低壓智能配電系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用

劉洋宇 尚龍龍

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，人們對(duì)設(shè)備的智能管理和運(yùn)行控制有了更高的需求。人們將電力設(shè)備日常工作的控制、管理和維護(hù)技術(shù)與企業(yè)的整體管理系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)更高層次、更完整的設(shè)備控制，這也將成為當(dāng)前設(shè)備發(fā)展的一大趨勢(shì)，包括先進(jìn)的電子電氣、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)、傳感器以及其他信息通信技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。

關(guān)鍵字：低壓配電系統(tǒng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；斷路器

一、引言

人類(lèi)對(duì)設(shè)備的智能管理和運(yùn)行控制的需求隨著科技的發(fā)展而不斷提高。人們將電力設(shè)備的日常工作的控制、管理和維護(hù)技術(shù)與企業(yè)的整體管理系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)更高層次、更完整地設(shè)備控制。以前的低壓配電控制系統(tǒng)，為了對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控、保護(hù)和管理，一般采用配屬斷路器、控制繼電器和接觸器等電子元器件所組成的切換直流接觸器的人操縱法來(lái)進(jìn)行控制。但當(dāng)需要使用微電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的智能監(jiān)控與管理時(shí)，就需要使用PLC或微處理器等設(shè)備。大量的電能變送器需要使用在這一系統(tǒng)中，但其成本高、連接麻煩、準(zhǔn)確度低、質(zhì)量不穩(wěn)定，對(duì)電氣系統(tǒng)的流暢運(yùn)行是不利的。目前，很多公司都在研究將計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備配電系統(tǒng)中，于是，就開(kāi)發(fā)了智能低壓配電控制系統(tǒng)[1]。

二、低壓配電系統(tǒng)需求分析

智能低壓配電系統(tǒng)相對(duì)實(shí)現(xiàn)的成本在普及初期遠(yuǎn)高于一般的配電系統(tǒng)。因此必須配備智能元件和部分控制裝置，給人的印象總是要適應(yīng)中高端的應(yīng)用場(chǎng)景。并且由于近幾年科技的發(fā)展，智能配電的系統(tǒng)部件更加多樣，同時(shí)在功能上也更加適應(yīng)消費(fèi)者的需求，再加上市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，智能低壓配電系統(tǒng)在價(jià)格上更加靈活，能夠按照消費(fèi)者的需求，模塊化的組成一些產(chǎn)品，來(lái)滿足不同消費(fèi)者的需求。因此，定制智能低壓配電系統(tǒng)必須先了解客戶需求，再針對(duì)不同客戶提供有針對(duì)性的技術(shù)措施[2]。

（一）小區(qū)配電系統(tǒng)

某大學(xué)校區(qū)現(xiàn)有學(xué)生3萬(wàn)多人，日耗電量2000萬(wàn)千瓦時(shí)，這幾年學(xué)校進(jìn)一步擴(kuò)大，現(xiàn)在共有11個(gè)高低壓配電房，學(xué)院雖然按地域設(shè)有4個(gè)配電房，但由于校區(qū)較大，且配電房部分在地庫(kù)內(nèi)，管理效率不高。具體案例如下：

①如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，通常是由用戶端被動(dòng)反應(yīng)，再由系統(tǒng)工作人員到現(xiàn)場(chǎng)研究排除，故障反應(yīng)周期較長(zhǎng)，往往不能立即判斷故障性質(zhì)，在發(fā)生較復(fù)雜故障時(shí)難以及時(shí)排除故障。

②在崗人員雖多，但辦事效率不高，通常需要全天值班，按照配電間的相應(yīng)要求，每天的運(yùn)行費(fèi)用較高。

③日常配電裝置巡視限時(shí)，平時(shí)1天可巡視2次，這種抄表讀數(shù)對(duì)于一些長(zhǎng)期負(fù)載來(lái)說(shuō)，僅僅是近似記錄，不能詳細(xì)反映負(fù)載的長(zhǎng)期電能變化趨勢(shì)，要進(jìn)行深入地研究和分析，難度相當(dāng)大。客戶的需求是在方案設(shè)計(jì)中充分考慮原有配電箱的變化，在滿足性能的前提下，盡可能減少改造投資，并著重改進(jìn)上述問(wèn)題[3]。

（二）某繞城高速配電系統(tǒng)

