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  摘要
  企業的用能智能化、精細化、透明化已經是當前市場的普遍需求。針對用戶側的配電回路設計安裝智能儀表和保護,所有低壓柜饋線回路全部安裝電氣火災監測裝置,實時監測漏電電流大小,超過閾值立即報警,同時系統還可支持擴展視頻監測,以此來實現現場的底層數據智能化集采。后期通過物聯網技術,將數據集采,搭建區域系統,實現企業用電和多種監測元素的數字化集成。許昌裕同印刷包裝有限公司10kV供配電項目已建設完成,并通過用戶驗收,現就該項目中使用的ECLOUD-8000能源運維云平臺系統做一簡要介紹。
  關鍵詞:許昌智能;許昌裕同;ECLOUD-8000;

  一、前言
  企業工業園區的電力監測系統,除了基本的電力參數監測、配電系統的安全運行狀況,還包括水、氣等能耗計量,環境、視頻的監測。
  針對本項目的具體要求,以及現場實際配電回路的改造條件。設計一套監測系統,通過監測回路重要電力參數,采集、存儲、顯示,為管理者提供電力數據。通過電氣火災裝置的安裝,可有效地監測現場是否出現異?;馂那闆r;后期通過加入視頻采集裝置,擴展了對環境、視頻等數據的監測功能。本文以許昌裕同印刷包裝有限公司10kV供配電項目為例,簡單介紹ECLOUD-8000能源智能運維云平臺在該項目中的設計與應用。

  二、工程綜述
  2.1 項目介紹
  許昌裕同印刷包裝有限公司10kV供配電項目,現場為3個配電室和1個10kV開閉所、1套CDZ8100智能變配電系統、1套ECLOUD-8000能源智能運維云平臺、4個PMF406和網絡箱、1套UPS、1臺打印機。開閉所和配電室共計有保護PMF702共 21臺,儀表PMF632b共228塊,漏電火災主機3臺。
  2.2 參照標準
  系統軟件的功能開發、運行、技術實現及相關技術指標符合如下標準:
  國際標準:IEC870(1—4) 《遠動設備及系統》
  國家標準:GB/T 12505 《計算機軟件配置管理計劃規范》
  GB50052-2009 《供配電系統設計規范》
  GB50054-2011 《低壓配電設計規范》
  IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
  DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
  DL/T 698.1-2009 《第1部分:總則》
  DL/T 698.2-2010 《第2部分:主站技術規范》
  2.3 使用環境
  (1) 海 拔: 2000m以下
  (2) 工作環境溫度: -5℃~+40℃
  (3) 最大日溫差: 35℃
  (4) 最大相對濕度: 90%
  (5) 平均相對濕度: 60%
  (6) 地 震 度: 8度(中國12級度標準)

  三、設計方案
  3.1 方案概述
  ECLOUD-8000能源運維云平臺是我公司汲取多年電力自動化系統、變電站綜合自動化系統的成功運行經驗,結合自身在變配電系統運維管理的實踐經驗,基于大型工業自動化軟件平臺以及最新的物聯網、云計算及移動互聯網技術,針對傳統變電站監控及運維管理的痛點,推出的一套集變電站綜合自動化系統及智能運維管理于一體的整體解決方案。該方案在實現傳統變電站監控的同時,又充分考慮了設備及人員管理、移動辦公、互聯互通、數據挖掘等智能運維業務,實現了狀態監控及運維管理的有機融合,有效克服了傳統變電站運維復雜、低效、浪費人力的缺點,為用戶提供了一個現代化的變電站監控、運維、管理平臺。
  3.2 方案配置
  云平臺可支持公有云或私有云部署,本方案采取私有云部署;支持Web、手機App、微信小程序遠程訪問,并通過移動辦公實現智能運維。各配電室的數據通過PMF406通訊網關CDZ8100智能變配電系統,再上送到能源運維云平臺服務器。

園區能源運維云平臺架構圖

  如圖所示,為園區電力系監控及運維云平臺系統的網絡架構圖,運維云平臺系統可以實現對園區10kV開閉所、1#配電室、2#配電室、3#配電室的保護、儀表、電氣火災等設備數據的接入,還包括環境、視頻等數據的接入。
  3.3 配置說明
  4個配電室每個配電室內均安裝壁掛式網絡箱,其中開閉所網絡箱內放置一臺N2S8的PMF406,網絡箱一側放置裕同業主光纖箱,三個配電室網絡箱內則放置一臺N2S8的PMF406和一臺N1S5的406。所有網絡箱內PMF406電源均取電與配電室內直流屏220V輸出。PMF406通訊管理機,負責采集保護、儀表、電氣火災等數據,均為485通訊采集;
  監測各配電室高壓柜繼保裝置、斷路器狀態;
  監測各配電室低壓柜電表、重要回路開關狀態;
  監測各配電室電氣火災報警狀態。

