配电室健康评价系统与主动运维系统

配电室健康评价系统与主动运维系统

李锡伟

兰州倚能电力设计咨询有限公司   甘肃 兰州730000

摘要：配电室健康评价系统由综合监测单元、安装在配电室的各种传感器、局放在线监测器和智能网关装置构成；

综合监测单元：主要实现每个间隔单元内二次电流、电缆表面测温或电缆头接触测温、开关位置等信息采集，并利用智能模糊算法识别电缆接头温度异常、智能除湿等功能，其中各种传感器可以根据实际需求灵活部署与配置。

局放在线监测器：采用TEV传感器，通过在开关柜外壳上安装电容传感器对该电压信号进行采集，进而获得开关柜内部局部放电信息，是目前开关柜中主流检测方法之一。

智能网关装置：收集或采集综合监测单元、传感器及其他就地设备信息并进行数据加工、数据有效性甄别、关联分析等边缘计算，智能识别隐患或异常，是配电室智能采集分析的枢纽与核心。

关键词：配电室；评价系统；主动运维；

引言：本系统针对中压开关设备监测传感器的原理选型、配置方案、布置形式等进行了整合设计与优化提升。全面降低了配电房设备状态监测与运维成本，实现了监测传感器与采集器的不停电安装、即插即用、互操作与远程调试管理，形成了配电房等厂站侧监测采集的一体化解决方案。并利用新型传感技术、物联网技术及人工智能技术，科学全面的收集设备本身及设备运行环境的关键信息，由就地边缘计算终端进行预警评估和故障识别，将诊断结果上传到智能运维云平台，由云端通过监控工作站、手机App等方式及时通知运行维护人员进行检修。

一、系统配置原则及功能特点

1、主动运维配置

网关、变压器温度、水位、环境温湿度、摄像头、烟感、室门位置信号，开关柜局放、综合传感器、接头测温、仪表室除湿。

系统监测：二次模拟量回路监测、终端/保护行为监测、瞬时接地绝缘监测、雷击或操作过电压监测。

设备监测：开关柜绝缘监测、开关机械特性监测、电寿命监测、过电流监测、接头温度异常监测、开关设备健康评估。

2、运行监控配置

站内支路电参量采集或接入。

3、主要功能

系统由多个配电房以物联运维网关为核心的前端智能单元、远端云服务器和显示单元构成一个完成系统，其每个配电房实现的功能根据运行需求选择性配置传感器/控制器的种类和数量。主要功能如下：

3.1一次设备监测

电缆接头异常监测温度传感器，通过配置电缆表面温度传感器监测电缆表面温度变化结合系统负荷电流、环境温度等进行智能模糊计算，发现电缆表面温度的异常或异常趋势变化，及时发出告警信息；

接触式电缆接头测温，通过电缆肘型头适配无线无源测温探头实现高精度接头温度采集，可用于实时精准温度监视也可识别异常告警；

环网柜测温与冷凝除湿，通过智能除湿控制器实现柜内湿度控制在60%RH以内，除湿器通过滞回控制、死区控制、检修识别等多种控制策略减少除湿器启动次数和时长，提高除湿器寿命；

