【解决方案】数字化配电室关键技术的研究
- 发布时间:2024/1/4 10:20:34
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未晓妃
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
0引言
配电室是电网系统的终端,它是分布*广的电力设施之一,对电能的输送和分配起着非常重要的作用。传统的配电室管理都是采用人工巡查和定时检查的方式进行,导致了配电室中的安全隐患得不到及时解决,只有出现问题时才能发现故障。数字孪生为这些难题的解决提供了新途径。“数字李生”是利用人工智能、传感和模拟工具等数字化技术,在真实世界和物理实体之间通过平行交互、精*映射和虚实迭代的一种新的方法。数字孪生技术能够对真实环境中的实体进行监测、诊断和预测,本课题在分析数字化李生技术特性的基础上,从配电机房运行与管理的实际需要出发,分析其概念,研究基于数字化孪生的配电机房运行与管理的技术体系与核心技术,为进一步提升工作效率做铺垫。
1数字孪生技术内涵
2数字孪生的关键技术实现
从基本的层次化思想出发,归纳了数字孪生技术在实际应用中的通用解决方案。首先,建立一条信道,以实现与物理实体之间的信息实时传递。其次,基于实际数据,建立了一个具有较强拟合性的数字孪生模型,并对模型进行了模拟和分析。如果得到的结果与需要相匹配,那么就可以使用这个数字孪生体,对其进行辅助决策,从而有助于实现改*产品设计、提高生产效率等生产目标,或者是实现故障诊断与预警等维护目标;具体的数字孪生技术还体现在以下几个层面。
3配电室数字孪生的关键要素与功能
3.1要素
(1)提供精*数据:配电室的各种数据是实现数字孪生的前提和依据,需要在机房内设置相应的设备,使机房内的主要物性参数尽可能完整,并保证获取的及时性以及具大的存储空间,以便存储机房整个生命周期内的数据。采集装置、网络通道要稳定、可靠,才能保证所采集到的数据的真实性和准确性;此外,还要强化对业务过程的管理,以保证档案类数据的详细、准确。
(2)对建模进行科学合理化分析:配电室数字孪生核心功能包括检测、诊断、预测等等,而科学合理地分析模型是实现以上前提的先决条件。在技术发展过程中,配电室存在一定的物理特征,为确保模型的科学有效性,还需根据以往的各类及时数据来进行深入研究,确保多元化的因素不会对其模型构建造成阻碍。
(3)边缘计算能力:受配电室数量因素的限制,导致在智能配电室中按照配电物联网“云-管-边-端”的构架设计流程,确保设备边缘计算能力可以发挥*大程度作用,以实现对配电室内各种运行状态数据的采集和接入目的。这样的运行方式可以帮助维护人员全面地掌握设备的实际运行情况,并能及时地做出预警和处理,减少现场维护人员的工作量,提高维护效率,保证供电的可靠性。
3.2功能
在配电室中应用数字孪生技术,能够通过建模的方法,精*掌握数据与模型之间的关系,是实现配电室运行转台监管和综合性管理的主要途径。物联网机构终端是配电室运行状态的重要体现,可利用该设备实现配变监测、开关量采集以及低压开关位置信息采集等功能;在此基础上,相关的工作者要以边缘计算所提供的数据为基础,对其展开深入调研以及探究,积极做好区域自动控制与调节工作。在传统的配电室中存在着诸多问题,比如缺少巡视记录、人工操作继续以及缺乏相关工作资料等等,而数字孪生技术的应用可强化机器人巡检,AI识别和终端设备控制等手段,能够*大程度地提升配电室总体工作效率。
4数字孪生关键技术在配电室中的应用
4.1智慧云平台建设
4.2物联网智能网关技术
物联网智能网关是将物联网技术应用于配电室,通过搭建软硬件平台,以分布式边缘计算为基础架构,基于硬件资源平台,利用手机终端系统,实现业务需求。该智能网关是一种集数据*合、边缘计算于一体的新型网络系统,能够对配电机房的关键技术节点进行全*位的信息收集和实时监控。配电物联网是基于智能网关的,它可以帮助提高工作人员的工作效率,用智能化和信息化的方式替代传统手工操作,减少人为操作所带来的局限性,大大提高工作质量;并且可以对配电房的工作状态进行全*候的实时跟踪和监控。
4.3通信拓扑
消息列队遥测传输协议是配电物联网通信拓扑的主要表现形式,它的主要职责是将通信协议传递到各个设备端口,在低宽带以及网络不稳定的环境下,还可以实现良好的服务效果。这种运行模式在保证设备运行速度快、互联互通的前提下,保证设备的精细化管理。
4.4配电室中压部分以及低压部分改造方案
(1)中压:根据目前我国用户配电是现状分析得知,中压部分的改造方案可被分为以下几个方面;首先;将全新的配电终端与中压柜进行有*合,利用101以及104规约渠道将数据传输给智能网关,再通过智能网关来实现智慧平台数据接收。其次;在中压柜中,要利用保护模块,将数据通过103规约传递给智慧平台。*后;中压柜没有任何智能化设备,因此可以在柜体内部安装一个智能终端,对每个柜体的电气量和非电能*进行采集,并使用104规约与智能网关展开通信,智能网关将其转发给智慧云平台。在对中压部分进行了改造之后,它可以实现对中压柜的电压、电流等电学参数的采集与监控,也可以实现对非电学参数的采集,如局放、电缆接头温度、柜体温度等。
(2)低压:变压器柜、进线柜、补偿柜、出线柜、联络柜以及配电室内用电配电箱都属于配电室低压侧改造范畴,为此,在具体的方案设计中,要将SCU作为通信和边缘处理中心,利用MQTT通信协议或104规约,通过智能网关路由模式与智慧云平台进行通信。
4.5设计联动方案
联动方案的设计,主要是将配电室环境、视频以及安防联动进行有地结合起来,通过在配电室视频监控系统中安装网络摄像头以及视频分析主机,对智能网关路由进行访问,从而达到HTTP协议与智慧云平台的互联互通。一般来说,配电室环境监控的重*是对配电室的温度、湿度等信息进行监控,通过传感器和智能物联装置之间的实时通信来加强动态,现场联动的效果。在智能物联系统中,对综合监测设备的布线方式主要采用“智能网关路由”方式。
5配电室中应用数字孪生技术的主要注意事项
1)强化配套传感装置的推广
2)提高对搭建多维度*合数据平台的重视
3)深度研究计算分析模式,加大开发力度
6安科瑞配电室环境监控系统
6.1概述
配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统(云台球机、枪机)、环境监测子系统(温度、湿度、水浸、烟感)、控制子系统(灯光、空调、除*机、风机、水泵)、门禁监控子系统(读卡器、开门按钮、磁力锁)、安防监控子系统(双鉴检测器)。
6.2应用场所
适用于轨道交通,工业,建筑,学校,商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。
6.3系统结构
6.4系统功能
6.4.1实时监测
能够显示配电室设备的运行状态,实时监测配电室环境参数信息,实时显示有关故障、告警等信息。
6.4.2数据查询
在人机界面中,可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。
6.4.3曲线查询
可以直接查看各电参量曲线。
6.4.4运行报表
查询配电室内设备的运行数据报表。
6.4.5实时告警
具有实时告警功能,系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。
6.4.6历史事件查询
能够对产生的所有事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。
6.4.7用户权限管理
设置了用户权限管理功能,可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。
6.4.8网络拓扑图
支持实时监视并诊断各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构。
6.4.9遥控功能
可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。
6.5系统硬件配置