0引言
現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力的依存度越來(lái)越高，傳統(tǒng)粗放、低效的能源管理方式已難以滿足當(dāng)前需求，迫切需要更高效、更合理的智能化運(yùn)維方式來(lái)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(guò)人工值班確保設(shè)備正常運(yùn)行，成本高，安全可靠性差，實(shí)時(shí)性低，長(zhǎng)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(biāo)、盜竊、高溫引起設(shè)備絕緣損壞等問(wèn)題。特別是在春季濕度較大的地區(qū)，配電房?jī)?nèi)電氣設(shè)備內(nèi)外溫差較大，凝露嚴(yán)重，導(dǎo)致電氣設(shè)備內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)分布不均，易引起局部放電。特別是早期運(yùn)行的半絕緣開(kāi)關(guān)柜，受產(chǎn)品設(shè)計(jì)、潮濕環(huán)境、粉塵污染等因素影響，極易產(chǎn)生局部放電，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象，嚴(yán)重影響供電可靠性和運(yùn)行人員安全。
高壓配電室智能化運(yùn)維的自動(dòng)監(jiān)控和智能運(yùn)維模式，一是將風(fēng)險(xiǎn)和隱患關(guān)口前移，由“事后被動(dòng)補(bǔ)救”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;事前預(yù)警預(yù)防”，將各類風(fēng)險(xiǎn)隱患發(fā)現(xiàn)處置在萌芽狀態(tài)，極大提高高壓配電室運(yùn)行安全；二是以“無(wú)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(yùn)營(yíng)成本，解決當(dāng)前高壓配電室運(yùn)維人員缺失、技術(shù)能力不足等問(wèn)題。
1配電室智能化運(yùn)維優(yōu)勢(shì)和前景
（一）提高用戶側(cè)安全用電水平，提升城市安全運(yùn)行能力。配電室智能化運(yùn)維的自動(dòng)監(jiān)控模式，將風(fēng)險(xiǎn)和隱患關(guān)口前移，由“事后被動(dòng)補(bǔ)救”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;事前預(yù)警預(yù)防”，將各類風(fēng)險(xiǎn)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(yùn)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(yùn)維系統(tǒng)，僅2020年就監(jiān)測(cè)并處理事故跳閘報(bào)警1次，外電源故障報(bào)警1次，回路高負(fù)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(yùn)維系統(tǒng)自2019年2月運(yùn)維至今，共監(jiān)測(cè)獲得并處理重要負(fù)荷告警合計(jì)69次。
（二）減少電力用戶用工成本，提升城市精細(xì)化管理能力。通過(guò)創(chuàng)新的智能運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班、少人值守”的運(yùn)維模式，大大減少人工數(shù)量，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)解決了當(dāng)前高壓配電室運(yùn)維人員缺失、技術(shù)能力不足等問(wèn)題。例如朝陽(yáng)某商場(chǎng)，采用配電室智能化運(yùn)維后，原有14名電工全部調(diào)崗，改由附近的專業(yè)線下運(yùn)維工作站人員負(fù)責(zé)運(yùn)維，并有效開(kāi)展了3次應(yīng)急搶修，整體成本每年也可節(jié)省40余萬(wàn)元。
（三）提高用戶側(cè)負(fù)荷管理水平，提升城市智慧管理能力。智能運(yùn)維系統(tǒng)可以極大提升用戶數(shù)據(jù)獲取能力，用戶可時(shí)時(shí)查看用電數(shù)據(jù)和對(duì)近期用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為用戶節(jié)能提供數(shù)據(jù)支持；同時(shí)智能運(yùn)維還可以與需求側(cè)管理、市場(chǎng)化交易、電網(wǎng)運(yùn)行、節(jié)能減碳等有機(jī)結(jié)合，解決數(shù)據(jù)流通道“最后一公里”問(wèn)題，助力智慧城市現(xiàn)代化建設(shè)。例如北京某醫(yī)院，通過(guò)配電室智能運(yùn)維系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)制冷空調(diào)運(yùn)行方式還有優(yōu)化空間，通過(guò)參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化控制，空調(diào)運(yùn)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(shí)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(mén)禁+電氣量監(jiān)測(cè)+SF6濃度監(jiān)測(cè)+風(fēng)機(jī)控制等)一體化解決方案。是配電物聯(lián)網(wǎng)的又一實(shí)際應(yīng)用。方案包括：電氣量、環(huán)境量、狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)。包括并不僅限于配電房開(kāi)關(guān)柜局部放電及電纜溫度監(jiān)測(cè)+環(huán)境溫濕度+煙霧水浸+門(mén)禁+以及各類電氣設(shè)備的電氣量監(jiān)測(cè)+配電房?jī)?nèi)SF6濃度監(jiān)測(cè)+風(fēng)機(jī)控制等。