、三相電流、漏電流、功率因數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)485接口將數(shù)據(jù)傳輸至用電信息采集集中器4G模塊，4G模塊設(shè)置雙IP通過(guò)原有用電信息采集APN通道將數(shù)據(jù)傳回智能總保系統(tǒng)。然后介紹了系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用中的關(guān)鍵點(diǎn)，最后展望系統(tǒng)擴(kuò)展對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)的支撐，旨在探討電力行業(yè)應(yīng)用智能總保設(shè)備提供參考。

智能總保設(shè)備；用電信息采集集中器4G模塊；智能總保系統(tǒng)

1 引言

在國(guó)家電網(wǎng)公司“智能堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)”建設(shè)號(hào)召下，各地電力公司根據(jù)實(shí)際建設(shè)情況進(jìn)行電網(wǎng)智能化建設(shè)，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的科研或?qū)嵱没ㄔO(shè)，目前高壓主網(wǎng)部分已經(jīng)完成較完整的智能化研究工作，實(shí)現(xiàn)了較高程度的智能化管理和生產(chǎn)；中壓配網(wǎng)的城市配電網(wǎng)部分的智能化研究較為深入，大大提高了配網(wǎng)智能化水平和用電可靠性；農(nóng)網(wǎng)作為電網(wǎng)的組成部分，直接承擔(dān)著電網(wǎng)大部分地區(qū)的用電，因其地域廣、地理情況復(fù)雜、用戶分散等特點(diǎn)，造成智能化管理實(shí)現(xiàn)困難，提高農(nóng)網(wǎng)的低壓用電的可靠性和智能化管理水平對(duì)建設(shè)“智能堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)”卻是非常重要的，為提高整個(gè)電網(wǎng)的用電可靠性和智能化管理水平，縮短農(nóng)網(wǎng)故障處理時(shí)間，進(jìn)一步提高用戶的用電的滿意度，如何智能化管理農(nóng)網(wǎng)低壓用電成為當(dāng)前需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

根據(jù)對(duì)農(nóng)網(wǎng)低壓端中的故障情況及形成原因的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)配網(wǎng)公用配變低壓端的電壓、電流及開(kāi)關(guān)置位情況等信息進(jìn)行監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)網(wǎng)低壓用電質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且可以根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)快速的判斷故障點(diǎn)及影響范圍，結(jié)合智能化開(kāi)關(guān)控制功能，將可縮小故障影響范圍，大大縮短故障處理時(shí)間，提高農(nóng)網(wǎng)用電可靠性。

基于這些需求，迫切需要研發(fā)智能總保系統(tǒng)，采用剩余電流監(jiān)測(cè)技術(shù)和用電信息采集集中器4G模塊通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)剩余電流監(jiān)測(cè)，為農(nóng)村電網(wǎng)管理工作提供技術(shù)支持，從而提升電網(wǎng)企業(yè)的運(yùn)維檢修的管理水平。

2 系統(tǒng)概述

在現(xiàn)有的用電信息采集系統(tǒng)中低壓智能化抄表基礎(chǔ)上，通過(guò)安裝新型智能化的綜合配電箱，并更換用電信息采集GPRS通信模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的低壓抄表的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的擴(kuò)充，并對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)繼續(xù)深化挖掘和研究，著重解決幾個(gè)重要指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控：電壓電流的三相不平衡監(jiān)控、零相電流監(jiān)控、漏電電流監(jiān)控、漏電保護(hù)情況、支線開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。實(shí)現(xiàn)這幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)控對(duì)配網(wǎng)生產(chǎn)應(yīng)用非常重要，通過(guò)對(duì)這些關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)控和分析，可以用大大縮短故障處理時(shí)間，提高農(nóng)網(wǎng)用電可靠性，將對(duì)配電網(wǎng)智能電網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用推廣起到巨大的推動(dòng)作用。研究由可用電信息采集集中器4G模塊、智能總保和智能總保系統(tǒng)三部分構(gòu)成三部分構(gòu)成（如圖1）。

圖1 智能總保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖2 用電信息采集集中器4 G模塊示意圖

2.1 用電信息采集集中器4 G模塊

用電信息采集集中器4G模塊由數(shù)據(jù)4G單元、485接口單元、LORA無(wú)線通信單元構(gòu)成（如圖2）。

4G單元。在4G中設(shè)置雙主站IP，通過(guò)4G模塊與用采主站和智能總保系統(tǒng)通信，透?jìng)饔貌蓴?shù)據(jù)與漏保數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)不影響用電信息采通道數(shù)據(jù)傳輸，傳輸使用2G/3G/4G信號(hào)自適應(yīng)模式，信號(hào)覆蓋區(qū)域廣。

