高校電力保障系統(tǒng)的優(yōu)化

項(xiàng)文忠 沈海軍 張 松 王 波 蔣鑫磊

上海交通大學(xué)

1 前言

高校用電量隨著科研、教學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及全校師生生活質(zhì)量的提升，呈現(xiàn)持續(xù)的增漲。如何落實(shí)市政府節(jié)能減排的要求，強(qiáng)化管理力度，已成當(dāng)務(wù)之急。隨著技術(shù)的進(jìn)步倒逼供電設(shè)施及電力管理智能化技術(shù)和設(shè)備的更新升級(jí)，建立一套完善的智能化管理系統(tǒng)迫在眉睫。為探究在學(xué)校原有的供電系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立一套高效、安全可靠的電力保障系統(tǒng)，已成為學(xué)校和動(dòng)力管理部門(mén)的重要工作。本文闡述了高校供電系統(tǒng)現(xiàn)狀，對(duì)供電環(huán)節(jié)普遍存在的問(wèn)題展開(kāi)分析，并結(jié)合電力保障系統(tǒng)近十年來(lái)的建設(shè)、改造優(yōu)化和提升管理等措施。

2 供電系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

（1）變電站供電設(shè)施局部存在老化，從供（配、送）電所，變電站到各個(gè)用電終端，相關(guān)設(shè)備、線路陳舊老化，很難避免因線路故障引起的突發(fā)停電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響正常的教學(xué)、科研秩序，在停電過(guò)程中容易造成科研數(shù)據(jù)丟失和設(shè)備的損壞。

（2）學(xué)生公寓用電管理基本采用限功率和定額收費(fèi)等手段，由于學(xué)生對(duì)安全用電、節(jié)能用電的理念和意識(shí)認(rèn)識(shí)不同，自律能力也各不相同，因此在安全用電上存在一定的隱患，特別是動(dòng)手能力強(qiáng)，自律能力差的學(xué)生會(huì)出現(xiàn)擅自拉線，違規(guī)使用學(xué)生宿舍禁用的大功率電器等，導(dǎo)致起火等安全事故時(shí)有發(fā)生。

（3）高校校園面積和建筑面積普遍較多，通常在校區(qū)內(nèi)采用多個(gè)變電站區(qū)域性供電的模式，易造成供電不平衡狀況。

（4）功率因數(shù)有測(cè)定，且未進(jìn)行有效調(diào)節(jié)和控制。

（5）職工技能知識(shí)面的不足，是最大的問(wèn)題，動(dòng)力管理部門(mén)是學(xué)校后勤的一部分，隨著老職工的大量退休，在職編制的局限和外聘人員的介入，員工技能的整體水平不升反降。

3 改造后的供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化管理

鑒于高校供電系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題，上海交通大學(xué)在學(xué)校管理層的重視下，通過(guò)對(duì)原有變電所的改造，已基本建設(shè)成為網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、運(yùn)行安全、電能質(zhì)量上乘的供電系統(tǒng)。上海交大供電系統(tǒng)建設(shè)和管理堅(jiān)持兩手抓，在基礎(chǔ)建設(shè)中加大硬件設(shè)施的投入和改造力度，投入了大量的精力、物力和資金，提高供電配電的智能化、自動(dòng)化程度，運(yùn)用編程程序化微機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控供電運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)報(bào)警啟動(dòng)預(yù)警措施等全程數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存和存檔。系統(tǒng)具備對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析和挖掘功能，為節(jié)電控制、合理用能和今后電力節(jié)能改造，提供決策依據(jù)。

4 供電系統(tǒng)智能化改造的動(dòng)力和措施

4.1 學(xué)校重視、領(lǐng)導(dǎo)支持是工作的最大動(dòng)力

上海交大建校120多年，供電系統(tǒng)設(shè)施的使用時(shí)間相對(duì)其他高校更長(zhǎng)，盡管學(xué)校在管理上從未松懈過(guò)，但之前由于設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的逐漸老化，監(jiān)控技術(shù)更新的局限，以及用戶(hù)個(gè)人違章用電的行為等，學(xué)校供電系統(tǒng)的安全隱患和事故還是確實(shí)存在和時(shí)有發(fā)生，給學(xué)校正常的教學(xué)、科研、生產(chǎn)和生活次序帶來(lái)一定的影響，對(duì)此情況學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給予高度的重視，責(zé)成動(dòng)力部門(mén)采取積極有效的措施。為確保上海交通大學(xué)供電保障，學(xué)校每年投入了相當(dāng)?shù)馁Y金進(jìn)行必要的技術(shù)改造和設(shè)施提升。由于學(xué)校的重視和支持，動(dòng)力部門(mén)的工作動(dòng)力倍增，連續(xù)多年，堅(jiān)持不懈，在取得成績(jī)的同時(shí)，為學(xué)校供電系統(tǒng)的全面提升共同做出了努力。

