智能化小区设备优化建设与应用

张杰，徐永健

（国网浙江天台县供电有限公司，浙江台州，317200）

1 智慧小区建设的需求分析

1.1 需求分析概述

智能化小区设备优化建设是目前社区管理发展的必然趋势。但我国目前对于智慧社区系统的建设未形成一套完整的系统。首先社区智能化系统管理在我国属于一个新型领域，我们不能盲目的引入各种新型技术，应积极调研行业内智能社区管理系统的发展现状以及成果，在大技术背景下明确智能化系统的建设方向，尤其是在中国城市化进程快速发展的今天，很多城市将面临以下两方面的矛盾，一方面随着城市人口的增长，资源变得日益短缺，一些大中城市经济净收益率逐渐下降。另一方面人们从日常居住到出行，从工作到娱乐，不仅对生活质量的要求越来越高，同时对城市宜居环境以及可持续发展空间的要求也越来越高。在此背景下，智慧城市的概念也逐步走进人们的视野，并且很快成为众多城市发展的目标。从智能化管理系统的建设目标来看，系统功能目标的实现，主要是以智能综合管理平台为基础，为小区提供公共设施集中管理，车辆以及小区外部人员进出管理、小区路灯、井盖等公共设备监测控制、停车位管理、小区安保等服务，从而打造一个平安社区。从系统的创新方面考虑，首先应统一架构，构建集成平台，将原本分散的各个子系统进行统一调度和管理。其次，在打通原有独立系统的基础上，实现小区各子系统之间的联动以及小区与家居之间的联动。最后，通过统一的管理模式实现对公共设施的实时信息收集与处理，除了提供一个统一的应用界面外，还可为社区提供个性化应用界面的配置途径。为了更加贴近用户需求，我们通过调研一些大、中型城市的小区管理现状后发现，目前社区管理中存在急需通过统一综合平台解决的问题。虽然大部分小区已经有了自己的安防和门禁体系，但仍存在严重的不规范和时间差等问题。社区管理过程中设备运行情况、问题记录等均过分依赖于管理人员，而这种管理已经不能满足住户的实际需求，而且调研中我们发现有部分社区住户对管理者提供的服务有所不满，急需提供一套信息系统来提高住户的生活质量和管理质量。

此外，从小区配电台区的智能化改造来看，0.4kV侧供电点数据的采集，目前重点依赖用户测量表的数据。随着用电安全性以及供电可靠性的要求越来越高，低压分支开关处需适当增加相应的计量手段与监控手段，因此应推出智能型断路器。配电台区安装台区智能监测装置，低压线路开关采用智能开关或分支监测单元，将台区分层级抄续电量后，能够实现线损的计算，便于日后快速査找窃电点和线损点。

1.2 可行性分析

现如今，科学技术不断发展，社会不断进步，出现了智能小区和智慧家庭等先进的理念。而智慧化家庭和智能小区的建设离不开先进的智能设备，对智能设备优化建设能够提高智能设备的工作效率，保证设备能够安全、稳定、高效的运行，有利于建立智能化小区和智慧家庭，也越来越社会的发展。因此，智慧化小区设备优化建设与应用具有可行性。

设备优化建设的监测低压配电是最重要的优化建设环节之一，对监测低压配电进行优化建设是对其出现的运行参数，包括电流、电压、电阻以及功率等，比较开关状态和运行参数相关信息，从而能够使用能源调控、故障监测、能源监测、控制监测等多种方法实现能源优化利用，对能耗所有的信息进行收集、整理、储存、分析，并且能够对能耗信息进行管理和控制，从而能够实现数据处理、储存和信息共享一体化，能够构建综合能源评价体系，为创新出新体系提供了基础。首先在智慧小区变配电设施安全管理标准上，对于保护安全用电设备来说10千伏系统继电保护其采用的是微机继电保护装置，对于10千伏进线采用速断保护、过滤保护以及零序保护；对于10千伏母线采用速断保护以及过滤保护；对于10千伏馈线采用速断保护、过滤保护、变压器高温报警以及变压器超温跳闸等。其中变压器采用高环保环氧树脂浇筑的非晶合金干式变压器，其设置了温度监测冷风系统和报警装置，同时还设置电子干扰设备，能够确保变压器不受环境中任何电子干扰，在安装过程中可以采取降噪音、减震等措施，采用特殊接线方式设置超高温报警，其箱体等级为IP20。

配电台区的智能改造能够实现以下功能：第一，信息综合采集，状态全面感知，在各分支开关上安装智能开关或者状态传感，能够对所有设备信息统一采集和编址，呈现区台设备拓朴结构，维护系统管理和运行。第二，深化技术应用，适应功能拓展。利用智能化边缘和终端容器的计算能力，开展电三拓朴自动识别、户变关系识别、停电事件上报、线损细化分析、智能断路器动能等应用，与配网主站连接，呈现出具体分析效果。

综上所述，智慧化小区的设备优化建设与应用具有重要的作用，其具有一定的可行性和科学性，能够促进其建立智能化小区和智慧化家庭，促进了社会的发展。

2 智慧小区的系统结构

2.1 系统总体架构

智慧社区综合系统构架主要结合公用配电以及用居民环境特点，设计用电信息采集系统，智能化仪表剩余电流火灾报警系统，功率因数补偿装置等。在配电台区的智能化改造中，0.4kV侧供电数据的采集目前主要依赖于用户侧电表的数据，随着供电可靠性与用电安全性的要求越来越高，低压分支开关处需要增加相应的计量与监控手段，因此推出智能型断路器。