某繞城高速全線共設(shè)1個(gè)變配電房的收費(fèi)站，如果值班員要在各收費(fèi)口安排變配間，人力成本較高。即使采用兩種條件，用戶也需要對(duì)分散的收費(fèi)站配電間進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并要求其在預(yù)定總值班室進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，從而構(gòu)建起一套管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人值班[4]。

（三）某單位小型箱變管理系統(tǒng)

某企業(yè)轄區(qū)內(nèi)有多臺(tái)小式變壓器，其中部分直接放置在室外，整體分散，存在一定的安全隱患，由于光纖和通信電纜的敷設(shè)施工任務(wù)受到安裝時(shí)間和地理?xiàng)l件的限制，無(wú)法及時(shí)完成，如遇難題不能主動(dòng)反映，而是需要等待被動(dòng)反映，那么解決問(wèn)題的速度將會(huì)延遲[5]。

綜合以上三個(gè)具體實(shí)例中的客戶要求，發(fā)現(xiàn)客戶目前特別關(guān)注的是通過(guò)智能低壓配電設(shè)備實(shí)現(xiàn)配電室的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理、事故報(bào)警等功能，這就要求配電設(shè)備能夠滿足少數(shù)人值守甚至無(wú)人值守的需求，以減少運(yùn)行時(shí)間并提高管理水平。此外，人們還期待該技術(shù)能夠根據(jù)不同的場(chǎng)景需求提供無(wú)線連接方式，以提供靈活多樣的組網(wǎng)方式。

三、低壓智能配電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

低壓智能配電控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于數(shù)字通信方法與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息溝通，以實(shí)現(xiàn)智能和自動(dòng)化管理電源開(kāi)關(guān)，保證電源質(zhì)量發(fā)揮作用。

（一）多功能化

低壓智能配電系統(tǒng)摒棄了以前低壓配電系統(tǒng)中設(shè)備相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，現(xiàn)代智能配電系統(tǒng)整合了測(cè)量、管理、調(diào)節(jié)、維護(hù)等多個(gè)功能，減少了電壓柜內(nèi)設(shè)備數(shù)量，取代了以往低壓配電系統(tǒng)中的各種指示燈、電表、繼電器等輔助元件，使整個(gè)控制系統(tǒng)在更緊湊的結(jié)構(gòu)和更高效的工作時(shí)間下，在設(shè)備的配置和調(diào)節(jié)上，為用戶提供更多的便利。

（二）網(wǎng)絡(luò)化

低壓智能配電系統(tǒng)具有與數(shù)字通信功能的端口，可以在后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息采集、管理、通信和控制，并通過(guò)因特網(wǎng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備的智能化管理和遠(yuǎn)距離控制，這是常規(guī)低壓智能配電控制系統(tǒng)所不具備的特點(diǎn)。

四、低壓配電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

低壓配電系統(tǒng)的智能化采用先電子化實(shí)時(shí)信息采集技術(shù)和信息化電子通信傳輸技術(shù)，使值班人員能夠在較遠(yuǎn)的低壓配電房?jī)?nèi)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制界面，迅速了解全部工作情況，完成各種意外情況的及時(shí)處理，這是將傳統(tǒng)的低壓配電控制系統(tǒng)與現(xiàn)代電子通信技術(shù)緊密結(jié)合的結(jié)果。

（一）智能低壓配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智能低壓配電系統(tǒng)是一個(gè)整體的軟、硬件生產(chǎn)系統(tǒng)，通常情況下，智能低壓配電系統(tǒng)可分為三個(gè)層次，包括系統(tǒng)底層、通信網(wǎng)絡(luò)層和智能元件底層，其中智能低壓配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)具體情況見(jiàn)表1。

①考慮到企業(yè)工程需求，一般采用專(zhuān)門(mén)的監(jiān)控管理軟件來(lái)管理，因此管理軟件通常采用在界面和接口上可以自由組合的模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)用戶需求快速調(diào)整，而對(duì)核心部分的管理軟件則沒(méi)有必要進(jìn)行調(diào)整。

②提供系統(tǒng)軟件層與智能設(shè)備層之間的通信鏈接。隨著技術(shù)的發(fā)展，大量的實(shí)踐中已經(jīng)使用了無(wú)線的連接方式，除了傳統(tǒng)的有線傳輸之外，還有許多通信網(wǎng)絡(luò)層可以選擇。