4.2 建設(shè)學(xué)習(xí)型的班組，全面提升動(dòng)力工程部員工的工作責(zé)任和技術(shù)能力

學(xué)校供電系統(tǒng)保障能力的提升，除了設(shè)備、設(shè)施、技術(shù)的改造和提升外，日常運(yùn)行規(guī)范管理更重要。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，供電系統(tǒng)的智能化控制也在不斷提高。因此，供電系統(tǒng)的管理和工作人員，不僅需要掌握電學(xué)方面的知識(shí)、供電系統(tǒng)工作原理和常規(guī)的操作，還需要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和信息的基本操作，并具備對(duì)采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析和判斷問(wèn)題的能力，形成各級(jí)管理部門(mén)所需的決策信息。如果不能做到和突破數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的關(guān)鍵工作，即使有最大的投入和功能最齊全的信息系統(tǒng)還是不能發(fā)揮作用。針對(duì)高校后勤職工整體知識(shí)結(jié)構(gòu)的局限性，面臨學(xué)校供電系統(tǒng)保障提升的需要，不斷學(xué)習(xí)、提高相關(guān)員工的基本技能是必然趨勢(shì)。信息化不僅改變了工作環(huán)境，而且改變了工作方式。因此，供電管理人員需要提高認(rèn)識(shí)，明確供電管理崗位職責(zé)，掌握數(shù)據(jù)處理，供電信息融入日常工作崗位考核中，并且提高信息工作考核力度。通過(guò)平時(shí)自身學(xué)習(xí)和努力，通過(guò)請(qǐng)進(jìn)來(lái)，走出去，利用交大自身的優(yōu)勢(shì)，請(qǐng)教授、專(zhuān)家和老職工進(jìn)行幫帶。此外，動(dòng)力部門(mén)有計(jì)劃地組織職工分批參加相關(guān)的培訓(xùn)，為員工的技能和知識(shí)的提升，提供必要的條件。通過(guò)實(shí)際工作的磨練，員工的整體工作能力和技術(shù)水平得到很大的提高，為上海交通大學(xué)供電智能化系統(tǒng)的建設(shè)作出卓越的貢獻(xiàn)。

5 供電智能化系統(tǒng)的主要功能

上海交通大學(xué)供電智能化管理系統(tǒng)，是一套由云數(shù)據(jù)平臺(tái)，計(jì)算機(jī)、光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可編程序控制器、智能繼電保護(hù)裝置、智能電量表、大屏顯示器、網(wǎng)絡(luò)攝像等設(shè)備組成，通過(guò)通訊媒體所組成的分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。其主要功能是對(duì)校內(nèi)電網(wǎng)變電站、路燈系統(tǒng)正常運(yùn)行和事故預(yù)警情況下的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。具有大屏幕顯示、報(bào)表打印、越限/事故報(bào)警、時(shí)間順序/事故追憶記錄、設(shè)備維修/實(shí)時(shí)臺(tái)賬、接收繼電保護(hù)數(shù)據(jù)信息、完成站內(nèi)自動(dòng)控制等功能。完成電網(wǎng)內(nèi)所有開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)動(dòng)作、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)功能；完成一級(jí)供電端所有狀態(tài)的監(jiān)視。并與顯示大屏通訊，將系統(tǒng)的主要信息顯示在大屏上。從而進(jìn)行對(duì)變電所、路燈的運(yùn)行情況及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和控制（遙測(cè)、遙信、遙調(diào)等）操作。系統(tǒng)主要分為三大部分：電力監(jiān)控系統(tǒng)，路燈控制系統(tǒng)，綜合應(yīng)用服務(wù)、監(jiān)視、門(mén)禁系統(tǒng)。

（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)（圖1）

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)交大各個(gè)變電站進(jìn)行有效的監(jiān)控管理，有以下幾個(gè)功能：

