10kV配電網(wǎng)智能化開閉所改造技術(shù)

摘 要: 以 10 kV 開閉所智能化改造為例，在配電自動化建設(shè)的基礎(chǔ)上，引入了防水、防火、防盜，以及控制溫度和濕度等功能，實現(xiàn)了該站點的全方位、多角度綜合性改造。

關(guān)鍵詞: 10 kV 開閉所; 配電網(wǎng); 自動化; 改造

10 kV開閉所坐落于某一住宅小區(qū)內(nèi)，占地 200m2 ，擁2回路 10 kV 進線，13 回路 10 kV 出線，運行方式為單母線分段運行。 作為配電網(wǎng)的重要組成部分，該開閉所為小區(qū)及其附近區(qū)域負荷提供安全、可靠的電力供給。 根據(jù)供電局配電自動化的改造要求，自 2018 年 6 月起，按照“自動化 + 智能化”模式對該開閉所進行綜合改造。改造工程實施前，該開閉所進線、出線、母線分路開關(guān)、配電變壓器保護配置沒有任何遠傳通訊功能，且相關(guān)線路的開關(guān)操作只能在就地實現(xiàn)，故障信息只能顯示在微機保護面板上，無法實現(xiàn)對母線 PT 及各線路用電負荷情況的遠程檢測，也不能滿足無人值班的“三遙”功能要求。同時，調(diào)度和運行人員無法獲悉相關(guān)的環(huán)境變量信息，這對開閉所的日常維護與運行管理造成諸多不便。

1  智能化改造總體方案

供電局通過分析現(xiàn)有的繼電保護和自動化設(shè)備的相關(guān)配置，決定更換原有設(shè)備，增加遠方遙控功能，增設(shè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元、燈光控制單元、空調(diào)控制單元、環(huán)境溫濕度采集裝置、煙感報警裝置、刷卡門禁、實時圖像視頻監(jiān)測及井溝液位監(jiān)測等裝置，將站( 所) 相關(guān)信息通過HT500物聯(lián)網(wǎng)智能主機經(jīng)光纖傳送至調(diào)度控制中心，本次開閉所智能化改造工程主要包括站級控制層改造和間隔級控制層改造兩個部分。

 整個智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖 1。

系統(tǒng)采用分層控制獨立單元，最終形成各監(jiān)測模塊相互獨立、互不影響的分散分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1   站級控制層改造

站級控制層改造包括增設(shè) 1 臺物聯(lián)網(wǎng)智能主機HT500，1 臺圖像監(jiān)控硬盤錄像機和 1 臺交換機。 其中，物聯(lián)網(wǎng)智能主機按應(yīng)用需求主要含綜合通訊管理模塊、綜合智能化管理模塊及電源管理模塊。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中上送，各功能模塊獨立運行，與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨立對接，滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護要求。 圖像監(jiān)控硬盤錄像機是電力企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的一個節(jié)點，局域網(wǎng)上所有經(jīng)授權(quán)的 Windows 計算機，均可使用IE 瀏覽器遠程瀏覽監(jiān)控攝像機所拍攝的實時或歷史畫面，這是開閉所在無人值守條件下進行實時監(jiān)控的有力保障。

1.2   間隔級控制層改造

將煙感報警系統(tǒng)、液位報警系統(tǒng)的告警信息采集上傳。 環(huán)境溫濕度采集裝置可以直接在 LED 顯示屏上顯示溫度及濕度，同時將該信息通過RS485 組網(wǎng)傳送至物聯(lián)網(wǎng)智能主機的串口接入口。裝設(shè)門禁主機一臺，用于將開門信號和刷卡人的信息經(jīng) RS485 通訊網(wǎng)絡(luò)傳送至物聯(lián)網(wǎng)智能主機。圖像監(jiān)控系統(tǒng)利用兩個槍機攝像頭將開閉所內(nèi)的實時畫面?zhèn)魉椭劣脖P錄像機，并存儲下來，以便事后調(diào)取有用信息。 同時，將圖像監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)光交換機接入電力企業(yè)局域網(wǎng)，使網(wǎng)內(nèi)所有電腦主機都可以通過 IE 瀏覽器直接訪問其 IP 地址。

1.3   網(wǎng)絡(luò)通信

站級網(wǎng)絡(luò)采用串口及以太網(wǎng)，間隔層網(wǎng)絡(luò)主要以 RS485 屏蔽雙絞線傳輸，其拓撲結(jié)構(gòu)為星型。

2  二次回路設(shè)計方案及具體內(nèi)容

2.1   二次回路設(shè)計方案

    從總體來看，對原有系統(tǒng)進行改造時，設(shè)計人員應(yīng)更多地考慮到停電因素、實施的可能性及施工的安全性等問題，為施工、管理及今后的運行維護提供方便。 二次回路錯綜復(fù)雜，設(shè)計人員應(yīng)事先準(zhǔn)確全面地收集資料，并核實接線。 設(shè)計時，要合理安排各新增設(shè)備的安裝布置，盡可能地減少占用空間，使布局趨于合理化、人性化。 在改造中，確保能將新舊的間隔逐一替換并接入新系統(tǒng)，應(yīng)事先構(gòu)造好新的控制回路、電壓回路和信號回路，對于不涉及改造的回路，應(yīng)盡量保持不動，以減少長電纜的再次敷設(shè)，減少施工工作量。 各間隔中將新增部分通訊控制線，為了減少改動量，應(yīng)在柜內(nèi)適當(dāng)位置新增一些端子排。