③在配電柜及核心部件上，實(shí)際上是使用就地?cái)[放的方式。智能元件先處理模擬監(jiān)視值和數(shù)位化現(xiàn)場(chǎng)狀況，然后通過(guò)通信界面與遠(yuǎn)端監(jiān)視器作雙向通信，以達(dá)到遠(yuǎn)端監(jiān)視器的效果。

（二）配電低壓監(jiān)控系統(tǒng)方案的選擇

智能低壓配電控制系統(tǒng)的組成主要有三部分，即通信網(wǎng)絡(luò)層、智能元件層和控制元件層，選擇合適的通信網(wǎng)絡(luò)層和智能元件層作為控制系統(tǒng)的基石非常關(guān)鍵，能為用戶提供理想的供電監(jiān)控系統(tǒng)方案。

根據(jù)客戶的需求和現(xiàn)場(chǎng)情況，可以進(jìn)行不同類(lèi)型的控制元件的配合，具體分為控制型、半控制型、通用型。

客戶可以使用非通信線路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源回路的控制，通過(guò)可通信的遠(yuǎn)距離智能I/O功能，遠(yuǎn)程控制回路的電壓、塑料外殼斷路器的合分閘以及意外狀況等信息。

當(dāng)客戶對(duì)某些電路數(shù)據(jù)有較高要求時(shí)，可以安裝網(wǎng)絡(luò)儀表系統(tǒng)，在進(jìn)行簡(jiǎn)單管理的同時(shí)，對(duì)流量、電壓、耗電量等數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。

采用可通信類(lèi)型的元件，實(shí)施“四遙”監(jiān)控，即遠(yuǎn)程監(jiān)控、遙信、遙調(diào)和遙測(cè)。用戶可以隨時(shí)隨地即時(shí)掌握整個(gè)配電控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在組合形態(tài)方面，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要合理組合以上方法并靈活混用。

五、配電工程案例分析

（一）某學(xué)校配電系統(tǒng)

改造原配電箱，使其最適合安裝帶通信接口的智能電器儀表，這些儀表可以直接檢測(cè)多種電能數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功電能、無(wú)功電能、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無(wú)功電能、噪聲等。其中，CE系列電力儀表具有強(qiáng)大的抗壓性能和抗磨損能力，可以測(cè)量輔助性、報(bào)警觸點(diǎn)和輸出，實(shí)現(xiàn)斷路器的合閘、分閘和故障狀態(tài)的重合。

（二）某繞城高速配電系統(tǒng)

通過(guò)全方位的集中控制，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無(wú)人看守，采用了具有事故記憶功能的萬(wàn)能斷路器CW1/H和可通訊塑殼斷路器CM1Z，可以獲得事故發(fā)生后的所有數(shù)據(jù)，而這些是一般儀表和I/O控制器系統(tǒng)所無(wú)法達(dá)到的。在工程中，通過(guò)CDT轉(zhuǎn)換器和光纜將所有配電間的斷路器連接到值班室，實(shí)現(xiàn)了全程布控。

（三）某單位小型箱變管理系統(tǒng)

每一箱變電配置均采用萬(wàn)向斷路器CW2/H和塑殼斷路器CM 2Z/T等參數(shù)進(jìn)行更換，現(xiàn)場(chǎng)部分分量信息則通過(guò)NI/O模塊進(jìn)行信息采集，并通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線通信模塊傳輸通信內(nèi)容。在電業(yè)局?jǐn)?shù)量總值班的機(jī)房?jī)?nèi)，利用GPRS/CDMA無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和記錄，利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)和信息發(fā)布系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各智能箱變電站的工作情況，并對(duì)這些站點(diǎn)的實(shí)際工作情況進(jìn)行巡查，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就及時(shí)查處。

六、結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的低壓換電技術(shù)的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以往的傳統(tǒng)技術(shù)，并逐漸取代了以往在工作和居住環(huán)境中使用的傳統(tǒng)低壓換電系統(tǒng)。隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，低壓智能配電技術(shù)正在逐步成熟，并將在未來(lái)得到更多的發(fā)展。未來(lái)，低壓智能配電技術(shù)的兼容性和穩(wěn)定性都將得到顯著提升，同時(shí)它將成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。

作者單位：劉洋宇 尚龍龍 深圳供電局有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]陳浩，徐通通，閆民富，等.低壓智能配電系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用[J].大眾用電，2021，36（06）：54-55.

[2]徐通通，陳浩，閆民富，等.智能低壓配電系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及其組成分析[J].光源與照明，2021（03）：143-144.

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