  四、系統功能
  4.1 變電站本地自動化監控
  能源運維云平臺整體解決方案包含CDZ8100智能變配電系統,擁有完備的變電站本地自動化監控系統功能,其主要由測控儀表、保護裝置、通信管理機、數據服務器、工作站等組成,系統結構如圖所示。CDZ8100智能變配電系統基于許昌智能多年變電站綜合自動化系統的成功運行經驗進行開發,其主要功能包括數據采集與處理、監視與報警、控制操作、權限管理、畫面組態與展示、邏輯與統計計算、工程師站、報表曲線、時鐘同步、事故追憶等。在此項目中CDZ8100很好的發揮了采集底層數據的作用,將裕同項目1個開閉所和3個配電室的保護和儀表數據完整的傳輸給云平臺,并經由云平臺將數據轉化和分析,最終呈現給運維人員使用。

CDZ8100變配電系統網絡架構圖

 4.2 數據云端存儲
  云平臺采用先進的邊緣計算及互聯網通信技術,將變電站或配電室的本地監控數據上傳至云平臺,并存儲至實時數據庫中,云平臺的實時庫支持大容量、分庫存儲,能有效降低整個系統運行負載,并大大提高整個系統的數據處理容量和反應速度。同時,云平臺還能根據用戶需求,對實時數據進行性歷史存儲,存儲周期和策略均可配置。存儲的數據最終以合理美觀的方式呈現給運維人員,在不損失數據價值的情況下,又做到了對配電室和開閉所的高效率監測。
  下圖為本項目在運維平臺中的大屏展示,在此界面中,可以清楚直觀的看到園區內主要的監測指標,以便運維人員能及時掌握配電室和開閉所的運行情況。大屏中既做到了對整個園區的今日用電、有功無功功率和實時負荷數據展示,同時也做到了對3個配電室的實時負荷、用電量、變壓器負荷、電流、負荷率進行統計展示。今日負荷趨勢以曲線的形式展示,清晰的展示了整個工業園區用電總負荷的趨勢。報警模塊以四個等級劃分事件,方便運維人員對報警事件作出判斷并及時處理。

大屏展示

  4.3 Web實時在線監測
  云平臺提供了完備的Web網頁展示功能,用戶只需通過瀏覽器,就能遠程實現對變電站或配電室運行狀態的實時在線監測。在此項目中,擁有授權的用戶,可以實現對開閉所和3個配電室的同時監測。其主要功能包括:組態畫面瀏覽、實時數據查詢、報警推送及查詢、歷史數據查詢、曲線報表展示等。下文將對這些功能以分界面的形式逐一詳細介紹,其部分功能界面如圖所示,不同的項目界面可能會有所差異。
  云平臺首頁直觀展示整個園區計量設備概況、點位數目,園區最新總有功、總無功、今日園區逐時總用電趨勢,總用電環比日、月、年運行趨勢,園區運維人員巡檢率、園區用電異常告警情況。

云平臺首頁

  組態畫面流覽:
  1.采用電力系統標準的圖形畫面實時顯示現場設備的運行狀態和各種測量值(電壓、電流、功率因數、三相電壓、電流不平衡率、現場環境監測數據等客戶比較關心的數據可以放在頁面上直觀顯示)。
  2.顯示高低壓各回路斷路器狀態、接地刀閘狀態(實際按遙信所接現場設備為準);
  3.實時監視各個回路的各種測量值和相關保護信號、參數;
  4.分層次顯示,拓展了系統信息監測的空間;
  5.實時記錄并顯示報警和故障信號;
  6.系統監控支持組態自定義修改畫面并展示,支持組態二次開發畫圖。
  下圖為裕同開閉所主接線圖的監控畫面,畫面中包含了上述介紹的主要參數和設備運行狀態。畫面以合理的分層和布局將開閉所中所有間隔展示在界面上,再將現場設備的運行狀態和各種測量值放置在相對應的間隔上,達到了對每個間隔的直觀監測。另外組態畫面不是一成不變的,在后期現場如有調整或運維人員認為畫面布局不合理,可支持組態二次開發畫圖,以最契合現場的畫面展示。

