配电室用智能运维数据采集设备

配电室用智能运维数据采集设备

陈文

上海创岳实业有限公司

摘要：配电自动化系统是一种集计算机、通信技术等现代化信息技术为一体的综合智能化装置,它能够在现场进行数据采集和信息处理,对各种设备运行状态下产生的故障信号及时反馈到工作人员处。

关键词：配电室；智能运维；数据采集

引言：为了进一步提升配网运维工作质量和效率，支撑配网技术发展向数字化、精益化、智能化转型。在大量的配电房现状问题分析以及新监测技术调研的基础上，文章提出了智能配电房系统构架，以及系统平台和硬件设施的设计方案，并着重从环境、安防、视频、设备状态等功能模块，重点分析了智能配电房的关键技术路线。建立了智能化、可视化、自动化、互动化的新型现代化配电房。成果应用在大量的智能配电房建设当中，为我国智能配电房的规范建设提供非常重要的指导作用。

一、 配电室用智能运维数据采集设备总体设计

1.1 配电室用智能运维数据采集装置的主要方案

配电自动化系统的核心是计算机数据采集器,其主要任务就是实现对智能设备进行实时监控,并能够将这些信息及时传送到管理决策层。
   智能运维系统通常由硬件和软件两部分组成。其中硬件包括配电室用通信服务器、主站端终端(PLC)及各子网所需的传感器等;而软件则为上位机与下位机之间建立一个完整的数据传输通道,以实现对各个子系统间运行状态实时监控并将信息反馈给管理者进行决策分析。
   在实际应用中,通常采用的采集方式一般有两种:一种是模拟量采集,这种方法能够对配电自动化系统进行实时监控;另一种则是数字式采样和以计算机为核心。

1.2 配电室用智能运维数据采集设备组成及特点

配电室智能运维管理设备主要包括:采集系统、数据处理及通信系统和信息管理系统。其中,数据采集与传输是整个智能化电网运行的关键环节,通过对传感器信号的实时监测能够保证电力用户在进行用电量统计时获得准确可靠地电能。
   (1)前端装置包括主控器、传感测温敏元件以及各种相关辅助器件等部件组成了配电室智能运维设备；
   (2)通信系统和信息管理系统构成了数据采集与处理系统,通过通信系统能够实现对信息的采集与传输；

(3)数据管理系统包括各类传感器、各种辅助器件以及相关软件,以提高整个智能化电网运行过程中各个部件之间相互协调和配合作用,保证电力设备在正常状态下工作[1]。

二、 智能运维数据采集设备硬件平台

2.1 智能运维数据采集设备的主要结构

智能运维系统的主要结构包括采集终端、数据存储平台和通信网络,在实际工作中,我们需要根据不同用户的需求设计对应类型传感器。
  (1)采集终端:配电自动化监控中心采用了分布式多点采样技术。该设备可以实现对多个对象进行实时监测与控制，能够实现远程操作，具有较高可靠性及稳定性等特点，因此被广泛应用于各个领域的综合应用系统之中，本智能运维数据采集设备主要包括以下部分。

(2)数据存储平台:该设备主要是用来储存和保存用户所采集的信息,包括系统中各子系统对电能、光伏电池电压等参数进行监测,并将其与实际用电负荷相结合后形成统一标准格式。

2.2 智能运维采集设备原理

在电力设备的智能化管理中,运维应用是非常重要的,它能够为用户提供更加方便、安全和可靠地数据支持。
   智能配电自动化系统。该系统主要包括监控中心及通信网络。通过远程控制对各终端进行实时监视与数据处理;实现对现场信息采集、传输以及分析等功能，实现自动检测故障状态并及时通知相关人员采取相应措施保障电力设备运行的安全性,确保电网稳定高效运转，本设计中,智能配电自动化系统是通过对传感器、通信网络以及计算机的综合运用,将采集到的信息进行处理,并结合相关技术,实现远程在线监测和控制[2]。

