未曉妃
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
0引言
配電室是電網(wǎng)系統(tǒng)的終端,它是分布*廣的電力設(shè)施之一,對電能的輸送和分配起著非常重要的作用。傳統(tǒng)的配電室管理都是采用人工巡查和定時檢查的方式進行,導(dǎo)致了配電室中的安全隱患得不到及時解決,只有出現(xiàn)問題時才能發(fā)現(xiàn)故障。數(shù)字孿生為這些難題的解決提供了新途徑。“數(shù)字李生”是利用人工智能、傳感和模擬工具等數(shù)字化技術(shù),在真實世界和物理實體之間通過平行交互、精*映射和虛實迭代的一種新的方法。數(shù)字孿生技術(shù)能夠?qū)φ鎸嵀h(huán)境中的實體進行監(jiān)測、診斷和預(yù)測,本課題在分析數(shù)字化李生技術(shù)特性的基礎(chǔ)上,從配電機房運行與管理的實際需要出發(fā),分析其概念,研究基于數(shù)字化孿生的配電機房運行與管理的技術(shù)體系與核心技術(shù),為進一步提升工作效率做鋪墊。
1數(shù)字孿生技術(shù)內(nèi)涵
2數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)
從基本的層次化思想出發(fā),歸納了數(shù)字孿生技術(shù)在實際應(yīng)用中的通用解決方案。首先,建立一條信道,以實現(xiàn)與物理實體之間的信息實時傳遞。其次,基于實際數(shù)據(jù),建立了一個具有較強擬合性的數(shù)字孿生模型,并對模型進行了模擬和分析。如果得到的結(jié)果與需要相匹配,那么就可以使用這個數(shù)字孿生體,對其進行輔助決策,從而有助于實現(xiàn)改*產(chǎn)品設(shè)計、提高生產(chǎn)效率等生產(chǎn)目標(biāo),或者是實現(xiàn)故障診斷與預(yù)警等維護目標(biāo);具體的數(shù)字孿生技術(shù)還體現(xiàn)在以下幾個層面。
3配電室數(shù)字孿生的關(guān)鍵要素與功能
3.1要素
(1)提供精*數(shù)據(jù):配電室的各種數(shù)據(jù)是實現(xiàn)數(shù)字孿生的前提和依據(jù),需要在機房內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備,使機房內(nèi)的主要物性參數(shù)盡可能完整,并保證獲取的及時性以及具大的存儲空間,以便存儲機房整個生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)。采集裝置、網(wǎng)絡(luò)通道要穩(wěn)定、可靠,才能保證所采集到的數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性;此外,還要強化對業(yè)務(wù)過程的管理,以保證檔案類數(shù)據(jù)的詳細、準(zhǔn)確。
(2)對建模進行科學(xué)合理化分析:配電室數(shù)字孿生核心功能包括檢測、診斷、預(yù)測等等,而科學(xué)合理地分析模型是實現(xiàn)以上前提的先決條件。在技術(shù)發(fā)展過程中,配電室存在一定的物理特征,為確保模型的科學(xué)有效性,還需根據(jù)以往的各類及時數(shù)據(jù)來進行深入研究,確保多元化的因素不會對其模型構(gòu)建造成阻礙。
(3)邊緣計算能力:受配電室數(shù)量因素的限制,導(dǎo)致在智能配電室中按照配電物聯(lián)網(wǎng)“云-管-邊-端”的構(gòu)架設(shè)計流程,確保設(shè)備邊緣計算能力可以發(fā)揮*大程度作用,以實現(xiàn)對配電室內(nèi)各種運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和接入目的。這樣的運行方式可以幫助維護人員全面地掌握設(shè)備的實際運行情況,并能及時地做出預(yù)警和處理,減少現(xiàn)場維護人員的工作量,提高維護效率,保證供電的可靠性。
3.2功能
在配電室中應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù),能夠通過建模的方法,精*掌握數(shù)據(jù)與模型之間的關(guān)系,是實現(xiàn)配電室運行轉(zhuǎn)臺監(jiān)管和綜合性管理的主要途徑。物聯(lián)網(wǎng)機構(gòu)終端是配電室運行狀態(tài)的重要體現(xiàn),可利用該設(shè)備實現(xiàn)配變監(jiān)測、開關(guān)量采集以及低壓開關(guān)位置信息采集等功能;在此基礎(chǔ)上,相關(guān)的工作者要以邊緣計算所提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對其展開深入調(diào)研以及探究,積極做好區(qū)域自動控制與調(diào)節(jié)工作。在傳統(tǒng)的配電室中存在著諸多問題,比如缺少巡視記錄、人工操作繼續(xù)以及缺乏相關(guān)工作資料等等,而數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用可強化機器人巡檢,AI識別和終端設(shè)備控制等手段,能夠*大程度地提升配電室總體工作效率。
4數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)在配電室中的應(yīng)用
4.1智慧云平臺建設(shè)
4.2物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于配電室,通過搭建軟硬件平臺,以分布式邊緣計算為基礎(chǔ)架構(gòu),基于硬件資源平臺,利用手機終端系統(tǒng),實現(xiàn)業(yè)務(wù)需求。該智能網(wǎng)關(guān)是一種集數(shù)據(jù)*合、邊緣計算于一體的新型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),能夠?qū)ε潆姍C房的關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點進行全*位的信息收集和實時監(jiān)控。配電物聯(lián)網(wǎng)是基于智能網(wǎng)關(guān)的,它可以幫助提高工作人員的工作效率,用智能化和信息化的方式替代傳統(tǒng)手工操作,減少人為操作所帶來的局限性,大大提高工作質(zhì)量;并且可以對配電房的工作狀態(tài)進行全*候的實時跟蹤和監(jiān)控。