2.2 系统功能及特点

对配电信息进行收集和分析。该功能能够对小区所有的配电信息进行收集、储存和处理，采用小区配电变压器采集仪以用于配电信息等的采集。小区配电信息多而复杂，传统的数据采集和分析系统效率低，影响其配电效率。为了提高配电信息的处理能力，该系统优化了数据采集的能力，对电能表数据采集，配电变压器状态量，交流模拟量等数据进行采集、储存和分析。数据处理主要是针对小区配电变压器采集仪具有数据储存等多个功能，能够保存近1个月的数据和12个月的数据，可支持主站软件采集实时数据和15分钟的数据。参数设置以及查询主要包括时钟、限值等相关参数的设置，查询。事件记录主要针对小区配电变压器采集仪。在数据采集过程中，也可以对配电进行24小时的检测，保证其能够正常、稳定的运行。当其出现问题时，能够将相关的数据通过以太网以及无线公网通信等方式进行传输，将故障源、故障类型等故障信息及时地传递给配电平台、维修人员，从而能够设备的安全，防止因故障带来更大的损失。对于小区配电变压器采集以及具备下列特点：首先，能够准确、快速的收集和处理配电信息，保证配电设备安全、稳定的工作。利用zigBee无线网络构建该系统，既可以节约成本又可以在一定程度上解决电力通信内外网隔离后信息安全输出问题。其次，小区配电需要实时传输，利用以太网和无线传播，能够实现实时传播和同步传播，让小区配电能够安全、稳定的运行。

对于户内用电信息采集来说，信息采集主要是对户内的用电信息、用电设备等进行采集，也可以对户内空气开关出线线路进行信息采集。居民用电设备信息采集采用智能插座，通过对智能插座信息的收集，从而实现户内居民用电信息的收集。智能插座是指当用户出现用电情况时，对用电信息进行统计和存储，是一种最直接、最有效地户内用电信息收集方法。智能插座智能开关通过zigBee无线通信的方式与无线网、以太网等通信方式相连接，将户内用电信息进行同步收集和存储，而家居智能网关则可以利用在zigBee通信模块进而接收智能空气开关和智能插座所收集的数据，通过对其收集和传递，将户内用电信息进行统计、收集、整理和存储。智能插座、智能控制开关能够准确地匹配到无线设备，将收集的数据准确无误地传递给收集平台，保证数据真实、可靠。该设备无需进行布线安装便捷，具有较强的运行可靠性，能够满足日常户内用电信息采集需求。

2.3 系统特点

在变电所低压配电系统中需要进行剩余电流火灾报警系统的设置，从系统组成上来看，需要在低压配电柜中进行电流监测模块的安装，对设备进行监测和保护，保证设备能够正常、稳定的工作，也能够将设备进行连接，以该系统为中心，通过无线连接将所有设备进行连接，从而能够实现交流、管理和控制等功能。在消防控制室中安装报警控制单元，可采取声控报警的方式，同时能够向消防控制室进行报警信号的传送。从系统功能上来看，能够现场整定剩余电流阈值，结合实际情况基于正常值下设置报警值，预警值，进行线路温度的实时监测，能够针对线路温度温升情况进行在线监测，现场设定报警值和预警值。报警控制器需要实现汉字化界面，同时其具备双通讯接口，能够与探测模块进行通讯，同时还能够与其他智能系统实现互联互通。此外，整体来看，对于配电台区的智能改造要求实现对末端低电压分析、线路重载点定位、三相负载不平衡点定位、以及线路分级线损分析，以此为小区居民打造平安社区。

3 智慧小区的系统设计

电力光纤入户主要是指光纤负荷低压电缆或将普通光纤线缆随低压电力线敷设，进而实现由配电变压器到电能表，并由电能表到户的光网络通信方案。

ZigBee是新型低复杂度，近距离，低功耗的无线网络技术，利用ZigBee设备自动路由和自动组网特点，可构成配用电网终端信息传输通道，与现有电力光纤通信融合能够将电能表，开关柜，配电变压器等终端信息传送给电力企业各部门，同时也能够将设备配置参数等相关信息传送给现场监控设备，更好的实现现场信息的采集、处理。针对智能小区设计基于ZigBee通信网络系统其在配电故障定位，用电信采集，配电监测等多个领域中具有广泛应用空间。

从系统的物理架构上来看如下图所示为整合7种通讯方式的用电采集系统物理架构。

在设计电力光纤入户时，电力光纤入户是有两个通道构成的：一个是远程通道的建立，另一个是小区内部通道的建立。远程通道的建立，一般以普通光缆作为建设的光纤通道，小将小区的电力专用光纤与小区外的相连接，构建新的连接通道；第二为小区内部通道建设，通过小区内的主配电房对小区每个用户进行配电等，从而实现同步配电和多方配电，让其发挥出最大作用。而且针对低压分支箱二次分光，可以使用光纤复合电缆对各单元表箱进行有效连接，通过相应的连接将户内的子网系统和户外的系统相连接，而且能够更好地对户内系统进行控制、信息传递和管理等，完善了系统的功能，促进了小区智能化发展。