2.3 智能运维应用

智能运维应用是在配电自动化的基础上,对设备运行数据进行采集、分析和处理,实现对故障信息及用户使用情况的有效监控。
    （1）智能运维系统中包括了传感器、计算机和通信网络等。其中用于监测设备状态参数(如电压值变化率或电流值)以及环境状况，监视现场各类设施状态如各种机械部件运行条件下是否能正常工作,温度过高或者过低等等因素都会影响到这些数据采集装置的准确度及可靠性,从而影响系统的正常运行。

（2）智能运维应用是针对不同用户对设备状态参数进行采集、分析和处理,使这些数据能够准确及时地反映到现场管理人员手中，同时通过网络通信技术实现远程管理与控制功能,提高了工作效率及安全性。
    （3）智能运维应用的功能包括:数据采集、传输和处理。其中,用于数据收集的是现场人员,而进行通信则是通过网络。在配电室中使用监控系统时能够将所获取到的信息传送到控制中心。实现远距离监测及控制电力设备状态参数，同时也可以对供电部门提供相关服务，还能为管理人员及时掌握用户用电量情况以及用电需求变化等做出分析决策并提出改进措施和方法建议,使管理者更好地了解、处理这些问题以提高管理水平。

2.4 智能运维设备参数

智能运维设备的参数主要包括:
   (1)通信带宽,在满足电网安全运行要求下,通讯网络传输量越大则对应着通信质量越好。因此需要保证系统能够正常工作。如果要实现远距离数据交换时就必须确保通讯通道具有良好的通畅性和稳定性，同时为了防止出现信号丢失等情况而影响到用户对电力供应信息进行及时处理与反馈也是十分必要的环节之一
   (2)电压、电流以及频率,在满足配电网正常运行的同时,也要保证系统具有良好稳定的电压。

(3)通信网络传输量以及信号质量要求。由于电力设备是一个比较复杂且庞大而又繁琐而且变化莫测并且数据量巨大、种类繁多等特点,所以需要选择合适和恰当合理并适合本设计需求及功能特性并且能够实现对不同用户进行实时监控与控制操作管理的智能运维设备，同时还应该保证系统在正常运行中不会出现网络通信故障或断路情况[3]。

三、 配电室用智能运维数据采集设备的软件系统

3.1 软件开发流程

软件系统由采集、处理和显示三个部分组成。
   首先,数据的输入。在整个智能配电自动化监控管理系统中,我们需要对所有信息进行收集并录入到计算机主站上，而对于系统内所存储的大量数据则需要采用不同格式转换为统一标准来完成采集过程以及进行控制管理等操作，同时也要保证对这些原始资料实现准确地识别、分析和处理等等功能。
   其次，是数据的储存与传输:在整个智能配电自动化监控管理系统中,我们需要把采集和处理的数据进行储存,并将其转换成统一标准格式,从而实现对这些原始资料的识别、分析以及控制等操作。

3.2 人机交互

配电自动化系统的人机界面主要是由以下几个部分组成:
  (1)操作台,操作者可以通过键盘来输入具体信息,然后点击按钮进行相应操作。其中包括对设备运行状态、故障情况等内容的显示。
  (2)报警器和声光告警装置，当发生异常事件时发出声音提醒工作人员及时处理紧急状况或在第一时间通知工作人员到现场查看事故原因以及解决方法等等功能;还有就是可以设置一个报警灯,当有人员出现异常情况可以通过报警灯的闪烁来通知工作人员进行处理。

(3)显示系统和打印机,将配电自动化设备与人之间的信息数据转换成相应格式,方便操作人员查阅、查找以及查询，还有就是在屏幕上设置一个提示框或者是一些特定字段让操作者能够及时查看自己所遇到故障问题并给出解决方案等等功能。