4.3通信拓撲
消息列隊遙測傳輸協(xié)議是配電物聯(lián)網(wǎng)通信拓撲的主要表現(xiàn)形式,它的主要職責(zé)是將通信協(xié)議傳遞到各個設(shè)備端口,在低寬帶以及網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的環(huán)境下,還可以實現(xiàn)良好的服務(wù)效果。這種運行模式在保證設(shè)備運行速度快、互聯(lián)互通的前提下,保證設(shè)備的精細化管理。
4.4配電室中壓部分以及低壓部分改造方案
(1)中壓:根據(jù)目前我國用戶配電是現(xiàn)狀分析得知,中壓部分的改造方案可被分為以下幾個方面;首先;將全新的配電終端與中壓柜進行有*合,利用101以及104規(guī)約渠道將數(shù)據(jù)傳輸給智能網(wǎng)關(guān),再通過智能網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)智慧平臺數(shù)據(jù)接收。其次;在中壓柜中,要利用保護模塊,將數(shù)據(jù)通過103規(guī)約傳遞給智慧平臺。*后;中壓柜沒有任何智能化設(shè)備,因此可以在柜體內(nèi)部安裝一個智能終端,對每個柜體的電氣量和非電能*進行采集,并使用104規(guī)約與智能網(wǎng)關(guān)展開通信,智能網(wǎng)關(guān)將其轉(zhuǎn)發(fā)給智慧云平臺。在對中壓部分進行了改造之后,它可以實現(xiàn)對中壓柜的電壓、電流等電學(xué)參數(shù)的采集與監(jiān)控,也可以實現(xiàn)對非電學(xué)參數(shù)的采集,如局放、電纜接頭溫度、柜體溫度等。
(2)低壓:變壓器柜、進線柜、補償柜、出線柜、聯(lián)絡(luò)柜以及配電室內(nèi)用電配電箱都屬于配電室低壓側(cè)改造范疇,為此,在具體的方案設(shè)計中,要將SCU作為通信和邊緣處理中心,利用MQTT通信協(xié)議或104規(guī)約,通過智能網(wǎng)關(guān)路由模式與智慧云平臺進行通信。
4.5設(shè)計聯(lián)動方案
聯(lián)動方案的設(shè)計,主要是將配電室環(huán)境、視頻以及安防聯(lián)動進行有地結(jié)合起來,通過在配電室視頻監(jiān)控系統(tǒng)中安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭以及視頻分析主機,對智能網(wǎng)關(guān)路由進行訪問,從而達到HTTP協(xié)議與智慧云平臺的互聯(lián)互通。一般來說,配電室環(huán)境監(jiān)控的重*是對配電室的溫度、濕度等信息進行監(jiān)控,通過傳感器和智能物聯(lián)裝置之間的實時通信來加強動態(tài),現(xiàn)場聯(lián)動的效果。在智能物聯(lián)系統(tǒng)中,對綜合監(jiān)測設(shè)備的布線方式主要采用“智能網(wǎng)關(guān)路由”方式。
5配電室中應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)的主要注意事項
1)強化配套傳感裝置的推廣
2)提高對搭建多維度*合數(shù)據(jù)平臺的重視
3)深度研究計算分析模式,加大開發(fā)力度
6安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
6.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機、槍機)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)(溫度、濕度、水浸、煙感)、控制子系統(tǒng)(燈光、空調(diào)、除*機、風(fēng)機、水泵)、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)(讀卡器、開門按鈕、磁力鎖)、安防監(jiān)控子系統(tǒng)(雙鑒檢測器)。
6.2應(yīng)用場所
適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。
6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.4系統(tǒng)功能
6.4.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài),實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息,實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。
6.4.2數(shù)據(jù)查詢
在人機界面中,可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。
6.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
6.4.4運行報表
查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表。
6.4.5實時告警
具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
6.4.6歷史事件查詢
能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
6.4.7用戶權(quán)限管理
設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
6.4.8網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
6.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。
6.5系統(tǒng)硬件配置
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