变配电室智能运维系统(一种基于物联网的电房智能配电运维系统方案)

概述

配电室智能运维系统（Intelligent Operation and Maintenance System for Distribution Rooms, IOMS）是一种利用现代信息技术、大数据和云计算技术，对配电室内电气设备、能耗计量采集及用电环境进行全面监测和管理的系统。IOMS通过实时监测和数据分析，实现对配电设备的“数字化、网络化、智能化”管理和维护，有效提高配电系统的运行安全性和能效管理水平。随着云计算、大数据、人工智能领域的快速发展，数据中心行业也进入了快速发展的阶段，而数据中心也正朝着大型化、高密度、绿色环保、模块化方向演变。为适应这一发展趋势，IOMS成为解决数据中心内供配电发展的一种新方式。

背景

目前，商业楼宇、工业园区等都是用电大户，能耗较高。配电房内的电气运行维护通常由传统的人工巡检方式进行，但由于运维人员的专业能力和检测手段有限，配电房内电气设备的异常情况往往无法及时发现。即使在配置了综自系统的配电房内，由于测量设备监测范围的局限性，对于开关柜及变压器运行过程中的安全隐患也无法预警和干预。随着传感器技术和现代信息技术的发展，智能配电运维系统通过对配电室内电气设备、能耗计量采集及用电环境的全面监测，利用大数据、云计算和互联网技术对配电室设备进行远程智能监测服务，实现了对设备运行状态和用电负荷的实时监测和管理。

目标要求

为了适应配电房运维的现代化需求，提出以下目标要求：

1. 整体智能托管：目前采用传统运维模式，处置能力不强，希望实现整体智能托管，提高运维效率。

2. 专业维保团队支持：维修电工技能水平不足，希望能有专业性更强的维保团队支持。

3. 提高电力安全运行水平：希望通过物联网+云计算手段，提高企业电力安全运行的整体水平。

4. 能源系统管控：对电费支出有严格考核，希望通过能源系统进行管控，优化能源使用。

5. 提高设备安全性和可靠性：预防设备故障发生用电事故，提高设备的安全性和可靠性。

6. 降低维保成本：目前维保成本较高，希望有所降低。

7. 电量集抄系统：用户较多，希望增加电量集抄系统，做到电费收支平衡。

8. 不停电检测手段：因停电困难的设备和区域，提供不停电检测手段。

标准与规范

IOMS的建设需要遵循以下标准和规范：

1. GB 2423.10-89 电工电子产品基本环境试验规程

2. GB 26860-2011 电力安全工作规程

3. GB 31989-2015 高压电力用户用电安全规范

4. GL/T 596-2005 电力设备预防性试验规程

5. GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准

6. DL/T 860 变电站通信网络和系统

项目建设方案

1. 系统架构

IOMS配电室智能运维系统采用站云端一体化平台架构，将电力用户所属高、低压变电所的实时运行参数及状态传送至云数据平台。用户可以通过WEB或手机APP访问变电所内的数据，数据平台同时导入电力安全运行管理流程及运行规范，对变电所内设备运行异常及时预警，并结合电力用户驻站值班人员及区域线下服务人员提供现场服务或技术支持。实现变电所的无人值守或者少人值守，对配电运营情况进行实时监控、运营数据的分析和故障信息的报警提示，最终达到安全可靠、集中监控、定期巡检、现场缺陷处置、事故抢修、定期预防性试验的电力智能运维管理模式。