485接口單元。提供兩路485接口，一路連接本地智能總保，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)智能總保設(shè)備的數(shù)據(jù)接入，另一路連接測(cè)溫、三相不平衡、無(wú)功補(bǔ)償?shù)葦U(kuò)展設(shè)備接入，實(shí)現(xiàn)多種類型的配電臺(tái)區(qū)數(shù)據(jù)接入，以滿足智能臺(tái)區(qū)建設(shè)要求。

LORA無(wú)線通信單元。LORA無(wú)線技術(shù)，具備遠(yuǎn)距離低速無(wú)線通訊的功能，無(wú)線傳輸距離達(dá)1千米，穿透能力強(qiáng)。采用LORA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中保（二級(jí)漏電保護(hù)器）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線接入。

2.2 智能總保

智能總保是集漏電繼電器、交流接觸器、漏電斷路器為一體的保護(hù)裝置，是配網(wǎng)三級(jí)漏電保護(hù)體系的重要組成部分，與傳統(tǒng)漏保相比，增加了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)信息、漏電保護(hù)故障定位、漏電保護(hù)故障預(yù)判及告警、智能總保開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)分析和智能總保狀態(tài)可視化等功能。通過(guò)智能總保及監(jiān)控平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)時(shí)掌控，提高供電可靠性及客戶滿意度。

智能總保具有功能點(diǎn)具體包括：1）具有短路、過(guò)載、欠壓、缺相、斷零、漏電保護(hù)及自動(dòng)重合閘功能；2）能夠?qū)崟r(shí)顯示漏電電流，三相負(fù)荷，電源電壓等；3）漏電值手動(dòng)可調(diào)或自動(dòng)跟蹤線路漏電值而自動(dòng)調(diào)節(jié)；4）可按線路負(fù)荷情況調(diào)節(jié)過(guò)流保護(hù)值；5）跳閘后可以自動(dòng)顯示跳閘原因及故障電流；6）可以貯存歷史跳閘原因及故障電流；7）內(nèi)置485通訊接口，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、遙測(cè)、遙信功能。

2.3 智能總保系統(tǒng)

智能總保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合控制箱（JP柜）的智能總保信息采集上傳，實(shí)現(xiàn)智能總保信息的接入、監(jiān)測(cè)和分析功能。實(shí)現(xiàn)智能總保設(shè)備的資產(chǎn)管理、裝接管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、運(yùn)行管理、異常分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能，同時(shí)通過(guò)與配網(wǎng)生產(chǎn)搶修指揮平臺(tái)、低壓GIS、95598等系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)的故障定位、停電影響范圍分析等業(yè)務(wù)應(yīng)用，通過(guò)多個(gè)指標(biāo)的綜合分析，協(xié)助維護(hù)班組縮短檢修時(shí)間，避免因發(fā)現(xiàn)延誤導(dǎo)致故障停電范圍擴(kuò)大、設(shè)備大規(guī)模搶修的高成本損耗，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)有保障、提高投入產(chǎn)出比的雙重收益。

根據(jù)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，全省集中部署系統(tǒng)數(shù)據(jù)壓力大，數(shù)據(jù)查詢耗時(shí)長(zhǎng)，不利于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。建議分兩級(jí)部署，省公司部署主站，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、報(bào)表等管理，地市公司部署子站，用于該地區(qū)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)，從而提高數(shù)據(jù)查詢速度。

圖3 智能總保系統(tǒng)部署圖

省公司主站負(fù)責(zé)設(shè)備信息等靜態(tài)數(shù)據(jù)管理，并同步到地市公司子站；負(fù)責(zé)報(bào)表統(tǒng)計(jì)，采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)地市公司監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用于一致性考核；負(fù)責(zé)與配網(wǎng)搶修平臺(tái)的接口。地市公司子站，用于對(duì)本地區(qū)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)、分析，用于異常流程的閉環(huán)處理。

3 系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 全面監(jiān)控配電網(wǎng)漏電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)安全事故的事前預(yù)警

智能總保設(shè)備實(shí)時(shí)采集并回傳三相電壓、三相電流、漏電流等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)漏電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)督提供了有效手段，對(duì)于規(guī)范管理流程、增強(qiáng)安全意識(shí)、預(yù)防安全事故、落實(shí)安全管理制度等具有重要意義，也有助于第一時(shí)間掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，實(shí)現(xiàn)漏電故障、缺陷的事前預(yù)警。

