一种低压台区配用电一体化监控系统应用

和文昌 HE Wen-chang；付强 FU Qiang；和志坚 HE Zhi-jian；彭继松 PENG Ji-song

（云南电网有限责任公司丽江供电局，丽江 674100）

0 引言

随着我国电力系统大规模升级改造和大型工矿企业配电监控设备的更新换代，工矿企业对智能配用电一体化系统的要求越来越高[1-2]。系统能够综合监控整个电网的运行状态，监控一次、二次侧设备的运行状况，实现遥测、遥信、遥视、遥控四大功能，同时能够对历史用电记录查询、报表展示、事故分析等。而现有系统主要侧重中压、高压配电监测，缺少低压用电方面的监测与控制[3-4]。对于部分用电信息采集系统只实现普通居民用户、专变用户用电数据采集和控制，未能实现配电数据的采集与控制，总之，用电与配电数据存在分离状态，未能实现配电与用电业务的融合[5-6]。

配电监控设备是电力系统中重要的基础设施，一般用于电压的降压，将高电压降压后输送到千家万户。配电室的安全运行和正常检测在电力系统建设中具有重要的地位[7]。但是，由于配电室部署位置分散，一般为密封状态，部分配电室的检测设备陈旧，需要人工抄读，对配电室的监控和故障排除造成很大的困难[8]。

本文提出的一种低压台区配用电一体化监控系统，与传统的系统相比，实现了配电与用电业务数据共享、数据完整率提升了6.5%，运维时间节约了3 小时、数据安全率提升了80%。表1 详细描述了现有系统和本系统的性能指标对比，从配电与用电数据复用率、数据采集完整率、运维效率、数据安全等几个方面对比，说明本系统比现有系统具有较大性能优势。

表1 系统的性能指标对比分析表

1 系统物理架构

低压台区配用电一体化监控系统采用分层的体系架构设计，建立一个多层次的、松耦合的企业级监控管理平台。图1 描述了系统整体架构，包括系统层、网络层、采集层、监控层等。系统层主要由服务器、打印机等设备组成，网络层主要由交换机、路由器组成，采集层由集中器，监控层主要由三相智能电表、三相三线多功能表、三相四线多功能表、摄像机、温控装置、水浸传感器、温湿度传感器等组成。集中器和通信管理机为采集设备，负责采集电能表用电数据、多功能表、空调、温湿度传感器、摄像机等设备信号，同时将采集到的基础数据通过光纤、以太网、4G 网络上传到主站前置机。

图1 低压台区配用电一体化监控系统架构图

2 系统业务架构

低压台区配用电一体化监控系统能够综合监控整个低压电网的运行情况，监控变电站一次设备的状况、低压用户负荷状况、低压线路运行状态等内容。图2 描述了配用电系统的遥测、遥信、遥控、遥调等核心功能，以及历史记录、报表、事故分析等。同时采集末端客户的用电数据，包括计量数据、事件记录、负荷曲线数据等，实现末端用电信息采集功能。

图2 低压台区配用电一体化监控系统业务架构图

低压台区配用电一体化监控系统所监视的设备主要包括，进线开关柜、出线开关柜、补偿电容器、直流电源系统和消防报警设备等。低压台区配用电一体化监控系统的主要业务功能是对上述设备进行实时监测和远程监控。系统对配电监控系统的运行工况和设备状态进行自动监测，监测范围涵盖高压配电设备、低压配电设备等设备的实时运行状态，主要包括配网中线路、母线、负荷和主要设备的电压、电流、频率、温度、有功、无功，相位、功率因数、系统故障信号、设备运行告警信号以及电压波动、谐波电能质量信号等。

结合移动应用技术，利用4G、5G 通信网络及移动作业终端，系统与移动应用APP 对接。通过配电监控运维助手，运维人员可以远程查看配电设备及线路负荷运行情况，实现配电监控的移动化、信息化、实时化管理提供基础支撑工具。通过配电监控移动APP 实时查看配电线路的告警信息、小时报表数据、日报表数据、月报表数据、年度报表数据，异常事件及时推送，便于台区故障及时运维处理。

2.1 遥测功能

低压台区配用电一体化监控系统提供统一的数据采集平台，可接入各类通信管理机、高压多功能网络仪表、低压多功能网络仪表、环境监测传感器，主要包括温湿度传感器、水浸传感器、网络摄像机等，实现配电监控数据的统一接入。

配电监控中心负责整个配电系统的运行状况监控和配电室环境状况监测，实现对高压侧电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波、相角、电量等参数进行实时监测。同时对低压侧全电量参数、温湿度、水位信息的实时监测，发现异常问题及时上报至监控中心，监控中心及时将告警信息推送至客户移动作业终端，告知客户进行异常问题处理。

