基于用电信息采集通道的智能总保系统研究与应用

四川中电启明星信息技术有限公司 唐冬来 王 嬛 周永静

基于用电信息采集通道的智能总保系统研究与应用

四川中电启明星信息技术有限公司 唐冬来 王 嬛 周永静

基于国家电网公司智能总保（剩余电流动作短路器）管理方向，结合用电信息采集通道、智能剩余电流监测技术，提出基于用电采集通道的智能总保系统研究与应用，以信息化支撑剩余电流动作断路器管理，提高工作效率和工作质量，从而达到提高运检精益化管理水平的目标。本文首先简述了基于用电采集通道的智能总保系统由用电信息采集集中器4G模块、智能总保和智能总保系统三部分构成。智能总保实时监测配电台区380V线路的三相电压、三相电流、漏电流、功率因数数据，通过485接口将数据传输至用电信息采集集中器4G模块，4G模块设置双IP通过原有用电信息采集APN通道将数据传回智能总保系统。然后介绍了系统建设及应用中的关键点，最后展望系统扩展对相关业务的支撑，旨在探讨电力行业应用智能总保设备提供参考。

智能总保设备；用电信息采集集中器4G模块；智能总保系统

1 引言

在国家电网公司“智能坚强电网”建设号召下，各地电力公司根据实际建设情况进行电网智能化建设，同时进行相关项目的科研或实用化建设，目前高压主网部分已经完成较完整的智能化研究工作，实现了较高程度的智能化管理和生产；中压配网的城市配电网部分的智能化研究较为深入，大大提高了配网智能化水平和用电可靠性；农网作为电网的组成部分，直接承担着电网大部分地区的用电，因其地域广、地理情况复杂、用户分散等特点，造成智能化管理实现困难，提高农网的低压用电的可靠性和智能化管理水平对建设“智能坚强电网”却是非常重要的，为提高整个电网的用电可靠性和智能化管理水平，缩短农网故障处理时间，进一步提高用户的用电的满意度，如何智能化管理农网低压用电成为当前需要研究的重点内容。

根据对农网低压端中的故障情况及形成原因的研究发现，对配网公用配变低压端的电压、电流及开关置位情况等信息进行监控，可实现对农网低压用电质量的实时监控，并且可以根据监控数据快速的判断故障点及影响范围，结合智能化开关控制功能，将可缩小故障影响范围，大大缩短故障处理时间，提高农网用电可靠性。

基于这些需求，迫切需要研发智能总保系统，采用剩余电流监测技术和用电信息采集集中器4G模块通信技术，实现剩余电流监测，为农村电网管理工作提供技术支持，从而提升电网企业的运维检修的管理水平。

2 系统概述

在现有的用电信息采集系统中低压智能化抄表基础上，通过安装新型智能化的综合配电箱，并更换用电信息采集GPRS通信模块，实现对现有的低压抄表的监控数据的扩充，并对监控数据继续深化挖掘和研究，着重解决几个重要指标的实时监控：电压电流的三相不平衡监控、零相电流监控、漏电电流监控、漏电保护情况、支线开关状态等。实现这几个关键指标的监控对配网生产应用非常重要，通过对这些关键指标的监控和分析，可以用大大缩短故障处理时间，提高农网用电可靠性，将对配电网智能电网建设和应用推广起到巨大的推动作用。研究由可用电信息采集集中器4G模块、智能总保和智能总保系统三部分构成三部分构成（如图1）。

图1 智能总保系统网络拓扑图

图2 用电信息采集集中器4 G模块示意图

2.1 用电信息采集集中器4 G模块

用电信息采集集中器4G模块由数据4G单元、485接口单元、LORA无线通信单元构成（如图2）。

4G单元。在4G中设置双主站IP，通过4G模块与用采主站和智能总保系统通信，透传用采数据与漏保数据，从而实现不影响用电信息采通道数据传输，传输使用2G/3G/4G信号自适应模式，信号覆盖区域广。

485接口单元。提供两路485接口，一路连接本地智能总保，可实现多个智能总保设备的数据接入，另一路连接测温、三相不平衡、无功补偿等扩展设备接入，实现多种类型的配电台区数据接入，以满足智能台区建设要求。

LORA无线通信单元。LORA无线技术，具备远距离低速无线通讯的功能，无线传输距离达1千米，穿透能力强。采用LORA技术，实现中保（二级漏电保护器）监测数据的无线接入。

2.2 智能总保

智能总保是集漏电继电器、交流接触器、漏电断路器为一体的保护装置，是配网三级漏电保护体系的重要组成部分，与传统漏保相比，增加了实时监测设备状态信息、漏电保护故障定位、漏电保护故障预判及告警、智能总保开关联动分析和智能总保状态可视化等功能。通过智能总保及监控平台对现场情况的实时掌控，提高供电可靠性及客户满意度。

智能总保具有功能点具体包括：1）具有短路、过载、欠压、缺相、断零、漏电保护及自动重合闸功能；2）能够实时显示漏电电流，三相负荷，电源电压等；3）漏电值手动可调或自动跟踪线路漏电值而自动调节；4）可按线路负荷情况调节过流保护值；5）跳闸后可以自动显示跳闸原因及故障电流；6）可以贮存历史跳闸原因及故障电流；7）内置485通讯接口，可实现远程遥控、遥测、遥信功能。