    而對外圍設(shè)備的通訊、電源、信號過接，宜采取獨立設(shè)置綜合信號采集控制箱。 從箱內(nèi)安裝、走線的方便美觀考慮，建議采用壁掛或獨立的箱體，并可靠接地。

2.2   二次回路改造具體內(nèi)容

 ( 1) 新增 1 套圖像監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括在室內(nèi)安裝 2 個槍機型攝像探頭( 其中 1 個帶云臺控制) ，布置相應(yīng)的視頻線、控制線及槍機工作電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻 PVC 管明敷，托架式槍機工作電源為直流 12 V，并在槍機旁安裝 1 個電源轉(zhuǎn)換盒。                        

(2) 新增 1 套液位采集系統(tǒng)，包括在電纜溝內(nèi)安裝 2 套液位采集探針，走線方式為沿溝暗敷。

( 3) 新增 1 套刷卡門禁系統(tǒng)，安裝在南面的雙開門處，門上固定一對門磁，門內(nèi)墻邊安裝 1個主機箱，箱內(nèi)加裝 1 個 AC220 V 變 DC24 V 逆變電源，在主機箱旁加裝 1 個門開關(guān)，并在門外墻上固定 1 個刷卡器。 從主機箱引出 485 通訊線及電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻 PVC管明敷。                   

( 4) 新增 2 套環(huán)境溫濕度采集器，分別安裝在室內(nèi)南、北面墻離地 1。 6 m 處，每套配備獨立工作電源盒，從采集器引出 485 通訊線至綜合采集控制箱，從電源盒引出 AC220 V 電源線至綜合采集控制箱 走線方式均為沿墻 PVC 管明敷。      

( 5) 增設(shè) 1 臺光交換機，安裝在母線分路開關(guān)柜內(nèi)，將柜內(nèi)的備用光纖尾纖直接接入交換機，從隔壁母線分路開關(guān)隔離柜內(nèi)引入電源。

( 6) 增設(shè) 1 個綜合信息采集控制箱，安裝在直流屏后面的墻角離地 1 m 處，箱內(nèi)含 1 臺圖像監(jiān)控用的DVR硬盤錄像機，1個水浸探測器，以2及若干個相應(yīng)的空氣開關(guān)。 從箱內(nèi)引出 AC220 V總電源線至所內(nèi) UPS不間斷電源所在柜，從箱內(nèi)引出 485 總通訊線至 2# 進線柜，從箱內(nèi)引出 5 類以太網(wǎng)線至母線分路開關(guān)柜交換機。

2.3  信息接入方式           

開閉所內(nèi)信息的輸入方式可分為 3 類，即: 接點輸入方式; 串行通信輸入方式; 視頻圖像透傳輸

（1）具備對環(huán)境、安防、視頻、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的遙信、遙測、遙控、遙視信號接入、處理及轉(zhuǎn)發(fā)功能；

（2）具有監(jiān)測數(shù)據(jù)的保存和導(dǎo)出功能，可調(diào)取現(xiàn)場保存的視頻存儲數(shù)據(jù)；

（3）具備網(wǎng)絡(luò)攝像機的接入功能，通道參數(shù)獨立可調(diào)功能；

（4）具備導(dǎo)軌機器人監(jiān)測數(shù)據(jù)的接入功能；

（5）管理、采集、存儲配電房各監(jiān)控對象的視頻，經(jīng)過集中匯總后傳輸?shù)缴霞壷髡荆?/p>

（6）對配電房現(xiàn)場環(huán)境、安防、視頻、設(shè)備狀態(tài)等環(huán)境信息采集和分析，并結(jié)合執(zhí)行設(shè)備實現(xiàn)智能聯(lián)動（具體智能聯(lián)動策略詳見附錄C），并將告警信號上傳至上級主站系統(tǒng)，執(zhí)行主站系統(tǒng)下達指令，對配電房實時在線監(jiān)控；

（7）具備視頻自動復(fù)位功能，即可對攝像機設(shè)定默認監(jiān)視位置，正常狀態(tài)下攝像機保持默認位置；在控制完成后設(shè)定的時間段內(nèi)恢復(fù)默認監(jiān)視位置；

（8）具備視頻自動巡視功能，對系統(tǒng)的監(jiān)控點進行視頻巡檢，參與輪巡的對象可以任意設(shè)定，包括同一配電房的不同攝像機、同一攝像機的不同預(yù)置位等，輪巡間隔時間可設(shè)置，完成輪巡任務(wù)的攝像機可自動復(fù)位；

（9）具有環(huán)境、安防、設(shè)備狀態(tài)異常判斷功能，異常視頻數(shù)據(jù)可自動進行本地保存并上傳系統(tǒng)主站存儲，可根據(jù)配電房平面布置圖上布防、撤防、告警狀態(tài)直接查看相關(guān)視頻；

（10）具備告警信號管理功能，將異常信號進行分類和告警管理，告警信號管理分為本地告警和上級主站告警，本地告警形式為燈光告警。   

3   結(jié)  語    

    通過對10kV 開閉所的自動化、智能化改造，實現(xiàn)了調(diào)度監(jiān)控、運行維護人員對現(xiàn)場設(shè)備工況及環(huán)境變量的綜合監(jiān)控，打造了開閉所“可知、可控、可視、可感、可聞”的配電自動化建設(shè)新模式。 本次改造工程創(chuàng)造了一套設(shè)計合理、技術(shù)先進、施工方便、安全可靠的配網(wǎng)智能化開閉所改造技術(shù)方案。