用户侧配电房电力监控系统的应用.docx

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用户侧配电房电力监控系统的应用

用户侧配电房监控系统的应用

1概述

配电房监控系统是指在配电房应用自动化技术、信息处理技术、传输技术和计算机软硬件等技术实现对配电室设备（包括测量仪表、控制系统、信号系统及远动装置等）的功能进行重新组合和优化设计，对配电房主要电气设备的运行情况进行监视、测量、控制和协调，减少或代替运行值班员对配电房运行情况的监视和控制操作，准确的掌握配电系统设备运行的实际情况，及时发现故障问题并进行有效解决,使配电网更加安全、稳定、可靠运行的一种综合性的自动化系统。

随着社会经济水平不断提升，用户对电力需求也是日益增多，供电公司及电力用户的专变配电房由于数量较多、分布较广等原因，具有分散、地理环境情况变化多端、覆盖面广、用户众多，容易受用户增容和城市建设影响等特点。

这充分促使电力运维企业飞速进展，电网日渐扩及用户对配电可靠性要求持续提高，配电房的监控对配电自动化管理、线损分析、负荷预测、电力需求管理具有重大意义。

所以配电房监控系统的运用也就越来越备受关注。

1.1发展历程

由于电压等级越高，电力系统要求的可靠性、安全性就越高，对于国的10KV以上的中、高压输变电系统的电力自动化监控软件已经发展成了很完善的系统软件。

该监控软件在测量、监控、继电保护和通讯功能等方面已经实现了电网的自动化管理。

对于中、高压输变电系统的安全性、可靠性、实时性、易用性、兼容性及掌控和管理方面也达到了较高要求。

已经真正实现了功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化。

因此在中、高压输变电系统的电力自动化监控软件技术在国、外已发展较为成熟。

然而对于低压智能变配电自动化监控系统软件仍然是当今国际电力自动化的一个发展方向和潮流，在我国始于90年代末，其中2001年8月颁布的“低压智能化配电行业标准草案”起到了标志性的作用；2003年底，由中华人民国建设部批准发行的《变配电系统智能化系统设计（1OKV及以下）》，标志着低压智能化配电在中国正式进入起步阶段。

目前，我国的低压智能变配电自动化监控系统软件还处于一个发展阶段。

因此，对于低压智能变配电自动化监控系统软件的设计和研究是一个重要的研究方向。

早期配电房没有办法及时了解和监控各个用户或线路的运行状况，更谈不上对各个用户或线路进行直接控制。

全网供电系统设备运行情况、各条线路的电压、电流和功率情况，监控中心都不能及时掌握。

操作人员只能根据事前通过大量人工手算得到的各种系统运行方式，结合这些有限的“历史”信息，加上个人的经验，选择各种运行方式，再用通知各负荷值班人员进行调度控制。

一旦发生事故，也不能及时了解事故现场情况，及时进行事故处理，需要较长的时间才能恢复现场设备的运行。

显然，这种落后的状况直接影响电网的安全运行。

低压智能变配电自动化监控系统的第二个发展阶段，是远动技术的采用。

安装于各变配电站的远动装置，采集各负荷的情况，各线路电流、电压和功率等实时数据，以及开关的实时状态，然后通过控制电缆传送监控中心并直接显示在监控室的仪表和模拟屏上。

操作人员可以随时看到这些运行参数和全系统运行状况，还可以立刻显示开关及设备的事故跳闸。

监控中心可以有效地对区域配电系统的运行状态进行实时的监控。

操作人员还可以在调度中心直接对某些开关进行投入和切除的工作。

这种远动装置的采用，使变配电站综合自动化系统可以实现“四遥”功能，所谓“四遥”是指“遥测、遥信、遥控和遥调”的简称，“遥测”是指远方测量智能保护控制器诸如电流、电压、功率等模拟量等参数，“遥信”是指远方监视智能保护控制器的工作状态和运转情况状态等，“遥控”是指远方控制智能保护控制器的启停、合分等工作状态，“遥调”是指远方设定及调整智能保护控制器的工作参数、标准参数等。

低压智能变配电自动化监控系统的第三个发展阶段，计算机技术在工业控制系统中的应用。

电力电子和计算机技术的飞速发展，为电力系统远动和通讯技术的发展应用提供了有力的技术支持，于是近几年来无人值班变电站迅速发展起来，建立了一批能够实现“四遥”功能的无人值班配电房，构成一个资源和信息共享的全微机化的系统，对变配电实现遥信、遥测、遥析和遥储，以达到在中央控制室（或总值班室）能够监视和控制整个变配电系统。

真正实现功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化，保证系统安全、可靠、稳定运行，实现真正的无人值班。