并可根據(jù)設(shè)備當(dāng)監(jiān)測(cè)到SF6濃度異�；蛘邷厥叶犬惓r(shí)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)等功能。是新一代配電智慧變電站配電房開(kāi)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(chǎng)環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)、APP、遠(yuǎn)程控制、告警、遠(yuǎn)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(yùn)行設(shè)備工況監(jiān)控、安全防范監(jiān)控、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控和智能輸出控制功能。通過(guò)通信信道與主站建立實(shí)時(shí)通訊機(jī)制，定時(shí)、實(shí)時(shí)發(fā)送各種設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和接收主站下發(fā)的各種參數(shù)信息。
實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜接頭、母排搭接處、開(kāi)關(guān)觸頭、電纜中間接頭等部位實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)；
通過(guò)接入紅外和超聲波探測(cè)、煙霧探測(cè)、門(mén)禁設(shè)備模塊，配合視頻監(jiān)控、智能軌道機(jī)器人等視頻設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出監(jiān)測(cè)、火災(zāi)報(bào)警、門(mén)禁管理、安全監(jiān)控。
通過(guò)對(duì)電壓、溫度、濕度、電纜溝積水等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，配合對(duì)照明燈光、水泵、風(fēng)機(jī)、除濕器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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?cái)?shù)據(jù)采集單元檢測(cè)到的閾值信號(hào)完成相 應(yīng)控制任務(wù)例如控制警號(hào)、風(fēng)機(jī)、水泵、照明、智能空調(diào)遙控器等。
視頻攝像機(jī)輔助完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和安全防范的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)安全的遠(yuǎn)程巡檢。
軌道機(jī)器人利用按軌道移動(dòng)、水平和垂直多角度旋轉(zhuǎn)的優(yōu)勢(shì)，可完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)安全、高壓運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、指示狀態(tài)和位罝狀態(tài)的遠(yuǎn)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(cè)
通過(guò)對(duì)室內(nèi)環(huán)境（溫度、濕度）、危險(xiǎn)氣體（SF6/ 臭氧/氧氣）、危險(xiǎn)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(bào)，以及空調(diào)機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的控制管理，配合擴(kuò)展設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)警聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電房運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和告警。通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析，逐步實(shí)現(xiàn)電房智能巡檢。
3.2電氣設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警
通過(guò)采集室內(nèi)電氣設(shè)備(變壓器、開(kāi)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(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備異常狀態(tài)告警，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
3.3實(shí)現(xiàn)配電房的智能運(yùn)維
通過(guò)遠(yuǎn)程視頻、遠(yuǎn)程設(shè)備控制等，指導(dǎo)運(yùn)維人員有針對(duì)性地開(kāi)展配電房運(yùn)維工作。
4研究創(chuàng)新點(diǎn)
在傳統(tǒng)的配電自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)上，大膽引進(jìn)并融合新型傳感器、云計(jì)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(shí)現(xiàn)配電房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，營(yíng)造良好的電房設(shè)備運(yùn)行環(huán)境