組態畫面瀏覽

  歷史數據及曲線功能:
  1.記錄各回路的用電情況,如監測電壓、電流,如出現最大用電量的時間段等功能;
  2.能很好的記錄開關的負荷量,對出現故障時提供豐富的運行分析依據;
  3.可以調用每天、每月、每年的運行記錄,根據運行記錄能很好的進行同期比較和分析,并可根據比較和結合產量等因素分析,為節能提供一定的依據;
  4.系統實時采集各種測量值,同時把采集到的數據保存到歷史數據庫中;
  5.曲線功能可以對所有測量量進行統計和分析,包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出現的時間等;
  6.通過曲線監視系統運行參數的變化趨勢、分析用電情況。
  在云平臺中歷史數據以曲線的形式表達,在選擇查看的時候可以選擇園區內想要監測的配電室及其下屬設備,時間范圍的選擇使得數據更加完整,不錯過任何有價值的數據。歷史曲線的設置使得運維人員不僅能夠對當天數據進行查看,還能選擇查看范圍,做到不遺漏任何信息。

歷史數據及曲線

  4.4 手機App、微信小程序
  同時提供手機App和微信小程序客戶端,手機App支持Android系統、微信小程序同時支持Android和IOS系統,能使運維和管理人員隨時隨地掌控變電站的整體運行狀態。其主要功能包括:報警推送與查詢、畫面監控、天氣及環境信息展示、任務發布與接收、地圖展示與人員定位、服務器運行狀態監視、電力設備在線監測、視頻監控等。App的部分功能界面如下所示。

圖1App首頁              圖2App發布任務            圖3App環境監測

  4.5 移動辦公與智能運維
  充分利用移動互聯技術及智能手機終端應用,實現了變電站運維管理的在線化、流程化和移動化,在實現狀態監控、設備管理的同時,將變電站運維的工作制度及流程都集成到運維管理系統當中,管理人員可以通過手機App或微信小程序進行運維任務的派發和監視、工單派遣、值班安排等工作,運維人員可以通過手機App接收任務、上傳工單、提交審批等工作,讓變電站的管理及運維人員體驗移動辦公便捷化的同時,使變電站的運維管理更加標準化、智能化,提升運維效率及響應速度,降低整體運維成本。
  4.6 負荷概況
  電力負荷狀況對變電所、發電廠和電力系統的運行有重要意義。它是變電所負荷控制,發電廠安排日發電計劃,確定電力系統運行方式和主變壓器、發電機組等設備檢修計劃以及制變電所、發電廠擴建新建規則的依據。在裕同項目中,云平臺按照選定設備和時間展示負荷曲線,使得運維人員能夠清晰明了的查看配電室和開閉所每日運行情況。

Web端負荷概況

  除了實時負荷監測,歷史負荷也是不可或缺的。云平臺支持歷史負荷查看,選定相應的時間范圍就可以查看歷史負荷,真正做到了關鍵數據不丟失。此項目還按照客戶需求建立了重點設備的變壓器負荷概況,快速迅捷的查看園區中1TA1~3TA2六個變壓器負荷率、電壓、電流、功率、繞組溫度等主要監測數據。監測畫面如下圖所示。

Web端變壓器負荷概況

  4.7 智能報警
  擁有完善的報警、預警功能。一方面,能夠實現對變電站本地監控系統及邊緣計算網關所產生報警的接收、存儲及轉發,實現對電力運行情況、設備狀況、能耗水平等變電站綜合運行情況的智能判斷及報警。另一方面,平臺還擁有豐富的報警推送方式,包括Web網頁、手機App、微信、短信等方式,使用戶能夠及時收到報警并進行處理。

Web端智能報警

  4.8 實時數據監測
  可以支持對當前系統中所有設備實時數據的遠程訪問功能,用戶可通過列表查看設備下所有測點的實時數據狀態,并能查看當前數據點的今日曲線。下圖為Web端實時數據展示。

Web端實時數據展示同

  4.9 歷史曲線存儲
  可按照用戶的配置對設備的測點進行歷史數據存儲,存儲周期可5min~24h可配,根據歷史數據,提供歷史曲線查詢功能,可使用戶對變電站的歷史運行狀況及趨勢一目了然,歷史曲線查詢也同時支持手機App、微信小程序及Web客戶端。
  4.10 能耗分析
  不僅能實現對用戶用能情況的監測,還能基于云平臺的大數據實現對用戶用能情況的綜合分析及對比。云平臺對開閉所和三個配電室的數據進行集中存儲,能實現跨變電站的能耗對比分析,有效打破數據孤島。除此之外還可實現對單獨配電室重點用能的同比、環比分析及對比,有效掌握各用能單位的用能情況,同時提供節能減排策略及建議。能耗分析也同時支持手機App、微信小程序及Web網頁的多端訪問。 下圖分別為Web端和手機端重點用能和能耗對比分析的示例。