开关柜寿命智能检测，检测开关柜电寿命和机械寿命，接近寿命临界状态是发出告警信息；

开关动作速度监测，及时发现开关分闸、合闸的动作时间偏离；

局部放电在线监测，在环网柜母线安装局放监测传感器，可有效检测开关柜的局放问题。

3.2二次设备与系统监测

二次模拟量回路完好性监测：电流互感器饱和或异常、电压互感器谐振或异常及二次接线回路虚接等异常告警；

辅助电源系统异常信号监视；

3.3环境与辅助系统监测

电缆沟水位监视，水位超差告警；

烟雾监视，采集室内烟雾传感器状态，烟雾传感器启动时，发出告警信息；

门禁事件监测，重要开关室门、设备舱门开启状态监视；

视频监视，配置网络型视频摄像头，实现远方调阅式图像查看；

环境温湿度，通过配置环境温湿度传感器监测环境温湿度变化，若现场有空调可通过配置逻辑，当温度到一定值时控制空调启停。

3.4智能网关装置功能

即插即用，网关自描述文件具有标准语义格式，并可灵活扩展，网关自描述文件支持云端自动建模自动更新数据库。

支持远程配置和远程调试，可通过远程配置工具实现网关配置，可进行远程调试，开发规约、检查异常等。

支持智能更换，云端下载自描述文件后，可免调试正常运行。

支持云端算法加载、卸载及更新，推荐采用APP方式。

支持从云端读取内置算法的版本、更新时间、有效告警次数等信息

智能网关与云端通讯兼容国网配电物联网加密体系。

智能网关不会因为操作系统的限制丧失对ms级响应任务的支持。

高精度对时功能；

4、主要特点

系统充分利用物联网、边缘计算、云平台、智能传感器等先进技术结合配电房运行环境和运行特征在数据融合、信息安全、公网接入、流量优化、远程管理、智能扩展等方面进行了充分的设计与研究，具有以下主要特征：

智能联动：预置多重报警输出及报警联动方案，当配置事件发生时，可驱动其他设备启动工作，比如自动打开环网室/开闭站门锁，启动排水排风开关等。

即插即用：对各种传感器进行标准建模，支撑传感器即插即用，网关标准化远程维护，主站新增站址免维护。

智能可靠：具有事件重发及确认机制，某些关键或者重要事件，如果没有接收人的响应确认，将重复发送。

扩展灵活：物联网关可扩展接入多媒体传感设备，比如红外成像仪，自动拍照仪等，组建出边界防护报警功能。

二、具体实施方案

1、运行状态方面

（1）综合监测传感器

在每个开关柜内安装综合监测传感器，采集二次电流、开关位置、开关回路电流、电缆表面温度等信息。进行接触式电缆接头测温、环网柜测温与冷凝除湿，并利用智能模糊算法进行开关柜寿命智能检测、开关动作速度监测、二次模拟量回路完好性监测、过电压冲击监测、过电流冲击监测、单相接地监测等功能。

（2）局放传感器

采用TEV贴片式传感器，通过在开关柜外壳上安装电容传感器对该电压信号进行采集，进而获得开关柜内部局部放电信息。

(3)接头无线测温

    采用全数字方式工作，温度传感器附着在发热点上，并由一段数据线和无线数据变换器相连接，该终端附着在高压母线或高压开关上并长期工作在高压环境中。               

2、环境监测方面

（1）温湿度传感器

通过安装环境温湿度传感器，来测量站室内温湿度，可以实现环境联动。

（2）水浸传感器

通过在电缆沟或电缆夹层，布置漏水绳，可分区域布置，当某一区域浸水后，可触发报警。

3、安防方面

（1）视频

在配电室内安装摄像头，监测站内设备信息，上送至视频云平台，并推送至用户。

（2）烟感

安装烟感传感器，将空接点信号接入智能网关装置，上送报警信息。

（3）门禁

安装行程开关或位移传感器，将空接点信号接入智能网关装置，上送配电室室门的信息。

4、接线方案

（1）综合监测传感器

综合传感器配置有子站和从站，从站和子站之间通过无线433MHZ进行通信，433MHZ是一种短距离无线通信技术。子站和智能网关装置之间通过485进行通信。

（2）局放传感器

局放传感器分为监测终端和（TEV）传感器，监测终端和TEV传感器之间通过特殊处理的硬接线来实现通讯采集。监测终端与智能网关装置之间通过485线来实现通讯数据上送。

（3）接头无线测温

接头无线测温传感器分为无线汇集终端和无线测温终端，无线测温终端卡到梅花触头上，通过433MHZ与无线汇集终端进行通信，无线汇集终端通过485线与智能网关装置进行通信。

（4）环境温湿度传感器

   与智能网关装置之间通过485的方式进行通信。

（5）水浸传感器

水浸传感器通过空接点的方式接入到综合传感器设备内，当浸水时触发报警。

（6）烟感

烟感通过空接点的方式接入到综合传感器设备内，当着火时触发报警。

（7）视频

本项目配置的摄像头可通过4G直接与云端通信（需用户配置可上网的电话卡），也可以通过网线的方式与智能网关装置进行通信，当站内有报警事件时触发拍照，可将图片传至云端。

（8）门禁

本项目配置的门禁为行程开关，为空接点，可作为遥信向云端传输。

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