基于物联网技术传统配电房智能化改造方案及应用

喻金

（海鸿电气有限公司，广东 江门529328）

配电网络为顺应社会快速发展，在新环境下提出了新的要求，过去单一的配电房因信息化技术不成熟，被迫采用人工值守监控，甚至处于无监控状态，因而配电智能化技术及应用的发展成为必然趋势。

配电房智能化技术及应用需要完成3个步骤：第一，实现传统配电房变压器技术升级为智能化配电房；第二，智能设备与现今成熟的通信技术结合，实现随时随地的实时监控；第三，构建云平台后台系统，为设备的可靠运行、用户的合理用电提供信息数据。

1 配电房智能化改造案例

1.1 项目概况

项目名称：英德地区某公司配电房。

项目配电房情况：该项目包括1#专用配电站和专用开关站2间配电房，配电房设备配置情况如表1所示。

表1 配电房设备配置情况

1.2 项目电房存在的问题

1.2.1 配电室内低压电路中总谐波超标

由于谐波属于专业的电力参数，一般巡检不包括该项参数的检查。从配电房现场设备来看，引起谐波超标的原因是由于出线回路的负载中包含产生谐波的装置（烧炉、变频装置）。尽管低压补偿柜中配置了低压谐波抑制模块，但效果不理想，电路中总谐波仍处于超标状态。

1.2.2 配电层内低压电路中平均功率因数不达标

从配电房现场设备来看，平均功率因数不达标有可能以下几个方面的原因：电路中总谐波超标，导致电容投切不上；单个电容容量配置不合理，小负荷时没有合适容量的电容可以使用；补偿电容器总容量不足。

1.2.3 配电设备管理人员不足

前4期配电房刚竣工，目前配有7名电工，但还有几期配电房要投入建设，电工总数要14～15人才能满足配电设备管理的需求。专业的电工需要具备电气化技术知识和丰富的工作经验，平均工资4000元/月（市场行情），意味着新增人手会带来人工成本的增加（按7 人计算，人工成本平均增加33.6 万元/年）。

1.2.4 用电量大，缺乏峰谷平用电量的规划

公司用电量约3000 万kWh/年，属于用电大户，其中约80%的用电量均来自烧炉（约2400 万kWh/年，其中峰时用电约占30%，约720 万kWh/年）。若选择了智能化升级改造，实现在线监测所有烧炉的负荷情况，公司就可以结合生产计划时间，制定更合理的用电规划，如将1%～10%的峰时用电（约7.2 万～72 万kWh/年）移到平时用电，一年能节省约2.16 万～21.6 万元的电费（英德地区峰时和平时的电价相差0.3元）。

1.2.5 按需求报装容量费缺乏大量数据支撑

目前基本容量费的计算是基于人工抄表数据，然后估算最大需量值，由于抄表得到的数据不及时、不全面，所以估算的需量值容易出现过高或过低的情况，如果过高，公司将损失容量费；过低则会导致双倍罚款。

2 配电房智能化改造方案

2.1 配电房智能化改造依据

配电房智能化改造方案符合国家和地方的法律法规，按照ISO 9001质量保证体系的要求组织生产和提供技术服务，执行最新版本的国际标准、国家标准及行业标准和有关规范，符合环保要求。

2.2 方案概述

智能化升级改造方案，配电房智能化改造构架图如图1 所示，将配电室设备远程连接到云平台系统，相关人员可以通过手机或电脑随时随地查看配电房内实时数据、历史趋势、定期报表等。当配电房设备在运行中出现隐患时（如谐波超标，平均功率因数不达标等），系统平台会自动通过网页弹窗告警、微信告警、手机短信、拨打相关人员电话的形式将报警信息传达到相关人员（也可自由选择不同的告警形式），实现故障提前预警，及时提供预防措施，保障配电房设备安全可靠运行，延长设备使用寿命。

图1 配电房智能化改造构架图

2.3 方案配置

在原有配置上新增智能温控器3 台（变压器用），增加低压出线柜智能仪表39台。

2.3.1 实现的功能

监测实时数据如表2所示。

表2 监测实时数据

2.3.2 配电房智能化升级改造解决的问题

实时监测进线柜和所有出线柜谐波，如果谐波超标，会第一时间通知相关负责人及时处理，解决了由于没有及时发现和处理谐波超标而引起的设备安全隐患。

实时监测和统计进线柜和所有出线柜的功率因数，如果平均功率因数低于0.9或大于1，会第一时间通知相关负责人，解决了由于没有及时发现和处理平均功率因数过低或过高，而导致供电罚款的问题。

实时监测高压柜、变压器和低压进线柜及出线柜的数据，解决人工抄表的效率低，不够完善的问题。同时为用电最大需量的决策提供数据支撑。

实时监测烧炉的负荷情况，同时结合企业生产计划，合理地将峰时用电移到平时或谷时用电，最大程度地降低企业电费。此外，基于监测到的负荷数据，可提供用电合理性分析月报表，提出一些用电规划方面的参考建议。

监测所有出线设备用电情况，结合生产时间安排，可监测到所有设备是否做到“人走关电源”，确保用电安全

2.3.3 用户效益

通过智能化升级改造，实现了对配电室内高压柜、变压器和低压进线柜、低压出线柜设备的在线监测。

直接效益：实现了在线监测烧炉的用电和安全情况，能采集烧炉实时用电负荷数据，结合实际生产计划，用户可有效平衡谷峰平时用电规划。目前烧炉部分的峰时用电占总用电量的30%（约720 万kWh/年），只要将峰时用电的1%～10%（约7.2万～72万kWh/年）移到平时用电，一年能节省约2.16万～21.6 万元的电费（英德地区峰时和谷时的电价相差0.3 元）。起码减少专业电工人员4 人，按平均工资4000 元/月计算，每年节省电工人员费用19.2 万元。可避免因未及时发现平均功率因数超标的供电罚款，甚至可达到功率因数奖励，直接减少电费。

间接效益：解决了由于没有及时发现和处理谐波超标而引起的设备安全隐患，延长设备使用寿命。针对配电室设备的不同问题，可定制专业的解决方案，为设备的安全可靠运行保驾护航。监测所有出线回路的用电数据，定期提供用电分析报表，从管理出发，节约电能。

3 结束语

通过配电房智能化升级改造，不但解决了未及时发现和处理谐波不合理、平均功率因数不达标、为用电最大需量的决策提供数据支撑；还能合理地将部分烧炉用电“移峰填平”、监测出线设备“人走关电源”，最大程度地降低企业电费。投资回报期不多于5.5个月。