3.2 閉環(huán)管理配電網(wǎng)檢修工作，固化作業(yè)流程

根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，可充分結(jié)合作業(yè)實(shí)際情況，通過(guò)短信通知、檢修完成反饋等多種方式進(jìn)行配電網(wǎng)檢修工作閉環(huán)管理，調(diào)整現(xiàn)有工作方式，形成優(yōu)化后的業(yè)務(wù)流程并加以固化。有效避免因配電網(wǎng)故障處理延遲造成的經(jīng)濟(jì)損失，確保電力檢修作業(yè)的安全、正確和高效，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)搶修到主動(dòng)搶修的轉(zhuǎn)變。

3.3 注重?cái)?shù)據(jù)記錄和智能分析，輔助運(yùn)檢管理決策

對(duì)整個(gè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和檢修過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地和大數(shù)據(jù)平臺(tái)的記錄，可作為今后生產(chǎn)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和參考、為今后的生產(chǎn)指揮和管理提供決策依據(jù)，為事故分析提供客觀材料。依托大數(shù)據(jù)處理，可對(duì)作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，形成故障多發(fā)點(diǎn)預(yù)測(cè)、故障發(fā)生時(shí)間分布規(guī)律、電力故障處理經(jīng)驗(yàn)等方面的信息。

4 系統(tǒng)應(yīng)用展望

智能總保設(shè)備和配套的系統(tǒng)為電力漏電管理提供有效的監(jiān)督和指導(dǎo)手段，依托該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事前可預(yù)警、事中可指導(dǎo)、事后可回顧分析；對(duì)規(guī)范和優(yōu)化作業(yè)流程、增強(qiáng)漏電意識(shí)、預(yù)防漏電事故、落實(shí)生產(chǎn)管理制度等發(fā)揮促進(jìn)作用；為漏電指揮決策提供豐富的手段和科學(xué)的依據(jù)。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，通過(guò)農(nóng)網(wǎng)低壓剩余電流監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)獲取農(nóng)網(wǎng)配變分支線路運(yùn)行的各種參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，結(jié)合設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)輔助分析設(shè)備的運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)事故設(shè)備，將能有效減少故障的發(fā)生率，一旦發(fā)生故障異常也可自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警，為維護(hù)班組搶修提供指導(dǎo)與幫助，做到盡早發(fā)現(xiàn)并縮短試驗(yàn)搶修的時(shí)間，提高電力系統(tǒng)的可靠性，降低線損，為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益；通過(guò)與監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，將設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速、安全、有效的傳輸?shù)接脩裘媲?，為用戶決策提供必不可少的依據(jù)，大大挽回了電網(wǎng)由于故障帶來(lái)的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，可降低設(shè)備故障檢修率，減少停電時(shí)戶數(shù)，提高農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)安全運(yùn)行水平，提高電網(wǎng)搶修效率，增強(qiáng)農(nóng)網(wǎng)可靠供電能力，為企業(yè)多售電力提供有力保障，提升經(jīng)濟(jì)效益。

在社會(huì)效益方面，農(nóng)網(wǎng)設(shè)備具有量多面廣，接線復(fù)雜、設(shè)備變動(dòng)頻繁，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信息量非常龐大等特點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。系統(tǒng)的投運(yùn)將大大提高農(nóng)網(wǎng)用電故障可預(yù)測(cè)性、預(yù)防性，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)發(fā)生異常時(shí)可自動(dòng)提示與報(bào)警，避免以往故障發(fā)生必須由巡檢人員或用電用戶撥打95598反饋才發(fā)現(xiàn)造成搶修延誤，極大提高供電設(shè)備正常工作周期和穩(wěn)定性，降低斷電時(shí)間與頻率，從而增強(qiáng)農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行可靠性，減少農(nóng)網(wǎng)停電事故發(fā)生，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)供電可靠性的需求，顯著提高電力企業(yè)社會(huì)形象。

5 結(jié)論

智能總保系統(tǒng)是國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修管理目標(biāo)的具體落實(shí)，在經(jīng)歷“普通漏電保護(hù)器”、“智能漏電保護(hù)器”等漏電監(jiān)控技術(shù)發(fā)展后，國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修管理已經(jīng)邁上新臺(tái)階。智能總保系統(tǒng)，需要結(jié)合規(guī)章制度循序漸進(jìn)，結(jié)合GPRS、4G、LORA無(wú)線通信、遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變工作方式，優(yōu)化管理流程，達(dá)到提高工作效率的目的，進(jìn)一步加強(qiáng)信息化對(duì)運(yùn)維檢修管理的支撐力度。

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唐冬來(lái)（1980—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、管理咨詢、電網(wǎng)信息化等領(lǐng)域的研究。

王嬛（1969—），女，工學(xué)碩士，高級(jí)工程師，主要從事電網(wǎng)信息化，電網(wǎng)規(guī)劃等領(lǐng)域的研究。

周永靜（1979—），女，工學(xué)碩士，工程師，管理咨詢、電網(wǎng)信息化等領(lǐng)域的研究。