2. 智能化改造内容

1. 高压配电房

• 电能参数和开关状态数据采集：对高压多路进线的电能参数和开关状态进行数据采集。

• 继电保护装置数据采集：对高压各回路的继电保护装置进行数据采集。

• 环境参数数据采集：对开关站内环境参数进行数据采集。

2. 低压配电房

• 电能参数和开关状态数据采集：对高压总进线、变压器总出线、低压各出线的电能参数和开关状态进行数据采集。

• 无功补偿控制器数据采集：对无功补偿控制器进行数据采集。

• 变压器温控装置数据采集：对变压器温控装置进行数据采集。

• 环境参数数据采集：对配电房环境参数进行数据采集。

• 监测仪表和电流互感器更换或加装：根据现场实际情况更换或加装监测仪表和电流互感器。

3. 通信方式选择

• 配电站室内通信：能源信息基站到配电柜内各种电力监测仪表的通信方式，优先选择RS485布线，在条件不允许时采用无线方式。

• 配电站室外通信：能源信息基站与云平台的上行通信方式优先接入企业内部局域网，在条件不允许时采用4G无线公网的方式。

4. 采集和监测的数据指标

• 电量参数：有功电量、有功电度、无功电量、无功电度、峰谷平电量等。

• 电力参数：相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、无功功率、需量、功率因数、频率等。

• 电能质量参数：谐波电压（2-32次）、谐波电流（2-32次）、三相不平衡度、电压偏差、频率偏差、零线电流等。

• 用电异常事件：过流、过压、短路、失压、缺相、跳闸、温升、停电等。

• 配电房环境参数：温度、湿度等。

5. 智能配电监控系统结构图

通过网关，把客户配电房现场的微机保护、智能电表、计量表、摄像头、传感器等硬件数据，通过符合国标电网标准的数据协议，连接到专门的网关模块，完成现场的数据采集，并在变电所构建一个本地化的数据库系统。同时，实时把数据通过5G/4G上传数据到私有云平台，通过云化软件完成各种数据的整理、挖掘、预判，把云计算、物联网、大数据与“互联网+”服务理念相结合，打造配电智能电网运维云平台和电力物联网解决方案。通过易扩展、快响应、短延时的特点，为电力配电提供高效的配电数据采集管理、实时运行监控、专家数据分析、APP移动管理，并出具自动化分析报告、统计报表，及时、准确、高效地响应用户对数据的分析统计和运维分析报告。

系统优势

1. 提高安全性：IOMS能够实时监测电气设备的运行状态，及时发现和处理潜在的安全隐患，有效提高配电系统的运行安全性。

2. 降低能耗：通过实时监测和数据分析，IOMS可以帮助管理人员优化设备的运行状态，降低能耗，提高能效管理水平。

3. 提高生产效率：IOMS能够及时发现和处理潜在的电气问题，减少因设备故障导致的生产中断，提高生产效率。

4. 降低维护成本：IOMS能够实时监测电气设备的运行状态，及时发现和处理潜在的电气问题，减少设备的维修和更换频率，降低维护成本。

5. 适应性强：IOMS适用于各种工业和商业场景，能够克服安装复杂环境的影响，实现电气设备的实时在线监控。

6. 远程管理：用户可以通过WEB或手机APP远程访问和管理配电系统，实现无人值守或少人值守，提高管理效率。

成功案例

1. 某大型商业综合体

某大型商业综合体在配电房内安装了IOMS，实现了对电气设备的实时监测和管理。通过系统的实时监测和预警功能，综合体及时发现和处理了多起潜在的电气问题，避免了重大安全事故的发生。此外，通过数据分析，综合体优化了设备的运行状态，降低了能耗，提高了生产效率。

2. 某工业园区

某工业园区在多个配电房内安装了IOMS，实现了对电气设备的全面监测和管理。通过系统的实时监测和预警功能，园区及时发现和处理了多起潜在的电气问题，避免了设备故障导致的生产中断。此外，通过数据分析，园区优化了设备的运行状态，降低了能耗，提高了生产效率。

结论

配电室智能运维系统作为一种先进的电气设备管理和维护技术，具有实时监测、远程管理、数据分析、降低能耗、提高生产效率等优势。通过实时监测和预警，IOMS能够有效提高电气设备的运行安全性和能效管理水平，降低维护成本。随着物联网和云计算技术的不断发展，IOMS将在未来的配电管理中发挥更加重要的作用，为企业的安全生产和可持续发展提供有力支持。