从而实现电网的现代化管理，并在运行、安全、设计、施工、检修、维护和管理带来便利和一定的经济效益等诸多方面具有一定的意义。

1.2特点分析

配电房是电力系统末端配电网中传输、分配电能的主要电气设备场所，是城市配电网系统的重要组成部分。

长期以来，配电房管理工作一直是供电系统运行管理的可靠性的薄弱环节之一，一些配电房开关跳闸和配电房环境过热影响设备运行、配电房水浸导致设备损坏、配电房设备被盗等，既容易烧毁设备，也容易影响用户正常的用电情况，由于低压配电网络缺乏这方面的检测手段，主要由工作人员逐个测量配电装置及巡检，结果是费时费工，既不能及时反映真实情况，也不能及时解决实际问题。

传统的解决方案就是分别安装环网柜、开关柜、变压器等监测设备，以及报警、视频以及环境监控等系统等，但是这些系统具有如下问题：

1、很多装置没有联网，只是在本地监测和控制；

2、联网的各系统之间独立运行，形成监控“孤岛”现象，无法有效的进行管理，也达不到安全管理的效果。

3、目前配电房所有门锁都采用机械锁，也就是说随便配一把钥匙可将各设备室的门全部打开，从而存在很大的安全隐患，一方面，外来人员用借到的钥匙就可随心所欲开启任何房门，也无法记录开启时间，这不仅可能出现物品被盗，甚至可能开错设备室的门而误入带电间隔，出现人员伤亡的事故。

另方面，当钥匙丢失了时，更是存在前面所述的安全隐患。

4、目前配电站的巡视都是通过手工记录的方式进行，会出现代签、统计费时费力，无法做到实时监控和管理。

5、多系统并存不但增加了投资成本，后期的维护成本也大大增加，并且多个厂家的设备同时运行，也会产生扯皮现象，浪费业主的时间和精力。

1.3发展趋势

近年来，在原有用户的基础上，随着我国用电量及新增配电室逐年增加，潜伏的电力事故安全隐患呈上升趋势，直接威胁着人民生命和财产的安全，从我国历年的统计数据来看，无论是发生次数，还是直接经济损失，电力事故都是不容忽视的一部分。

如何利用现有的电力运行监控系统，实时监测配电室运行状况，来实现电力事故的预防和控制，已成为业界和供电部门着力研究和解决的热点议题。

随着互联网与机器人技术的大力发展，配电房智能无人监控技术日趋成熟和发展，更多的用户希望与新技术融合，把电力事故监测系统和智能用电管理系统有效结合，通过一套完整的解决方案，实现科学、安全、高效用电。

基于上述的实际需求，市场中开始出现了将计算机网络技术、现代通信技术和机器人技术应用于配电房运维业务中，以此来提升运维的可靠性和效率的各类产品和服务。

2技术要求

2.1建设依据

GJBT-671《变配电系统智能化系统设计（1OKV及以下）》

GB11287-89《继电器、继电保护》

GB/T14537-93《量度继电器和保护装置冲击和碰撞试验》

GB6162-85《静态继电器和保护装置的电气干扰试验》

GB/T14598.9-1995《电气继电器》箢22部分量度继电器和保护装置的电气干扰试验，第3篇辐射电磁场干扰试验

GB/T14598.10-1996《电气继电器》第22部分量度继电器和保护装置的电气干扰试验，第4篇快速瞬变干扰试验

GB7261-1997《继电器及继电保护装置基本试验方法》

GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》

GB50062-92《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规程》

GB50171-92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收划程》

GB/T13730-92《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

GB-2887-89《计算站场地技术条件》

DL/T478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》

GB-2887-89《计算站场地技术条件》

DL/T478-92《静态继电保护及安全白动装置通用技术条件》

DL/T587-1996《微机继电保护装置运行管理规程》

DL5003-92《电力系统调度自动化设计技术规程》

GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》

GB/T50312-2000《建筑和建筑群综合布线系统工程施工及验收规》

2.2技术目标

运用智应用自动化技术、信息处理技术、传输技术和计算机软硬件等技术，对配电房外环境与安防监控进行技术研究，探索配电房动态环境与安防监控系统的可行性。

采集低压配电站智能电子设备信息通过现场总线和网络方式与站的智能电子设备（包括智能网络电力仪表、电度表、无功补偿装置、温控装置等进行通信，接收智能电子设备上送的各种信息。

