智慧配电系统在产业园项目中的应用

宫政伟 石征锦 周凤莉

（1.沈阳安瑞信电气有限公司，沈阳 110159；2.沈阳理工大学 自动化与电气工程学院，沈阳 110159；3.沈阳翼源盟电器有限公司，沈阳 110033）

产业园是地方政府拉动企业经济、创建产业链条、完成资源整合的一种营商模式。目前，产业园在全国范围内推广，备受当地企业青睐，也扶持了当地一大批中小企业，促进了当地有效创业，解决了当地群众就业难等实际问题。然而，产业园本身存在很多安全问题、运维问题、节能问题、消防问题、物业服务问题以及差异化竞争问题等。通过采用智慧配电系统，可大大提升产业园内的安全生产和日常维护人员的工作效率，有效减少企业的运维成本。

1 产业园用电现状

园区内企业较多，各企业办公用电设备多，时常出现用电设备过载、漏电以及短路等现象。

（1）用电设备老旧，使用异常，出现线路短路故障；

（2）非常规用电，致使用电设备发生漏电、过载现象，导致跳闸、电人以及火灾等事故；

（3）企业办公区域内私自接线，导致线路负载增大，线路温度升高，烧坏供电开关；

（4）在夜间无照明需求下，园区内路灯照明、楼体辅助照明系统长时间开启，造成电能浪费；

（5）楼内公共区域照明、中央空调以及电梯等设备，在夜间或使用率低时大肆开启，造成运行成本的浪费；

（6）餐饮专区、休闲大厅等公共区域用电设备全天满负荷运行，易造成线路温度过高、老化等问题。

2 智慧配电系统

2.1 系统组成及设计

智慧配电系统通过智能断路器和智能网关组建局域网。通过对一级配电柜每个配电回路进行电力监测和远程控制，对二三级配电箱电源侧进行电力监测和远程控制。系统可实现电量数据实时监测，远程控制设备，超限报警，主动预防事故、火灾发生，大数据分析管理，节约能耗等功能，为客户提高配电系统的使用安全性，降低了日常维护和人员成本。智慧配电系统结构组成分为站端控制层、前置通信层和现场间隔层。

2.1.1 站端控制层

园区内配电室动环及抄表系统由监控软件、监控计算机、打印机以及UPS电源等组成[1]。通过系统接口，不同权限的用户可以从网页浏览客户端，查看到不同级别的数据信息。

2.1.2 前置通信层

完成现场设备与站端控制设备的网络连接，实现现场设备和站端控制设备之间通信数据的上传与下达。该层的核心设备是智能通信设备，可不依赖监控系统控制主机独立运行，具有通信数据采集、通信协议转换、数据二次组态、总线转换以及同时与多主站进行数据交换等功能，可达到信息资源共享的目的。

2.1.3 现场间隔层

现场间隔层指可直接采集现场设备数据，并具备数据上传功能的智能设备，包括远传智能控制器、智能开关等终端监测设备。智能控制器、智能开关可独立实现线路电量参数测量、线路温度检测、开关远程控制、设备故障报警以及远程通信等功能。一个设备出现故障时，其他设备不受影响，可正常运行。所有智能设备通过RS-485接口连接到前置通信层。

2.2 系统监控内容

2.2.1 数据采集与处理

数据采集与数据处理是智慧配电系统安全检测与智能设备运行的基础。智慧配电系统可实现实时采集和分时采集智能开关的电流、电压、漏电、电量、频率以及温度等电量参数和智能开关分合状态[2]。智慧配电系统将采集的数据经过实时处理后送往数据中心，实现数据储存与数据更新。通过对智能开关上传数据的各功能阈值进行对比和校验，可为其他自控系统提供所需的管理功能信息。当出现问题时，智慧配电系统可实现故障提前预警、故障定位等。一旦出现温度过高、线路过载问题，系统将提前通知管理人员。管理人员可提前介入，以有效避免电气火灾的发生。

2.2.2 操作控制

智慧配电系统将控制分为两层[3]。第一层为云平台（控制中心）集中控制方式，设置在监控中心，管理人员可通过智慧配电系统远程控制受控设备。此控制方式为主要控制方式，具有防止非检修人员误操作的功能。第二层控制为就地控制方式，由安装在配电柜上的云控电量控制器面板按钮进行操作控制。该控制方式主要在开关设备修检和现场调试时使用。两种操作之间相互闭锁，在同一时刻只有一种有效。

2.2.3 电能成本管理

智慧配电系统可自动进行日、月、年及分时的电能统计，根据系统峰、谷、平时段设定，实现用电量小时、日、月、年分时计费的报表，同时具有识别主要耗能源、内部成本考核、查看消耗模式以及控制用电高峰等功能。电能管理界面，如图1所示。

图1 电能管理界面

2.2.4 报警处理和历史事件查询

报警内容包含智能开关各参数阈值的越限报警和开关分、合状态报警。智慧配电系统自动推送故障信息画面。智能开关跳闸画面具有变色、闪烁、发出特殊的报警声响等功能。报警声响通过管理人员确认后手动复位。根据不同的报警信息，可设置不同的报警声音。

2.2.5 数据库的建立与查询

智慧配电系统通过实时采集来自各配电柜的用电信息和开关状态，经过处理后形成标准的数据库，并通过采集到的信息实时更新数据库。

（1）系统可统计日、月、年的电量信息及该信息的上限值、下限值及平均值。

（2）系统可对所有历史资料进行日、月、年检索，能够定时对历史资料库中的所有数据信息进行查询和操作，并按照用户的需求定期将所有历史资料存盘。

（3）用户可以通过召唤来显示、打印在历史资料库中任意一个电量记录的数据，其中包含日、月、年等报表。

3 结语

此次产业园智慧配电系统项目的改造达到了客户的预期要求。采用智慧配电系统后，解决了存在的安全问题、运维问题和节能问题。安全方面，通过智能开关实时监测用电线路的电流、电压、漏电以及温度，有效避免了电气火灾的发生。运维方面，通过智慧配电系统减轻了物业人员的日常安全检查、电费抄报等工作，实现了设备故障定位，为企业节约了大量的运维成本。节能方面，通过智慧配电系统对园区内各用电区域的峰、谷、平电量进行统计分析，可实现对低用电区域的适时断电处理。