0引言
現(xiàn)代社會對電力的依存度越來越高，傳統(tǒng)粗放、低效的能源管理方式已難以滿足當前需求，迫切需要更高效、更合理的智能化運維方式來保障電力的可靠供應(yīng)。
在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理中，配電房主要通過人工值班確保設(shè)備正常運行，成本高，安全可靠性差，實時性低，長期存在由于環(huán)境因素導(dǎo)致設(shè)備處于非正常工作狀態(tài)、浸水、易爆氣體超標、盜竊、高溫引起設(shè)備絕緣損壞等問題。特別是在春季濕度較大的地區(qū)，配電房內(nèi)電氣設(shè)備內(nèi)外溫差較大，凝露嚴重，導(dǎo)致電氣設(shè)備內(nèi)部場強分布不均，易引起局部放電。特別是早期運行的半絕緣開關(guān)柜，受產(chǎn)品設(shè)計、潮濕環(huán)境、粉塵污染等因素影響，極易產(chǎn)生局部放電，嚴重時發(fā)生閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象，嚴重影響供電可靠性和運行人員安全。
高壓配電室智能化運維的自動監(jiān)控和智能運維模式，一是將風險和隱患關(guān)口前移，由“事后被動補救”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;事前預(yù)警預(yù)防”，將各類風險隱患發(fā)現(xiàn)處置在萌芽狀態(tài)，極大提高高壓配電室運行安全；二是以“無人值班、少人值守”的模式，大大減少人工數(shù)量，降低企業(yè)運營成本，解決當前高壓配電室運維人員缺失、技術(shù)能力不足等問題。
1配電室智能化運維優(yōu)勢和前景
（一）提高用戶側(cè)安全用電水平，提升城市安全運行能力。配電室智能化運維的自動監(jiān)控模式，將風險和隱患關(guān)口前移，由“事后被動補救”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;事前預(yù)警預(yù)防”，將各類風險隱患發(fā)現(xiàn)處置在萌芽狀態(tài)，極大提升高壓電力用戶配電室運行安全，減少電氣火災(zāi)發(fā)生概率。例如北京某產(chǎn)業(yè)園配電室智能化運維系統(tǒng)，僅2020年就監(jiān)測并處理事故跳閘報警1次，外電源故障報警1次，回路高負荷預(yù)警32次，以及電壓偏高預(yù)警734次；北京某大學(xué)智能化運維系統(tǒng)自2019年2月運維至今，共監(jiān)測獲得并處理重要負荷告警合計69次。
（二）減少電力用戶用工成本，提升城市精細化管理能力。通過創(chuàng)新的智能運維平臺，實現(xiàn)了“無人值班、少人值守”的運維模式，大大減少人工數(shù)量，降低企業(yè)運營成本，同時解決了當前高壓配電室運維人員缺失、技術(shù)能力不足等問題。例如朝陽某商場，采用配電室智能化運維后，原有14名電工全部調(diào)崗，改由附近的專業(yè)線下運維工作站人員負責運維，并有效開展了3次應(yīng)急搶修，整體成本每年也可節(jié)省40余萬元。
（三）提高用戶側(cè)負荷管理水平，提升城市智慧管理能力。智能運維系統(tǒng)可以極大提升用戶數(shù)據(jù)獲取能力，用戶可時時查看用電數(shù)據(jù)和對近期用電數(shù)據(jù)進行分析，為用戶節(jié)能提供數(shù)據(jù)支持；同時智能運維還可以與需求側(cè)管理、市場化交易、電網(wǎng)運行、節(jié)能減碳等有機結(jié)合，解決數(shù)據(jù)流通道“最后一公里”問題，助力智慧城市現(xiàn)代化建設(shè)。例如北京某醫(yī)院，通過配電室智能運維系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)制冷空調(diào)電耗占比和單位面積制冷電耗均高于同類水平醫(yī)院，呈現(xiàn)出“雙高”現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)制冷空調(diào)運行方式還有優(yōu)化空間，通過參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化控制，空調(diào)運行方式更加合理，制冷空調(diào)電耗占比降低2%，單位面積制冷電耗降低8%左右，實現(xiàn)“雙降”效果。
2系統(tǒng)架構(gòu)
配電房智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案(局放+溫濕度+煙霧水浸+門禁+電氣量監(jiān)測+SF6濃度監(jiān)測+風機控制等)一體化解決方案。是配電物聯(lián)網(wǎng)的又一實際應(yīng)用。方案包括：電氣量、環(huán)境量、狀態(tài)量的監(jiān)測。包括并不僅限于配電房開關(guān)柜局部放電及電纜溫度監(jiān)測+環(huán)境溫濕度+煙霧水浸+門禁+以及各類電氣設(shè)備的電氣量監(jiān)測+配電房內(nèi)SF6濃度監(jiān)測+風機控制等。并可根據(jù)設(shè)備當監(jiān)測到SF6濃度異常或者溫室度異常時自動啟動風機排風等功能。是新一代配電智慧變電站配電房開閉所的綜合解決方案。