Ø为智能电网的信息化、自动化、互动化提供技术基础

智能化配电房应该能够实现站全部设施的自动化、信息化、数字化，并通过有效的数据整合收集体系，将数据上传至统计分析系统，为运行管理工作提供技术支持和决策依据；

Ø及时发现异常，减少事故发生

对环境与安防综合监控技术研究，可以掌握配电房动态的环境与安防数据，可及时发现配电房环境异常并及时处理，减少了因配电房环境造成的停电事故的发生；

Ø对在线式红外母线测温技术的研究，以及对电缆温度无线测温技术的研究。

解决不需要接触母线就能测出母线温度的问题，通过无线通讯技术实现电缆温度的检测。

实时掌握母线和电缆温度，起到故障预警的作用。

Ø对腐蚀电缆的臭氧O3气体检测，预防电缆被腐蚀；对开关室SF6和O2检测，实时检测泄漏情况，保证人员安全。

电缆沟H2S气体检测，实时掌握电缆沟有毒气体H2S的浓度，保障电缆沟施工人员生命安全。

Ø无人泵机启停，降低人工巡视频率

对地下漏水检测以及水泵联动技术的研究，可以实现无人泵机启停，可降低人工巡视的频率；

Ø改良施工模式，保护所环境

对传感网技术的研究，可减少配电房开槽布线的施工方式，对于保护配电房环境以及减少事故发生几率起到关键性作用；

Ø主动视频监控，及时处理入侵破坏行为

对主动视频分析技术的应用，可实现对配电房外环境的主动视频监控，及时处理对配电房的入侵、破坏行为。

Ø实现与值班站的监控系统通信将各种采集的信息送往值班站的监控系统，通过监控系统值班人员可以方便直观地监控400V配电房的运行情况。

同时将监控系统下发的各种控制命令转送给智能电子设备。

Ø实现网关功能嵌网关功能，可以完成各端口之间及各规约之间的转换。

Ø实现逻辑运算可以根据工程需要按照逻辑规则合成新的信息，合成信息可转发给主站监控系统或者据此下发控制命令。

3市场分析

3.1用户侧需求分析

3.1.1用户需求分析

目前的变电站监控系统绝大部分针对10kV及以上电压等级的中高压电量监控，对于400V低压配电房监控系统的发展缓慢，主要是因为现在变配电系统里存在下列的实际问题和难点：

1、低压配电站数量多，分布区域及其广泛，一旦建成，欲再做线路、设备布局、建筑结构改造则施工及其困难；

2、在低压侧配电系统里存在大量的老旧配电设备，这些设备的新旧替换工作量大、操作繁琐、耗时较长；

3、在低压侧配电系统中回路众多，每条回路一个数字仪表，信息量分散，要求监控系统的开放性及可扩充性较高；

4、低压侧配电网路中的数字仪表产品种类繁多，这样造成通讯协议乱杂，完成监控系统则需要编写大量规约才能进行各类仪表的通讯；

然而现在的电力用户急需提高用户侧变配电系统运行管理水平，保障电力系统的可靠运行，降低运行维护成本，但是用户侧配电房传统的运维方式存在有以下几点较为突出的问题：

1、现在市场上的配电系统运行维护成本偏高。

2、专业电力技术人员招聘困难，技术门槛高，人员流动性大，薪酬要求高。

3、没有固定的专业维护队伍进行服务，应急抢修成本高。

4、抢修及时性没有保障、运行可靠性较低。

5、传统人工巡检的数据记录不够及时精准全面。

6、传统人工巡检多应对故障后的报修，而不是实时故障检测。

7、传统人工巡检工作效率低下，可能出现玩忽职守的情况导致事故发生。

8、传统人工巡检维护人员无法24小时巡检，节假日排班十分困难。

9、只能应对低压故障维护，高压端仍需逐级上报，等待供电局的抢修。

3.1.2功能价值分析

3.1.2.1配电房监控系统功能概述

1、线上服务

遥测：

通过智能仪表和模块对用户用电设备的数据进行测量；

遥信：

经过传输模块及远程传输软件将收集的用户数据远程传输到监控分析平台；

遥析：

智能平台24小时有专业人员对传输过来的用户数据进行监测、报警提示及运行分析，平台定期给用户出具配电房运行报告，容主要是消除安全隐患和经济运行建议，提供节能改造的技术解决方案；

遥储：

对用户数据可以选择存储在云服务器，并在客户端及我们平台本地提供硬盘数据储存存储，保证用户数据的最大安全，数据永远不会丢失。

2、线下服务

依托平台自有或签约合作的线下专业应急抢修公司、运维单位、队伍或人员，定期派出专业人员及对用户电房设备进行巡视及在线监测。

同时倡导监理24小时实时响应机制，建立随时待命，30分钟专业人员到现场，2小时专业队伍到现场的立体应急机制。

3、云平台大数据服务

依托线上线下服务及服务过程中所产生的海量数据，可扩展更多增值服务容。

小到每个用户配电房每月的运行月度报告、潜在故障点预防性分析、经济运行改善性方案以及常见应急抢修备用设备准备制度的建立；大至平台服务覆盖围的用电需时图表、高峰需求预期测算等，均可以在量级客户全体数据库建立后逐步实现。