2.3 智能总保系统

智能总保系统实现综合控制箱（JP柜）的智能总保信息采集上传，实现智能总保信息的接入、监测和分析功能。实现智能总保设备的资产管理、装接管理、数据采集、数据存储、数据查询、运行管理、异常分析、统计报表等功能，同时通过与配网生产抢修指挥平台、低压GIS、95598等系统的集成，实现台区的故障定位、停电影响范围分析等业务应用，通过多个指标的综合分析，协助维护班组缩短检修时间，避免因发现延误导致故障停电范围扩大、设备大规模抢修的高成本损耗，实现安全生产有保障、提高投入产出比的双重收益。

根据用电信息采集系统建设经验，全省集中部署系统数据压力大，数据查询耗时长，不利于数据统计分析。建议分两级部署，省公司部署主站，负责基础数据、报表等管理，地市公司部署子站，用于该地区数据采集及统计，从而提高数据查询速度。

图3 智能总保系统部署图

省公司主站负责设备信息等静态数据管理，并同步到地市公司子站；负责报表统计，采用数据仓库存储地市公司监测数据，用于一致性考核；负责与配网抢修平台的接口。地市公司子站，用于对本地区数据的采集、监测、分析，用于异常流程的闭环处理。

3 系统建设应用关键点

3.1 全面监控配电网漏电数据，实现安全事故的事前预警

智能总保设备实时采集并回传三相电压、三相电流、漏电流等数据，根据这些数据可实现对配电台区漏电的实时监控，为生产过程的实时监督提供了有效手段，对于规范管理流程、增强安全意识、预防安全事故、落实安全管理制度等具有重要意义，也有助于第一时间掌握施工现场的具体情况，及时发现存在的安全隐患，实现漏电故障、缺陷的事前预警。

3.2 闭环管理配电网检修工作，固化作业流程

根据实时监控信息，可充分结合作业实际情况，通过短信通知、检修完成反馈等多种方式进行配电网检修工作闭环管理，调整现有工作方式，形成优化后的业务流程并加以固化。有效避免因配电网故障处理延迟造成的经济损失，确保电力检修作业的安全、正确和高效，实现从被动抢修到主动抢修的转变。

3.3 注重数据记录和智能分析，辅助运检管理决策

对整个监控数据和检修过程的数据进行本地和大数据平台的记录，可作为今后生产作业的经验和参考、为今后的生产指挥和管理提供决策依据，为事故分析提供客观材料。依托大数据处理，可对作业数据进行智能分析，形成故障多发点预测、故障发生时间分布规律、电力故障处理经验等方面的信息。

4 系统应用展望

智能总保设备和配套的系统为电力漏电管理提供有效的监督和指导手段，依托该系统实现事前可预警、事中可指导、事后可回顾分析；对规范和优化作业流程、增强漏电意识、预防漏电事故、落实生产管理制度等发挥促进作用；为漏电指挥决策提供丰富的手段和科学的依据。

在经济效益方面，通过农网低压剩余电流监测保护系统可实时获取农网配变分支线路运行的各种参数与现场运行情况，结合设备标准参数辅助分析设备的运行状况，预测事故设备，将能有效减少故障的发生率，一旦发生故障异常也可自动检测与报警，为维护班组抢修提供指导与帮助，做到尽早发现并缩短试验抢修的时间，提高电力系统的可靠性，降低线损，为企业带来显著的经济效益；通过与监测设备进行实时通信，将设备监测数据快速、安全、有效的传输到用户面前，为用户决策提供必不可少的依据，大大挽回了电网由于故障带来的不必要的经济损失。系统投入运行后，可降低设备故障检修率，减少停电时户数，提高农网台区安全运行水平，提高电网抢修效率，增强农网可靠供电能力，为企业多售电力提供有力保障，提升经济效益。

在社会效益方面，农网设备具有量多面广，接线复杂、设备变动频繁，基础数据的信息量非常庞大等特点。随着社会经济发展和人民生活质量的提高，人们对供电可靠性、电能质量和服务质量提出了越来越高的要求。系统的投运将大大提高农网用电故障可预测性、预防性，设备运行参数发生异常时可自动提示与报警，避免以往故障发生必须由巡检人员或用电用户拨打95598反馈才发现造成抢修延误，极大提高供电设备正常工作周期和稳定性，降低断电时间与频率，从而增强农网运行可靠性，减少农网停电事故发生，满足现代社会对供电可靠性的需求，显著提高电力企业社会形象。

5 结论

智能总保系统是国家电网公司运维检修管理目标的具体落实，在经历“普通漏电保护器”、“智能漏电保护器”等漏电监控技术发展后，国家电网公司运维检修管理已经迈上新台阶。智能总保系统，需要结合规章制度循序渐进，结合GPRS、4G、LORA无线通信、远程测量、远程控制等技术的应用，转变工作方式，优化管理流程，达到提高工作效率的目的，进一步加强信息化对运维检修管理的支撑力度。

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唐冬来（1980—），男，大学本科，工程师，主要从事配电网规划、管理咨询、电网信息化等领域的研究。

王嬛（1969—），女，工学硕士，高级工程师，主要从事电网信息化，电网规划等领域的研究。

周永静（1979—），女，工学硕士，工程师，管理咨询、电网信息化等领域的研究。