按照数据采集定时任务，系统自动采集任务下发的各类数据，对采集失败的数据项具有自动补采功能，并给出相应的运行记录。定时采集的时间、间隔、内容和对象由授权用户灵活定义，重复召唤的次数也可由授权用户灵活定义，可灵活制定采集策略。同时对于缺失和遗漏的数据，支持手动录入，对于因终端故障或通信故障无法自动补采的数据，系统应以多种方式发出报警，以便及时处理，由人工手动录入数据。

2.2 统计分析

系统支持统计分析，应能根据运行的需要，对区域内的不同电能运行数据、负荷数据、设备数据等各类数据进行统计分析、具备灵活定制计算公式，提供统计结果，对统计分析的结果以不同的形式如报表、图形等进行展示，主要的统计分析功能如下。

①数值统计：包括最大值、最小值、峰峰值、平均值、总加值、三相不平衡率，统计时段包括年、季、月、周、日、时等。②极值统计：包括极大值、极小值，统计时段包括年、季、月、周、日、时等。其中，日电量统计部分数据展示能够统计出每天的最大用电量时间点、最小用电量的时间点、每天累计用电量总示值，详细见表2 所示。③同期对比：能够对不同时期所采集的同一类数据进行分析对比，以柱状图、饼状图、曲线图等形式展示不同时期数据的对比分析情况。

表2 监测点日电量数据统计报表

2.3 实时监控

低压台区配用电一体化监控系统的运行工况和设备状态进行自动监测与控制，监测与控制范围涵盖高压配电设备、低压配电设备等设备的实时运行状态，主要包括配网中线路、母线、负荷和主要设备的电压、电流、频率、温度、有功、无功，相位、功率因数、系统故障信号、设备运行告警信号以及电压波动、谐波电能质量信号等。

系统配置配用电数据管理中心，配用电管理中心是配用电系统的数据数据分析处理中心，实现企业用户的电量分析、负荷分析、用电构成分析、支路用电越限分析、分时电量分析、分路用电对比分析、不同线路故障率统计分析、故障类型统计分析、远程视频监控异常分析等分析功能。配用电管理中心的目的是帮助企业经济用电、安全用电、提供可靠性配用电管理中心。

另外，系统对配电室环境监测是对配电室的环境温度、湿度、水浸等参数进行实时采集，通过系统界面可以实时查询当前配电室的环境状况，保证配电室内的各种设备正常运行。异常天气出现时，系统发现环境参数异常时，能够以短信的方式通知管理员，运维人员及时处理环境异常事件，避免出现环境异常损害设备的情况发生。

2.4 配用电监控展示

系统数据展示中心是低压台区配用电一体化监控系统的核心业务单元，主要分为低压用户用电数据展示和台区变电站配电数据监控展示，用电数据展示主要包括企业总体用能数据分析以用能曲线、柱状图、报表等方式进行展示。配电数据监控展示包括配电接线图展示、监测点运行状况展示、告警信息展示、监控设备档案展示、统计报表展示等组成，方便客户查看整个配电系统的用能情况及设备运行情况。

系统对采集到的各种电量数据、设备运行状态信息、告警信息、设备档案等以报表、曲线、柱状图、组态图进行展示，根据客户需要，展示界面可配置。可以本地或者远程查看整个配电网络的运行情况，便于发现线路或者设备的故障，并能及时排除故障。

3 实验验证

一种低压台区配用电一体化监控系统符合新型电力系统建设需要，该系统能够有力支撑低压配用电运行状态感知、用电数据、配电数据监测及控制、新能源接入管理、有序用电管理等新业务发展。通过系统部署及试点建设，该系统适用于配电业务和用电业务需求，满足新型电力系统新能源接入监测及控制，提升低压配电网的安全性与稳定性。该方案依据国家、行业、企业标准规范，通过搭建模拟运行环境，开展系统功能、性能验证测试，满足国家、行业、企业系统建设标准规范。通过系统性性压力测试、性能测试、功能测试，该系统性能指标符合预期目标。

4 结束语

本文提出的一种低压台区配用电一体化监控系统，包括系统物理架构、业务架构、核心功能等内容。根据相关规范要求，开展系统试点建设，验证系统性能和功能要求，符合新型电力系统建设方案业务需求。结合我国“碳中和、碳达峰”目标，开展低压台区配用电一体化监控系统应用试点建设，该系统满足配用电业务融合。通过搭建该系统，配电与用电数据复用率达到100%，电力故障运维时长缩短了约2 小时，有效提升低压配用电系统的运营效率，为新能源接入提供稳定可靠的系统解决方案。