云平台大数据技术的引入，既能为单一客户提供个性及精准化的数据分析服务，也为供电部门进一步落实用电需求侧改革提供了切实有效的数据支撑。

3.1.2.2配电房监控系统价值分析

1、提高安全等级及水平

1）增加电力安全的手段：

过去单纯是人值班，现在是人和系统共同配合。

2）减少了人值班的无法解决的问题：

人员仅凭经验和感官无法保证配电室安全；人员技术水平和经验根本不能胜任此项工作；人的天性中存在的弱点惰性，随意，不能长久保持专注等；人值班效率极低。

3）提高电力安全的技术水平：

过去即使能收集这些数据，甲方人员也看不懂不会分析，这些数据和收集的功能等于没有任何意义。

4）提高主网的安全性：

在提高自身设备安全等级的同时也为上级主网安全做出贡献。

5）大大降低事故发生率：

因为有事故预警功能及每月提供的运行分析报告可以让绝大多数事故消除在萌芽阶段。

6）专业队伍随时保驾护航：

24小时专业人员远程值守、定期对甲方设备进行在线监测、24小时电工及专业现场队伍待命，确保事故发生2小时专业队伍到现场抢修。

2、节省配电房运营经费

1）本系统可以替代大部分值班人员的功能，因此可以根据用户实际情况减少值班人员，而此系统的用户所付年服务费仅为一个高压电工的薪酬及管理费用，将大大为用户节省整体运维成本。

2）每月给用户提供的运行质量报告，根据各种数据进行分析，给出消除隐患的方案及节能方案，最终实现用电经济高效运行。

3）其中消除隐患的成本和事故发生了造成的经济损失相比肯定非常小，实际上也为用户无形节省了事故抢修的成本。

3.2市场竞争分析

现有市场上用户的配电房维护主要由当地的供电局或者是供电局下属三产公司及其他民营电力工程代维公司，其中供电局及其供电局的三产公司占据了整个配电房市场的绝大部分的份额，其他民营代维公司在市场上暂时未有对行业的巨头形成竞争。

由于供电局和三产公司的专业服务团队依靠其在技术、资源上的优势掌握着大量的用户资源，但也因为其的传统固有技术手段、局限创新意识的形成所带来的响应机制落后、竞争意识差和服务观念薄弱等等一系列的问题。

在国家新的电改政策陆续出台完善，并形成强大政策利好导向和创业风口期，越来越多的发电企业、开发区、电建公司及民营企业乘着改革的东风，利用部资源或外部资金成立了大量的售电公司。

虽然目前由于政策的限制，售电公司只能针对增量用户进行开发，而基于“新常态”的大环境，近年来增量用户的市场空间并没有达到预期。

因此，如何在新的电改政策进一步落地之前，如何将供电局的存量用户也“抢到”手中，成为了售电公司发展的一个大课题。

基于占领用户市场、积极抢份额的现实考虑，一些有实力的民营电力安装公司和售电公司开始有计划的直接参与运维或并购有用户资源的电力运维企业，其目的就是通过运维业务与客户建立长久良好的合作关系，从而获得更高的客户粘度，为电力市场进一步放开做前期准备。

而运维业务新兴技术的引入，也使得这些企业掌握了大量用户实际用电需求的基础技术数据，对于售电公司来说，为构建用户用电大数据和云平台提供支撑，下一步为用户进行节能改造及技术升级提供解决方案。

作为供电系统连接用户的最终关隘，关系到主网系统安全性和可靠性的用户配电房运维，一直是供电部门想紧抓深挖的重点。

但供电局和供电局下属三产公司由于企业性质和所承担的社会责任与民营企业不同，在第一时间未意识到在新政策、新格局、新常态下，在新兴技术加持的电力运维市场极有可能是下一个蓝海，是一个新的利润增长点。

如果售电公司在电力运维市场完成布局，待针对存量用户的电改政策落地后，通过运维市场的用户粘性切入售电业务后，必定对供电局及其下属三产公司的供电业务逐步蚕食，对电力市场造成巨大的冲击。

4总结

配电房综合管理监控系统是整套电能管理系统中的重要的一个环节，它一般以低压网中的380V开关、配电房环境温度、配电房环境湿度及配电房的防盗为监测对象，使电力部门及时了解供电设备运行及环境状况，利用现代化的配电房监控手段进行实时监测与控制，可给用电管理提供直接的、便利的技术支持，为电网规划、电力调度、用电营销管理、营销服务水平、用电检查、电能计量管理等提供科学的分析依据。

根据目前市场规模，可以预估一个大中型城市都会有超过2万个10KV的用户侧配电房，这些配电房主要是居民小区、社会公共事业单位、学校、医院、企业厂矿、大型商场、商务楼宇在使用。

按照一个配电房五万元技术改装费计算，初步估算就是超过万亿的市场规模。