配電房智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)由主站層、通信層和前置設(shè)備層組成。
（1）主站層完成視頻監(jiān)控、現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備運行統(tǒng)計、APP、遠程控制、告警、遠程控制、維修管理以及大屏展示等功能。
（2）前置設(shè)備層由各類監(jiān)控設(shè)備、傳感器和HT500環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元組成。
智能數(shù)據(jù)采集終端主要完成運行設(shè)備工況監(jiān)控、安全防范監(jiān)控、運行環(huán)境監(jiān)控和智能輸出控制功能。通過通信信道與主站建立實時通訊機制，定時、實時發(fā)送各種設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)、報警信息和接收主站下發(fā)的各種參數(shù)信息。
實現(xiàn)對開關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、母排搭接處、開關(guān)觸頭、電纜中間接頭等部位實時溫度監(jiān)測；
通過接入紅外和超聲波探測、煙霧探測、門禁設(shè)備模塊，配合視頻監(jiān)控、智能軌道機器人等視頻設(shè)備，實現(xiàn)人員進出監(jiān)測、火災(zāi)報警、門禁管理、安全監(jiān)控。
通過對電壓、溫度、濕度、電纜溝積水等參數(shù)的監(jiān)測，配合對照明燈光、水泵、風機、除濕器進行聯(lián)動控制，實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境狀態(tài)的管理。
根據(jù)主站下發(fā)的命令或根據(jù)主控數(shù)據(jù)采集單元檢測到的閾值信號完成相 應(yīng)控制任務(wù)例如控制警號、風機、水泵、照明、智能空調(diào)遙控器等。
視頻攝像機輔助完成對現(xiàn)場的環(huán)境和安全防范的監(jiān)控，實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境和現(xiàn)場安全的遠程巡檢。
軌道機器人利用按軌道移動、水平和垂直多角度旋轉(zhuǎn)的優(yōu)勢，可完成對現(xiàn)場的環(huán)境、現(xiàn)場安全、高壓運行設(shè)備的運行參數(shù)、指示狀態(tài)和位罝狀態(tài)的遠程巡檢。
3配電房智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的整體功能
3.1環(huán)境狀態(tài)量的監(jiān)測
通過對室內(nèi)環(huán)境（溫度、濕度）、危險氣體（SF6/ 臭氧/氧氣）、危險狀態(tài)（火災(zāi)、浸水、非法入侵）等環(huán)境狀態(tài)量的采集和上報，以及空調(diào)機、風機等設(shè)備的控制管理，配合擴展設(shè)備實現(xiàn)預(yù)警聯(lián)動，實現(xiàn)對配電房運行環(huán)境的實時在線監(jiān)控和告警。通過數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析，逐步實現(xiàn)電房智能巡檢。
3.2電氣設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)測和預(yù)警
通過采集室內(nèi)電氣設(shè)備(變壓器、開關(guān)柜、配電柜等）的溫度、局放數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)電氣設(shè)備異常狀態(tài)告警，實現(xiàn)對電氣設(shè)備的實時在線監(jiān)測。
3.3實現(xiàn)配電房的智能運維
通過遠程視頻、遠程設(shè)備控制等，指導(dǎo)運維人員有針對性地開展配電房運維工作。
4研究創(chuàng)新點
在傳統(tǒng)的配電自動化技術(shù)基礎(chǔ)上，大膽引進并融合新型傳感器、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等新技術(shù)，使得產(chǎn)品功能更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化。
