中铝智能云平台在低压配电室的应用

侯国峰，董成茂，贾 强，雷 洋，范东阳

（1.杭州华成设计研究院有限公司，浙江杭州 311000；2.中铝智能科技发展有限公司，浙江杭州 311000）

0 引言

高低压配电室的无人值守、综合管理和安全管理是电网现代化的必由之路。随着高低压配电室改造建设的深入进行，传统的“遥控、遥调、遥测、遥信”功能已经满足不了现代化高低压配电室的发展要求，加之当今计算机技术的高速发展，为集中管理各高低压配电室设备工作状态，实现无人值守配电房中对监控图像远程实时监控，即“遥视”功能的实现，提供了可能。为适应现代化无人值守高低压配电室的建设要求[1]，高低压配电室监控系统，应具备对环境、电气设备状态、用电安全等信息的监测和控制功能，实现对高低压配电室、用电回路运行状况的动态感知。系统对各种监测及报警数据进行分析，实时反映现场运行情况，通过联动控制，保证高低压配电室安全运行，防止因环境改变、非授权活动、设备状态变化等引起的事故，满足对高低压配电室远程运维的可靠调度，提高无人值守高低压配电室综合管理手段。

高低压配电室是氧化铝企业在安全生产中最重要的公共系统之一。在日常管理中，不但要重视配电室的触电伤害事故，也要注意配电室的爆燃事故、短路事故、漏电事故等灾害。如何使配电室的管理变得更加全面，且对安全事故的预防更加防范于未然，对此中铝智能科技发展有限公司推出中铝智能云平台，不仅加强对高低压配电室的电力监控分析，而且对配电室的安全管理增加强有力的监控手段，如增加配电室内实时监控摄像、环境温湿度监测、水浸监测、安全门监控等，结合信息化的运维管理，打造统一监控的动环云平台系统[1]，统一平台，统一上云，统一开发、统一管理，统一运维，来保障氧化铝企业的安全生产。

1 现状分析

此次选取改造的低压配电室现状：低压配电室设1 台1600 kV·A 干式变压器，国产低压抽屉柜13 面，其中电机回路10 路，馈电回路大于200 A 回路7 回。目前配电室定时由电工对配电室的各种设备进行巡检，对温度测量只是靠测温枪进行检测，不能实时有效反应抽屉柜的插头的温度。每个单元抽屉上大电流回路均装有LY48-A 的指针表和红绿信号灯。同时进线柜和各主要设备的电量均采用的是人工抄表统计上传的方式。

目前配电室存在安全管控难：配电室缺少环境监控数据，安全故障难预防；配电室缺少实时监控，故障告警无定位；缺乏有效的设备监控管理体系，无法实时对设备进行监控和事前预警；电工巡检和抄表的工作量大，无法精细化作业。

2 实施方案

中铝智能云平台采用云端实施部署，SaaS 模式的理念，平台主要由应用层、通信网络层、感知层三个层次构成，中铝智能云平台网络拓扑如图1 所示。采用分层部署的思想，每一层硬件设备与软件平台均按照规范技术标准和维护简易性进行安装，并充分考虑系统的可扩展性进行配置和布局。

图1 中铝智能云平台网络拓扑图

中铝智能云平台依托电力智能化行业经验，在大数据和人工智能时代，结合“互联网+”及“SaaS 模式”，采用“线上监测+线下运维”的一站式服务模式，在夯实安全监控的基础上重点打造智能运维和能效分析。中铝智云平台通过在配电室、回路、设备、环境等位置部署各类监测终端，中铝智能云平台系统架构如图2 所示，通过专用智能网关将采集数据上传云平台，通过大数据、人工智能等技术对数据进行存储和分析，实现配电室运维全生命周期综合管理，建立多样化的增值服务[2]。

图2 中铝智能云平台系统架构

将原有低压配电室干式变压器配套温控仪的RS485 通信线引出，进线柜电流表改为CITD601 多功能电力仪表，原有低压抽屉柜上的指针式电流表全部改为CITD602 多功能电力仪表（将5 个温度传感器探头分别绑扎在进线的L1、L2 插头处，出线的L1、L2、L3 插头处，温度传感器二次回路接入CITD602的温控原件的PT 端子上），原有电机回路增加电机保护器CITD500，温控仪、多功能电力仪表、电机保护器等设备通过RS485 接入到智能网关；其他的摄像头、门禁、环境温湿度传感器等也是通过RS485 通信接入智能网关，智能网关通过4G 无线传输上到中铝智能云平台上。

3 实施后的效果

3.1 安全运行管理

低压配电室的日常安全运行管理，主要是指企业名下所有低压配电室正常运行和事故状态进行实时监控，对低压配电柜供电回路及温度数据、变压器数据、环境数据、配电室实时监控数据等进行采集、处理、分析，并对事件进行报警记录，实现配电室全天24 h 不间断的安全运行监管。其中，用户低压配电室信息概况如图3 所示，低压配电室的进线柜的详细参数如图4 所示。

图3 用户低压配电室信息概况

图4 用户低压配电室的进线柜的详细参数

3.2 环境动态监测

配电室的运行安全还包括配电室的环境安全。中铝智能云平台可以提供对高低压配电室的环境安全进行监测，如摄像监控、温湿度监控、水浸监控、安全门监控等。低压配电室的摄像头实时监控画面如图5 所示。

图5 用户低压配电室的摄像头实时监控画面

3.3 安全报警分析

中铝智能云平台支持安全报警分析，平台可显示实时告警数量、当月累积告警数、累计已处理告警，当没有选择指定区域时，系统默认显示区域告警数量，当选择了指定区域时，告警统计联动显示所选区域告警数量；告警详情中包含并不限于以下类型告警：温度、湿度、陌生人入侵等。