3.3 数据采集设备的驱动

配电自动化系统中的数据采集设备,主要是由驱动装置、通信模块和控制软件组成。
  (1)电力线载波电路。在高压供电网内传输到电力线上时需要经过电压互感器将其进行转换之后再传递给微机处理器来完成对信号的接收与处理工作，而其中微机上则要通过一个电源转换器把电能变换成可以被单片机所识别的频率,然后由微处理器对这个频率值做进一步的运算、控制和保护等功能。

(2)通信模块。在电力线载波电路中,需要一个能够将电能进行传送的信号,其中包括电压、电流等数据信息，而通讯部分则主要是通过传输到微机处理器来完成对这些数据信息以及参数的处理工作。

四、 配电室用智能运维数据分析

4.1 配电室用智能运维数据采集设备需求

配电自动化设备的应用,使得传统继电器控制方式逐渐被现代化智能化技术所取代,这也是现代电力系统对供电质量和可靠性提出更高要求,而在实际运行过程中由于存在很多影响因素(如:环境、温度等)以及人为操作不当或故障问题导致的安全事故。
   针对当前我国电网配电线控装置出现的一些缺陷及不足之处进行分析与研究发现:目前大多数监控设备都采用的是模拟量测采集方式，其优点是不需要对线路进行在线监测,而且采集的数据可以进行实时监测,因此在实际应用中,可将其与传统继电器控制方式加以比较。

4.2 配电室用智能运维数据采集设备存在的主要问题

配电自动化设备在运行过程中存在的问题主要有以下几点:
   (1)故障率高,稳定性差。由于智能运维系统是一个复杂、庞大的系统,其数据采集和处理都是一项细致而繁琐且长期工作。因此需要大量专业人员进行现场维护与管理，同时随着电力电子技术发展以及通信网络建设不断完善等因素也对供电设备提出了更高要求及挑战;
   (2)智能化程度低。在我国大部分配电自动化设备中,由于其自身的自动化程度低,导致智能化设备在运行过程中存在故障率高、稳定性差等问题。

(3)数据采集不及时。目前大多数配电自动化系统采用的是以光纤传输为主,对现场信息进行实时监控和处理能力不足，同时随着通信网络技术不断发展及应用范围扩大后也出现了大量新功能的传感器种类增加以及装置容量增大所带来的供电量减少问题,这些都使得智能运维设备在实际运行过程中存在着故障率高、数据采集不及时等一系列问题。

(4)系统功能不完善。目前,配电设备的智能化水平还比较低,无法满足现代化发展需求,同时由于其自身存在着故障率高、数据采集不准确等问题。

4.3 配电室用智能运维数据采集解决方案

针对以上问题,提出以下方案。
   (1)在配电室智能运维管理系统中,通过对数据的采集、处理和存储功能进行设计与实现。将这些工作都集中到一个数据库中来完成，然后把它们集成起来形成整个系统信息的整体结构图以及各子系统之间关系等相关参数值，再根据各个子模块间建立起相互关联关系模型,从而构成了完整的通信链条。

   (2)在智能运维管理系统中,通过对系统中的信息流、数据存储结构,以及通信链条进行设计与实现。在配电室内智能运维管理系统的基础上完成整个网络的运行。在系统中,通过对数据的采集处理和存储,实现了网络通信、信息流等方面的功能。

总结：随着时代进步与发展以及人们生活水平提高后对于电气工程及自动化技术也提出了更高要求:不仅要满足传统供电系统的性能指标还要具有可靠性、灵活性等特点,使其能满足现代智能化管理的需求。

参考文献：

[1]王肃.数据中心配电室用智能运维数据采集设备:CN202220270411.2[P].CN216699237U[2023-12-24].

[2]马斌,贺月静.电力智慧运维的发展趋势及探究[J].消费导刊, 2019, 000(022):254-255.

[3]张敏,刘田豹.一种智能运维配电室监测方案及应用[J].农村电工, 2021, 29(10):2.