Web端重點耗能分析

  4.11 尖峰平谷
  為鼓勵用電客戶合理安排用電時間,提高電力資源的利用效率,根據許昌地區供電局計量電費劃分標準,每日24時劃分為尖、峰、平、谷四個時段。為了適用于不同時段電量和電費的計算,在云平臺中按照規定設定了時段。云平臺將在尖峰平谷時間段采集到的數據展示出來,使得運維人員能及時了解當天園區用電情況。

Web端尖峰平谷

  另外尖峰平谷數據還提供了園區內光伏發電上網電量數據統計,針對裕同園區屋頂光伏發電上網電量可分別實現年、月、日上網電量數據計量。
  4.12 報表查詢及管理
  報表功能:
  1.提供電量計量和管理報表,并可打印或導出Excel;
  2.實時顯示、統計各回路各時段的電度值。實時顯示、統計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值;
  3.能準確的記錄各種時刻的運行數據,實現自動記錄功能,節省了人力,完全做到了省時、省力,并可以隨時調用,更有利于提高了管理水平;
  4.通過報表功能記錄和分析各回路的運行參數;
  5.提供豐富報表功能,各種監測數據通過報表的形式進行管理,分為監測數據日報表、月報表、年報表、以及綜合報表等各種報表的形式,定制化報表為用戶提供個性化報表展示形式;
  在裕同項目中,報表管理功能模塊下包含了日月年報表和定制化報表。在這些報表中運維人員可以根據想要查看的設備和時間段,點擊生成預期的數據報表。報表中會生成所選設備的三相電流和功率數據,使得運維人員快速獲取想要的設備數據。此外云平臺所有報表支持Excel導出及打印功能,方便運維人員隨時隨地攜帶和調用數據,有力提高了管理水平。報表查詢也同時支持手機App、微信小程序及Web網頁的多端訪問。

定制化報表

  4.13 視頻監測
  能夠實現現場監控視頻的接入,視頻可以通過手機App、微信小程序及PC Web客戶端進行訪問,視頻攝像頭可支持人臉識別、陌生人員闖入報警及視頻圖像的異常提醒功能。手機App和Web客戶端同時支持公有云和局域網兩種視頻部署方式的視頻監控遠程訪問。

視頻監測畫面

  4.14 權限管理
  云平臺擁有完善的權限管理功能,各種訪問客戶端均需要在用戶登錄驗證之后才能使用,用戶的賬戶需要云平臺的認證,并由管理員分配相應的資源訪問權限。云平臺的實時及歷史數據、報警信息、展示界面、各軟件功能模塊都是單獨權限資源,可以根據用戶需求,進行靈活的分配,只有擁有相應權限的用戶才能訪問相應數據和使用相關軟件功能。
  4.15 遠程調試及維護
  通過能源運維云平臺可以實現對本地監控系統運行狀態的實時監視,并能實現對本地監控后臺的遠程調試及維護,有效減少現場售后服務,降低售后費用,向用戶提供更好、更及時的服務。
  4.16 二次開發
  支持二次開發,對外提供完善的數據訪問接口,包括實時數據、歷史數據、報警推送等API接口,相關的接口的支持C++、Java、Http請求等調用方式,方便用戶的二次開發及數據獲取??煽焖倥c第三方系統平臺數據對接。

  五、結束語
  隨著國家電網改革政策的逐步推進和落實,ECLOUD-8000能源運維云平臺運用互聯網和大數據技術,為電力運維公司提供變電所運維云平臺。該平臺作為連接運維單位和用電企業的紐帶,實時監視用戶配電系統的運行狀態和電量數據,為用戶提供更好的運維服務。平臺提供用戶概況、電力數據監測、電能質量分析、用電分析、日/月/年用能數據報表、異常事件報警和記錄、運行環境監測、運維派單等功能,并支持多平臺、多終端數據訪問。該系統運行安全、可靠、穩定,為運維單位運維提供了真實可靠的依據。

  六、用戶體驗
  Ecloud-8000運維云平臺體驗地址:
  http://pc.xjpmf.cloud/
  用戶名:test 密碼:123456

(本文為內部信息公示,請勿轉載)

系統集成開發部 朱開市

2022年3月24日