同时也可以对重点设备及参数进行实时告警监测，显示实时告警和告警列表，支持将告警记录批量确认或者批量转工单，与APP 功能无缝衔接，安排运维人员到现场进行维护、抢修等操作；告警可以在电脑、手机等客户端给予提示。用户低压配电室的实时报警列表如图6 所示。

图6 用户低压配电室的实时报警列表

3.4 运维资产管理

在企业生产实际的运维中，原采用线下人工的运维模式，这种运维模式工作效率较低，且发现故障、安全隐患困难，传统的管理手段无法对电气设备维保进行全流程管理，缺乏对现有的设备进行备案管理，导致设备老旧报废时得不到及时的更新维护。

针对以上现象，中铝智能云平台可推出完善的运维服务体系，该体系是基于线上云平台+线下服务队伍组成，通过线上智能化电力运维系统智能监测、故障报警，维修工单派发，再结合线下企业自有的维修队伍为企业提供及时的维护。平台还提供设备档案管理，可对设备进行记录备份，便于库存管理。

3.5 移动端管理

中铝智云的移动APP 应用功能可满足企业内部各级职能人员和运维人员的移动化办公需求，提升工作效率。移动APP 应用共具备以下5 个版块功能（首页、监控、运维、分析、个人主页）：

首页：用户首页包括3 个部分：我的应用、互动园地和资讯信息。我的应用是用户常用功能的快捷入口；互动园地主要是为用户提供互动的窗口；资讯信息主要为用户提供电力相关的资讯以及平台最新版本内容的通知。

监控：移动端APP 可展示用户用电总负荷，包括本月最大负荷、本年最大负荷、历史最大负荷，功率因数、装机容量、监测点、变压器数量、安全运行天数等。支持对所有监测点、如设备、环境、电能质量、安全的实时数据监控，并提供实时告警及列表，便于用户查看记录。其中监控负荷页中的进线柜电流显示如图7 所示，监控实时监测页中的实时视频显示如图8 所示，监控电量分析页中的电费分析如图9 所示。

图7 监控—进线柜电流

图8 监控—实时视频

图9 监控—电费分析

运维：根据用户需求，为用户提供一系列全面的运维服务，包括巡检管理，抢修管理及设备档案管理，支持建立周期性的巡视计划，支持用户工单联动、在线维护设备档案。

个人主页：为方便用户安全有效的使用该移动端功能，提供个人资料页（图10），主要包括企业信息、个人中心、客服中心、监测更新、产品二维码（图11）。为用户提供在线更新，密码更换，客户服务热线等功能。

图10 个人资料页

图11 产品二维码

3.6 实施中注意的问题

中铝智能云平台配套的每个网关最大可支持2 路RS485接口，相互之间各自独立。在实际现场中，为了防止信号反射通常会在网络末端并联上一个大约120 Ω 的电阻以进行信号匹配，请用户注意。采集通道通信口使用屏蔽双绞线，同一网络中最多可携带60 台智能设备（默认9600 波特率，接入数量随通信速率增加而减少），若无中继器则最长总线不超过1200 m。

所有的CITD 系列的多功能表和电机保护器寄存器在MODBUS 通信协议时都具有4XXXX 的基址。根据MODBUS 协议，请求CITD 系列产品中一个地址为4XXXX 的寄存器时，网关实际读取为XXXX-1。例如，请求CITD602 中40011 寄存器，网关实际寄存器号为10[2]。

多功能仪表、电机保护器与网关能否通信的前提要求是通信参数的设置是否正确。通信参数包括：

（1）仪表地址ID：这是仪表在网络上的标识，每台智能设备都有唯一的ID，用户可更改。

（2）所有串口型通信口波特率：有1200，2400，4800，9600，19 200，38 400，57 200，115 200可选，建议选取9600 的波特率。

多功能仪表中各种二次侧值：电压U、电流I、有功功率P、无功功率Q、视在功率S、需量，需量最值；如果外部采用CT，需要乘上CT 变比，如果外部采用PT，需要乘上PT 变比；有功功率、无功功率等要同时乘以PT 变比和CT 变比。

4 结束语

通过实施运行可以看到：

（1）节省用电安全风险成本。①实时监测配电柜的安全运行状态，实时在线变压器温度及抽屉插头温度、烟雾情况、系统谐波、三相不平衡等，相比依靠人工定期巡点检测温的方式，更能有效预防电气火灾或短路事故，节省运行成本和安全成本；②指导技术人员开展设备规范化运维作业，规避电工作业人员的人身安全责任风险；③设备在线监测预警、高效应急响应，减少非正常停电次数，以规避电力故障造成的生产经营风险成本。

（2）节省运维管理成本。①智能运维系统可实现实时在线监测配电参数及状态，可以减少运维电工对工艺系统的工作强度，降低人工成本和管理成本；②能源报表及时导出，用电成本管理更精细，给用电成本管理的进一步优化提供强有力的数据支撑，降低目前依靠人工抄表进行月成本分析的工作强度；③在线电能监测系统，电能使用情况一目了然，实时跟踪电能使用情况，避免浪费用电，规避非正常用电情况的发生，并及时优化调整用电策略，降低用电成本；④实时故障预警，提前干预处理故障，降低电力抢修成本。

中铝智能云平台管理系统帮助企业实时了解基本的电力参数和安全用电状况，每天可以对运行电费进行尖峰、平谷的分析，实时监测变压器的运行和负荷状态，通过实时状态监测手段，及时发现设备隐患进行运维，减少供配电事故，从而保证负荷的供电稳定性，避免事故造成的重大损失，解放电气人员对配电设备繁重的定期巡点检工作及故障应急的高效处置，从而大大降低企业的安全成本、管理成本、运营成本等。