智慧电力能效管理平台在箱变监控中的设计及应用

      随着社会的发展，人们生产生活对电力的需求也越来越多，箱变作为电力网末端传输、分配电能的主要设备，是电力网的重要部分。长期以来，箱变如何运行一直是管理部门日常管理较为薄弱的环节，箱变内回路过载、导体温升，环境温度过高、湿度过高、雨水浸渍都会影响设备正常运行。因此在箱变内加装电力综合监测及动环监控系统，实现箱变用电可视化管理，提高供电安全和可靠性。

一、箱变运行现状及存在问题

1、箱变运行现状

      常见箱变低压柜馈线回路为传统模拟指针表或未带通讯的数显仪表，无法满足各馈线回路电力参数查看。箱变内未设置烟雾报警、温湿度报警、水浸报警等，箱变运行安全隐患高且不能及时了解箱变内信息。低压柜馈线回路及箱变内信息没有统一平台监测，需要人员定时抄表记录，脱离国家倡导的节能减排及智慧用电相关政策。

2、箱变管理现状

      根据现场勘查实际情况及众多现场经验，箱变运行管理普遍存在以下问题：

低压柜馈线回路为传统模拟指针表或未带通讯的数显仪表导致运维人员对各馈线回路电力参数（电压、电流、功率、功率因数等）信息不了解，无法确定电力系统是否正常运行。。

3、现有的运维值班人员都为人工抄表，有以下几点不足：

    （1）人工抄表工作量大，首先人工纸质记录，其次出现安全隐患后电话沟通，缺乏智能化的手段；

    （2）人员巡视频率低、巡检任务无法定位、巡检过程不标准规范；

    （3）工作人员人身安全得不到保障，在工作过程中发现漏电、漏水等问题时如人员逃离不及时或者处理不当会直接危及到生命。

       箱变内安全隐患高缺少安全运行信息，如不及时发现和处理，会导致故障范围扩大，影响用电。如：线缆接头温度检测、烟雾检测、温湿度检测、水浸检测、门状态检测等。这些重要信息不能通过在线监测进行实时监控，极易造成供电故障。

      分布在不同区域的大量箱变由于没有统一监测平台，管理者无法及时准确的了解箱变运行状态，无法及时掌握能源消耗成本，不能及时有效的对存在问题进行分析与指导，经常导致底层长期盲目浪费而无法自查，上层无法管理指导。

4、箱变能效管理的重要性

     由箱变运行及管理现状可见箱变运行状态及用电安全的实时监控十分重要，通过建设箱变用电能效管理平台可建立和完善一体化的计量、监控、分析和管理的系统，及时、准确的获取箱变运行详细数据，掌握能耗成本，监控电力系统的运行动态，及时发现故障隐患，定期分析各类数据报表、对整个系统的安全性、能源利用率能及时掌握，制定科学、合理的电力系统运维流程。

二、系统方案设计

1、方案概述

     数据采集范围：变压器油温，低压出线回路用电参数（电压，电流，功率，功率因数，电量等)及出线电缆接头温度，箱变动环信息（温度，湿度，水浸，烟感，及门控）。

平台应用方式：电力工程人员通过计算机及手机参看箱变运行信息，使用平台提供的各种功能。

2、系统构架

     系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

     现场设备层：包含箱变安装的多功能仪表、温湿度监测装置、漏水监测装置、烟雾探测器、开关量采集装置、门开关等设备通过RS485总线接入现场智能网关RS485端口。

     网络通讯层：包含现场智能网关等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，并通过4G天线把数据上传至指定的服务器端口。

     平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据库服务器。

3、箱变智能化改造

     根据项目箱变实际，要接入智慧电力能效管理平台，每个箱变需配置老电工智能采集箱及智能配电终端完成箱变用电信息采集，本次配电终端采用我公司生产的 9000智慧电力监控云平台低压智能检测单元采集低压馈线回路用电能耗信息及电缆接头温度，采用动环检测设备对箱变动环信息监测（温度，湿度，水浸，烟感，门控）单元支持不停电安装，采用导轨式固定，操作简单，施工便捷，以满足项目实际需求。

三、平台及设备优势

1、平台优势

     项目采用老电工智慧电力能效管理平台，该平台为智能化配电综合管理平台，采用工业物联网、大数据、人工智能、云计算等前沿技术，技术先进，功能强大。除对用电能耗信息采集、统计、分析外，还具有配电系统安全管理，设备资产管理及运维工单管理等功能。相对市场常见能耗分析软件平台，具有以下功能优势：