4.1實現(xiàn)配電房環(huán)境的實時監(jiān)測與控制，營造良好的電房設(shè)備運行環(huán)境
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新型傳感器技術(shù)，實現(xiàn)了配電房的溫度、濕度、運行噪聲以及有害氣體等環(huán)境參數(shù)的實時采集，并通過控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備，將各項指標控制在標準范圍內(nèi)，實現(xiàn)了配電房環(huán)境智能監(jiān)測與控制，為配電設(shè)備創(chuàng)造了一個良好的運行環(huán)境，從而確保設(shè)備可靠運行
4.2實現(xiàn)配電房各類電氣設(shè)備的運行狀態(tài)檢測，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患
利用局放傳感器直接檢測+臭氧氣體密度間接監(jiān)測，分析判斷設(shè)備是否產(chǎn)生絕緣性能下降和局部放電等故障。通過檢測房內(nèi)SF6氣體是否泄漏、開關(guān)柜或變報器溫度是否異常等，全面監(jiān)測各類設(shè)備的運行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障隱患,有效防止情況惡化并導(dǎo)致運行故障產(chǎn)生，有效降低設(shè)備故障率。
4.3實現(xiàn)入侵監(jiān)測、身份鑒權(quán)、安全帽監(jiān)測、電子圍欄，有效保護運維人員安全
通過視頻技術(shù)、人工智能識別技術(shù)對運維人員的身份進行識別和鑒權(quán)，并識別是否做好穿戴安全帽工作服等勞動保護措施。同時，在高壓設(shè)備附近或其他危險區(qū)域設(shè)置電子圍欄等，對發(fā)現(xiàn)的危險操作進行告警，有效防止人身安全事故發(fā)生，保護運維人員的生命安全。
4.4實現(xiàn)傳感器通信協(xié)議的規(guī)范化，有效保障各類傳感器可靠工作
當前市面上的傳感器協(xié)議眾多，給開發(fā)和應(yīng)用造成了極大不便。通過調(diào)研分析對通信協(xié)議進行規(guī)范整合，使得不同傳感器和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)之間的通信更加簡單、協(xié)調(diào)與可靠。
4.5產(chǎn)品設(shè)計標準化、典型化，適于批量化生產(chǎn)、安裝和維護
產(chǎn)品設(shè)計時需充分考慮不同電房配罝各異、現(xiàn)場環(huán)境多樣化的特點，在電源、端子排等組成單元均 用典型化、標準化設(shè)計，并且充分考慮后續(xù)功能擴展等需求，便于現(xiàn)場施工接線和安裝調(diào)試。
4.6產(chǎn)品環(huán)境性能和防護和抗干擾能力強，可靠性高
產(chǎn)品充分借鑒了配電白動化終端的設(shè)計要求和經(jīng)驗，有效保證了產(chǎn)品符合惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性和電磁兼容特性，確保在現(xiàn)場可長期可靠運行。
5經(jīng)濟效益分析
5.1合理延長設(shè)備使用壽命，節(jié)約建設(shè)成本
傳統(tǒng)的配電房巡檢方式存在兩大問題：一是維護不及時：二是無法評估不同設(shè)備的運行狀態(tài)，只能定期整體保養(yǎng)或整體更換。
電網(wǎng)公司每年通常都要做預(yù)防性試驗，一般5 年檢修、10年大修。檢修主要針對銹蝕、老化等設(shè)備進行替換。大修主要針對開關(guān)柜、變壓器等主要設(shè)備進行停電檢測和關(guān)鍵部件、整機替換。大修不會等到設(shè)備完全故障停用才進行，而是按照既定的大修時間（如10年）對設(shè)備進行換新。這種換新方式可保障配電房主要設(shè)備在下次大修前可靠運行，一定程度上消除了事故隱患，但增加了建設(shè)成本。
通過配電房智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以從整體上分析設(shè)備的運行狀態(tài)，對設(shè)備的使用壽命進行分類，在保證運行討靠性的同時，延長部分設(shè)備的使用壽命，降低建設(shè)成本。
5.2由人工定期巡檢過渡到智能化監(jiān)控為主、人工巡檢為輔，大幅降低運維成本
目前，人工巡檢存在問題發(fā)現(xiàn)不及時、巡檢針對性不強、效率低、巡檢質(zhì)量無法量化等問題。 通過配電房智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實時發(fā)現(xiàn)各種隱患并實時上報，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析，及時髙效地排査解決隱患并形成記錄。