1）現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)監(jiān)控：對(duì)高低壓進(jìn)出線數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，存儲(chǔ)。并對(duì)跳閘等事故進(jìn)行記錄，管理。

2）事故報(bào)警：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故及時(shí)報(bào)警告知，并對(duì)變壓器超溫或高溫故障報(bào)警，提醒值班人員于第一時(shí)間處理故障。

3）曲線分析：對(duì)各個(gè)回路的電壓、電流、功率因素、功率、能耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線分析，用于供電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和改造的決策管理。

4）報(bào)表輸出：根據(jù)校園用電要求及數(shù)據(jù)分析的需求，提供各種電能參數(shù)報(bào)表。

5）遠(yuǎn)程抄表：直接在監(jiān)控主機(jī)上抄取需要的電能數(shù)據(jù)。

圖1 電力監(jiān)控系統(tǒng)

6）負(fù)荷分析：對(duì)負(fù)載進(jìn)行有效的能耗管理分析。

（2）燈控系統(tǒng)（圖2）

1）自動(dòng)控制：對(duì)各個(gè)室內(nèi)外路燈控制箱，按照學(xué)校要求設(shè)定時(shí)間等多參數(shù)自動(dòng)開(kāi)關(guān)。

2）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控：對(duì)校區(qū)內(nèi)所有路燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)調(diào)整和監(jiān)控路燈的開(kāi)啟關(guān)閉時(shí)間段及PLC運(yùn)行狀態(tài)。

3）遠(yuǎn)程操控：用監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面上的路燈，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

4）故障報(bào)警：PLC故障，對(duì)路燈各分路開(kāi)關(guān)的分合閘故障進(jìn)行報(bào)警告示

5）運(yùn)行時(shí)間等多參數(shù)操作的變更設(shè)定：對(duì)路燈的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行更改

6）遠(yuǎn)程管理：監(jiān)控主機(jī)對(duì)所有PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，設(shè)定路燈的開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)間，提高路燈的利用率。

（3）綜合應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器（圖3）

1）模擬屏顯示及輸出：電網(wǎng)系統(tǒng)模擬屏的全覽及輸出。

2）報(bào)表曲線功能：對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃及改造的數(shù)據(jù)進(jìn)行電能曲線報(bào)表功能輸出。

3）網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)：監(jiān)視各個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)的通訊狀態(tài)。

4）其他備用功能：無(wú)限擴(kuò)展并嫁接能源管理系統(tǒng)的其它應(yīng)用功能。

5）其他數(shù)據(jù)接口：開(kāi)放底層數(shù)據(jù)，以TCP/IP接口轉(zhuǎn)發(fā)。

6 結(jié)束語(yǔ)

圖2 燈控系統(tǒng)

圖3 綜合應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器

上海交大供電管理是后勤管理中的重要組成部分，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)十分關(guān)注供電系統(tǒng)建設(shè)與改造，供電設(shè)施不斷更新，全面趨向運(yùn)行智能化和管理信息化方向發(fā)展。上海交大在供電管理信息系統(tǒng)構(gòu)建方面的全面提升，作了有益的嘗試，取得了可喜的成果。 構(gòu)建的供電管理信息系統(tǒng)部分功能為提高管理水平，加強(qiáng)節(jié)能增效發(fā)揮了積極的作用。其關(guān)鍵的三個(gè)因素：（1）學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的重視和投入是關(guān)鍵；（2）依托高校自身的科技優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮員工的積極性，形成學(xué)習(xí)型不斷提升和超越自我的團(tuán)隊(duì)是基本保障；（3）選擇適合學(xué)校動(dòng)力管理實(shí)際需求的技術(shù)和設(shè)備，設(shè)定貼切控制要求和運(yùn)行需求的功能 ，把技術(shù)改造真正落實(shí)到學(xué)校動(dòng)力保障是根本目標(biāo)。

[1]裴祥友, 聶彥美，高校后勤學(xué)生公寓供電有智能化管理， 高校后勤研究，2004（5）， 49-50;

[2] 王強(qiáng)，魯萍，谷雅瑋，高校電力建設(shè)精細(xì)化管理研究，高校后勤研究，2014（5），18-19；

[3] 劉秋生，金海燕，高校供電管理信息系統(tǒng)構(gòu)建_，電氣時(shí)空，2008（1），45-46；