摘 要: 以 10 kV 開閉所智能化改造為例，在配電自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了該站點(diǎn)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(dòng)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(jìn)線，13 回路 10 kV 出線，運(yùn)行方式為單母線分段運(yùn)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(fù)荷提供安全、可靠的電力供給。 根據(jù)供電局配電自動(dòng)化的改造要求，自 2018 年 6 月起，按照“自動(dòng)化 + 智能化”模式對(duì)該開閉所進(jìn)行綜合改造。改造工程實(shí)施前，該開閉所進(jìn)線、出線、母線分路開關(guān)、配電變壓器保護(hù)配置沒有任何遠(yuǎn)傳通訊功能，且相關(guān)線路的開關(guān)操作只能在就地實(shí)現(xiàn)，故障信息只能顯示在微機(jī)保護(hù)面板上，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)母線 PT 及各線路用電負(fù)荷情況的遠(yuǎn)程檢測(cè)，也不能滿足無人值班的“三遙”功能要求。同時(shí)，調(diào)度和運(yùn)行人員無法獲悉相關(guān)的環(huán)境變量信息，這對(duì)開閉所的日常維護(hù)與運(yùn)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(hù)和自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)配置，決定更換原有設(shè)備，增加遠(yuǎn)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(bào)警裝置、刷卡門禁、實(shí)時(shí)圖像視頻監(jiān)測(cè)及井溝液位監(jiān)測(cè)等裝置，將站( 所) 相關(guān)信息通過HT500物聯(lián)網(wǎng)智能主機(jī)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(jí)控制層改造和間隔級(jí)控制層改造兩個(gè)部分。

 整個(gè)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(dú)立單元，最終形成各監(jiān)測(cè)模塊相互獨(dú)立、互不影響的分散分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1   站級(jí)控制層改造

站級(jí)控制層改造包括增設(shè) 1 臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)智能主機(jī)HT500，1 臺(tái)圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)和 1 臺(tái)交換機(jī)。 其中，物聯(lián)網(wǎng)智能主機(jī)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(dú)立運(yùn)行，與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨(dú)立對(duì)接，滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)要求。 圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)是電力企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，局域網(wǎng)上所有經(jīng)授權(quán)的 Windows 計(jì)算機(jī)，均可使用IE 瀏覽器遠(yuǎn)程瀏覽監(jiān)控?cái)z像機(jī)所拍攝的實(shí)時(shí)或歷史畫面，這是開閉所在無人值守條件下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的有力保障。

1.2   間隔級(jí)控制層改造

將煙感報(bào)警系統(tǒng)、液位報(bào)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(shí)將該信息通過RS485 組網(wǎng)傳送至物聯(lián)網(wǎng)智能主機(jī)的串口接入口。裝設(shè)門禁主機(jī)一臺(tái)，用于將開門信號(hào)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(jī)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)利用兩個(gè)槍機(jī)攝像頭將開閉所內(nèi)的實(shí)時(shí)畫面?zhèn)魉椭劣脖P錄像機(jī)，并存儲(chǔ)下來，以便事后調(diào)取有用信息。 同時(shí)，將圖像監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)光交換機(jī)接入電力企業(yè)局域網(wǎng)，使網(wǎng)內(nèi)所有電腦主機(jī)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(jí)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型。

2  二次回路設(shè)計(jì)方案及具體內(nèi)容

2.1   二次回路設(shè)計(jì)方案

    從總體來看，對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)更多地考慮到停電因素、實(shí)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(yùn)行維護(hù)提供方便。 二次回路錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員應(yīng)事先準(zhǔn)確全面地收集資料，并核實(shí)接線。 設(shè)計(jì)時(shí)，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(hào)回路，對(duì)于不涉及改造的回路，應(yīng)盡量保持不動(dòng)，以減少長(zhǎng)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(dòng)量，應(yīng)在柜內(nèi)適當(dāng)位置新增一些端子排。

    而對(duì)外圍設(shè)備的通訊、電源、信號(hào)過接，宜采取獨(dú)立設(shè)置綜合信號(hào)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(dú)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(gè)槍機(jī)型攝像探頭( 其中 1 個(gè)帶云臺(tái)控制) ，布置相應(yīng)的視頻線、控制線及槍機(jī)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(jī)工作電源為直流 12 V，并在槍機(jī)旁安裝 1 個(gè)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(duì)門磁，門內(nèi)墻邊安裝 1個(gè)主機(jī)箱，箱內(nèi)加裝 1 個(gè) AC220 V 變 DC24 V 逆變電源，在主機(jī)箱旁加裝 1 個(gè)門開關(guān)，并在門外墻上固定 1 個(gè)刷卡器。 從主機(jī)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(dú)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(tái)光交換機(jī)，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(jī)，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(gè)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(tái)圖像監(jiān)控用的DVR硬盤錄像機(jī)，1個(gè)水浸探測(cè)器，以2及若干個(gè)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(jìn)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(jī)。

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(diǎn)輸入方式; 串行通信輸入方式; 視頻圖像透?jìng)鬏?/p>

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

（2）具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的保存和導(dǎo)出功能，可調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)保存的視頻存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；

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

（4）具備導(dǎo)軌機(jī)器人監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接入功能；

（5）管理、采集、存儲(chǔ)配電房各監(jiān)控對(duì)象的視頻，經(jīng)過集中匯總后傳輸?shù)缴霞?jí)主站；

（6）對(duì)配電房現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動(dòng)（具體智能聯(lián)動(dòng)策略詳見附錄C），并將告警信號(hào)上傳至上級(jí)主站系統(tǒng)，執(zhí)行主站系統(tǒng)下達(dá)指令，對(duì)配電房實(shí)時(shí)在線監(jiān)控；

（7）具備視頻自動(dòng)復(fù)位功能，即可對(duì)攝像機(jī)設(shè)定默認(rèn)監(jiān)視位置，正常狀態(tài)下攝像機(jī)保持默認(rèn)位置；在控制完成后設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)恢復(fù)默認(rèn)監(jiān)視位置；

（8）具備視頻自動(dòng)巡視功能，對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行視頻巡檢，參與輪巡的對(duì)象可以任意設(shè)定，包括同一配電房的不同攝像機(jī)、同一攝像機(jī)的不同預(yù)置位等，輪巡間隔時(shí)間可設(shè)置，完成輪巡任務(wù)的攝像機(jī)可自動(dòng)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(dòng)進(jìn)行本地保存并上傳系統(tǒng)主站存儲(chǔ)，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(hào)管理功能，將異常信號(hào)進(jìn)行分類和告警管理，告警信號(hào)管理分為本地告警和上級(jí)主站告警，本地告警形式為燈光告警。   

3   結(jié)  語    

    通過對(duì)10kV 開閉所的自動(dòng)化、智能化改造，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化建設(shè)新模式。 本次改造工程創(chuàng)造了一套設(shè)計(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、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。