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新型傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了配電房的溫度、濕度、運(yùn)行噪聲以及有害氣體等環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備，將各項(xiàng)指標(biāo)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了配電房環(huán)境智能監(jiān)測(cè)與控制，為配電設(shè)備創(chuàng)造了一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，從而確保設(shè)備可靠運(yùn)行
4.2實(shí)現(xiàn)配電房各類電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患
利用局放傳感器直接檢測(cè)+臭氧氣體密度間接監(jiān)測(cè)，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(guò)檢測(cè)房?jī)?nèi)SF6氣體是否泄漏、開(kāi)關(guān)柜或變報(bào)器溫度是否異常等，全面監(jiān)測(cè)各類設(shè)備的運(yùn)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(yùn)行故障產(chǎn)生，有效降低設(shè)備故障率。
4.3實(shí)現(xiàn)入侵監(jiān)測(cè)、身份鑒權(quán)、安全帽監(jiān)測(cè)、電子圍欄，有效保護(hù)運(yùn)維人員安全
通過(guò)視頻技術(shù)、人工智能識(shí)別技術(shù)對(duì)運(yùn)維人員的身份進(jìn)行識(shí)別和鑒權(quán)，并識(shí)別是否做好穿戴安全帽工作服等勞動(dòng)保護(hù)措施。同時(shí)，在高壓設(shè)備附近或其他危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置電子圍欄等，對(duì)發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)操作進(jìn)行告警，有效防止人身安全事故發(fā)生，保護(hù)運(yùn)維人員的生命安全。
4.4實(shí)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(dāng)前市面上的傳感器協(xié)議眾多，給開(kāi)發(fā)和應(yīng)用造成了極大不便。通過(guò)調(diào)研分析對(duì)通信協(xié)議進(jìn)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(jiǎn)單、協(xié)調(diào)與可靠。
4.5產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、典型化，適于批量化生產(chǎn)、安裝和維護(hù)
產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮不同電房配罝各異、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境多樣化的特點(diǎn)，在電源、端子排等組成單元均 用典型化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，并且充分考慮后續(xù)功能擴(kuò)展等需求，便于現(xiàn)場(chǎng)施工接線和安裝調(diào)試。
4.6產(chǎn)品環(huán)境性能和防護(hù)和抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高
產(chǎn)品充分借鑒了配電白動(dòng)化終端的設(shè)計(jì)要求和經(jīng)驗(yàn)，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(chǎng)可長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
5經(jīng)濟(jì)效益分析
5.1合理延長(zhǎng)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(wèn)題：一是維護(hù)不及時(shí)：二是無(wú)法評(píng)估不同設(shè)備的運(yùn)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(yàn)，一般5 年檢修、10年大修。檢修主要針對(duì)銹蝕、老化等設(shè)備進(jìn)行替換。大修主要針對(duì)開(kāi)關(guān)柜、變壓器等主要設(shè)備進(jìn)行停電檢測(cè)和關(guān)鍵部件、整機(jī)替換。大修不會(huì)等到設(shè)備完全故障停用才進(jìn)行，而是按照既定的大修時(shí)間（如10年）對(duì)設(shè)備進(jìn)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(yùn)行，一定程度上消除了事故隱患，但增加了建設(shè)成本。
通過(guò)配電房智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以從整體上分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備的使用壽命進(jìn)行分類，在保證運(yùn)行討靠性的同時(shí)，延長(zhǎng)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(guò)渡到智能化監(jiān)控為主、人工巡檢為輔，大幅降低運(yùn)維成本
目前，人工巡檢存在問(wèn)題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、巡檢針對(duì)性不強(qiáng)、效率低、巡檢質(zhì)量無(wú)法量化等問(wèn)題。 通過(guò)配電房智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)各種隱患并實(shí)時(shí)上報(bào)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析，及時(shí)髙效地排査解決隱患并形成記錄。