2、节能降耗，降低运行成本

     采用老电工智慧电力能耗运维平台后，可通过综合能耗看板浏览综合运行信息、用电电量分析、用电负荷分析，专业的能耗数据分析可使用户能耗一目了然，通过数据对比分析为用户提供节能降耗合理化建议，帮助用户节省能耗，降低运营成本，一般项目根据实际可节能10％--30％。

3、实时报警，提升用电安全

     项目采用老电工智慧电力能效管理平台后，可全面实现区域内箱变运行状态，具体包括变压器的运行参数(电压、电流、功率、频率、温度、功率因素、电度等)，事故及事件预告等；实时监测、显示每个回路运行参数，真正做到用电全景实时监控。    

      项目采用老电工智慧电力能效管理平台后，可实时监控设备及回路负荷（电压、电流、功率、电量等），温度等参数。当检测到运行出现异常时，实现预告警多平台秒级推送，通知相关人员，迅速做出响应，在设备故障前消除故障隐患，变被动式维修为主动式预防，把用电隐患消灭在萌芽状态，全面用电安全。

4、设备资产数字化，资产管理

     老电工平台对配电设备进行数字标签管理，自动生成设备二维码，通过对配电现场设备、元器件信息的收资，运用列表和台账的形式记录设备的名称、型号、技术参数、生产厂家、出厂编号、出厂日期、投运日期、设备运行实时数据及告警阀值、使用地点、检修时间、检修内容等信息。用户只需现场通过手机扫描设备二维码标签，该设备相关信息一目了然。平台采用的设备数字标签及资产台账功能，使用户资产管理便捷化。

5、设备全生命周期管理，提升价值

     项目用电设备型号多，数量大，需要专业人员定期进行维护保养才能保证设备健康状态及使用寿命。采用老电工智慧电力能耗运维平台后，可实现设备全生命周期管理，当系统设备需要保养时平台会根据检修保养计划提前提醒，自动生成工单，实现对保养流程的闭环控制，确保用电设备在生命周期内状态完好健康。

6、提高管理效率，减少人力成本

     高新区域箱变分布分散使用人工巡检，需要配备大量人员。采用老电工智慧电力能效管理平台后，可实现7*24小时不间断实时巡检，自动生成各种运行报表，大大降低人员工作量及技术要求，为用户节省人力资源成本。

四设备优势

     根据项目箱变实际，要接入智慧电力能效管理平台，需要对箱变内每个低压出线回路用电信息进行采集，本次配电采集终端采用我公司生产的SEC900低压智能检测单元，该设备能采集回路用电能耗信息及电缆接头温度。该产品最大的优势在于其功能强大，同时安装便捷，支持不停电安装。

1、综合功能强大

     9000智慧电力监控云平台低压智能检测单元在电力多功能仪表功能基础上集成了测温及各种故障监测保护功能，具体如下：

     (1)采集三相电压、三相电流、有功、无功、视在功率及电缆的温度等遥测量。

     (2)具备三相过压、欠压、缺相、停复电、三相过流、三相过载、短路故障等事件检测，事件发生后及时上报。

     (3)具备故障检测和指示功能，主要包括三相短路、两相短路、接地、过流、失压故障检测与上报功能。

     (4)采用LoRa 无线物联网通信技术、穿透性强, 方便现场灵活组网。

     (5)可带2路本地RS485通讯，Modbus_RTU协议与DLT645-2007规约自适应

     (6)采用超级电容作为后备电源，并集成于内部。当主电源故障时，超级电容能自动无缝投入，并应维持及上行通信模块正常工作至少3分钟，保证回路失电信号上报。                                    

2、现场施工便捷，支持不停电安装

     9000智慧电力监控云平台低压智能检测单元专门针对改造项目设计，采用开启式穿刺互感器，现场无需二次接线，采用导轨式固定，操作简单，完全支持不停电安装。

     安装方法：互感器分别通过穿刺针接入 A 相电压、B 相电压、C 相电压、零线卡板穿刺针接入中心线时，此时装置面板上UA、UB、UC、运行指示灯亮(表示以正常取到三相电压信号)，同时 A相、B 相、C 相穿刺互感器分别将电压、电流信号通过信号连接线传输给采集模块，装置通过LoRa无线或者RS485的通讯方式将测试数据传输至后台终端。

       智慧电力能效管理平台在箱变监控中的应用为电力运行管理者建立和完善了一体化的计量、安全监测、分析管理系统，通过在箱变内加装电力综合监测及动环监控等智能终端，利用4G/5G无线通讯，云平台大数据技术实现随时随地实时监控箱变运行信息，掌握用电情况，及时发现故障隐患、保证供电安全、稳定。