老旧配电室智能化升级改造方案研究

摘要：配电房智能化改造是指对现有的配电房进行技术升级和设备改造，使其具备更高的智能化、自动化、安全性和可靠性。目的是提高电力系统的效率、节能减排、降低运维成本和提高电力系统的可靠性。对于老旧配电室的智能化升级改造更要注重强调全方位性、系统整合性，随着运行人员的人力成本不断上升，建立智能化变配电室势在必行，但考虑更换全部设备的成本，在原有设备的基础上进行升级改造是目前大多用户变配电室能接受的方案。因此，本文在基于老旧配电室升级改造基础上提出了在原有设备进行升级改造的方案，以提供一定借鉴价值。

关键词：老旧配电室；智能化；升级改造

1.概述

配电室的主要用途有电力中转、电力控制和继电保护三方面。从电力中转的角度来说，配电室是变电站实现向用户输电的中继站，变电站通过配电网、配电站向用户分配电能，是供电的重要环节；从电力控制方面看，配电室中具有无功补偿柜，装有控制器和电容，能够控制电能的配送；从继电保护角度来说，对电能实时集中管理，保障配电安全和电能计量的正确性。老旧配电室存在一些安全隐患，如果不及时进行升级改造，将对企业、居民等用户的安全造成不利影响。如何对老旧配电室进行升级改造，排除老旧配电室中存在的隐患，成为越来越受关注的话题。

老旧配电室改造中的大部分工作为配电室仪表的更换。另外还涉及到的工作包括数据采集线缆的铺设、仪表通讯线的连接以及后期的数据联调、通讯测试等。

（1）配电室仪表更换：配电室的智能化仪表更换是指将传统的仪表设备升级为具有智能化功能的仪表设备，以提升配电室的监控、管理和控制能力。智能化仪表更换可以提高配电设备的性能，减少能耗，提高安全性和可靠性，提高运行效率。首先需要对配电室中的现有仪表设备进行评估，包括其功能、性能、使用状况等方面的分析。其次要选择合适的智能化仪表设备：根据配电室的实际需求和预算情况，选择合适的智能化仪表设备，确保其功能和性能能够满足配电室的要求。最后测试和调试：更换完成后，对新设备进行测试和调试，确保其正常运行和与其他设备的兼容性。通过智能化仪表更换，配电室可以提升管理效率、节能减排、提高设备可靠性和安全性，为配电室的运行和管理提供更好的支持。

（2）通讯管理调试：配电室的智能化通讯管理调试是指通过各种智能化技术和设备，对配电室内的通讯系统进行管理和调试，确保系统正常运行并优化系统性能。首先需要对配电室内的各种通讯设备进行检查，包括通信模块、传感器、控制器等设备的工作状态和连接情况，确保设备完好无损。其次是网络配置：对配电室内的通讯网络进行配置，包括IP地址、子网掩码、网关等参数的设置，以确保设备之间能够正常通信。最后是数据传输测试：进行数据传输测试，包括数据上传、下载、传输速度的测试，确保数据传输稳定可靠。同时，进行系统调试：对配电室内的智能化系统进行调试，包括控制逻辑、报警设置、自动化操作等功能的测试和调整，确保系统能够按照预定的方案正常运行。。

（3）系统数据联调：配电室的智能化系统数据联调调试是指将配电室中各个子系统的数据进行整合和协调，确保系统的正常运行和高效性能。首先需要对配电室中各个子系统的数据进行采集，包括电力监测系统、智能控制系统、照明系统等，确保数据的准确性和完整性。其次是数据整合：将采集到的数据进行整合，建立统一的数据平台，方便对系统进行监控和管理。最后是联调调试：通过对各个子系统进行联调调试，确保系统之间的数据传输和通信畅通无阻，保证系统的稳定性和可靠性。同时设计数据分析：通过对系统数据的分析和统计，提供决策支持和优化建议，提高系统的管理和运行效率。配电室的智能化系统数据联调调试是保障配电室正常运行和提高系统性能的重要环节，需要专业的技术人员进行认真细致的操作和管理。

2.老旧配电室升级改造的必要性

随着时代的发展和技术的进步，老旧配电室的智能化升级改造变得越来越重要。以下是一些必要性：

（1）安全性提升：老旧配电室存在安全隐患，如老化设备、线路故障等，智能化升级改造可以提升系统的安全性，减少事故发生的可能性。

（2）能源效率提高：智能化设备可以实现更精确的电力管理和控制，优化电力供应和使用，提高能源效率，降低能源消耗和成本。

（3）运维更便捷：老旧配电室通常需要人工操作和检查，升级为智能化系统后，运维人员可以通过远程监控和控制设备，实现远程故障诊断和维护，提高运维效率。

（4）数据实时监测：智能化系统可以实时监测电力设备的运行状态和数据，提供及时的报警和警示信息，帮助运维人员及时处理问题，保障设备和人员安全。

（5）与新技术的兼容性：智能化升级改造可以使老旧配电室与新技术更好地兼容，如可再生能源、储能系统等，为未来电力系统的发展和应用提供更大的空间和可能性。综上所述，老旧配电室的智能化升级改造是必要的，可以提升系统的安全性、能源效率、运维便捷性和数据监测能力，同时也符合电力系统发展的趋势和要求。

3.老旧配电室的升级改造方案

3.1数字化智能平台总体方案设计：

数字孪生智慧云平台技术架构如图1所示。相比传统的配网主站，数字孪生智慧云平台采用主流微服务开源框架，利用分布式、虚拟化、容器化、微服务、消息总线等云化技术构建大数据采集和分析平台，并基于数字孪生技术，通过虚拟三维可视化实现对配电室的真实展现，构建配电室及配电设备的三维全景虚拟模型，通过数字模型与实体设备的无缝匹配，可以实时获取设备监控系统的运行数据。通过数字孪生三维全景可视化技术，对配电网的数字真实展现，将设备运行状态、环境变化、突发扰动等实时数据与仿真预测进行全面交互与深度融合，实现对配电网设备、环境的管控功能，构建配电环境、设备和管理信息的可视化平台，实现对所有对象的管理及相关监控信息整合展示，让相关管理人员清晰直观的掌握配电室运行中的有效信息，完成数据感知、实时分析、智能决策和精准执行，实现透明化与可视化管理并能完成采用手机短信或App方式在运管人员手机上显示告警信息。

3.2配电室中压部分改造方案

结合目前用户侧配电室现有情况，大致可以分为以下几类：（1）中压柜新上配电终端，将数据通过101或104规约发给智能网关，智能网关转发给智慧云平台；（2）中压柜配有保护模块，将数据通过103规约发给智能网关，智能网关转发给智慧云平台；（3）中压柜无任何智能化设备，通过在柜体内安装智能终端采集每个柜体的电气量和非电气量，采用104规约与智能网关进行通信，智能网关转发给智慧云平台。中压部分改造后，可完成中压柜电压、电流等电气量采集和监测功能，同时可完成局放、电缆接头温度、柜体温度等非电气量采集。

3.3电室低压部分改造方案

配电室低压侧改造包含变压器柜、进线柜、补偿柜、出线柜、联络柜以及配电室内用电配电箱，以SCU作为通信和边缘处理中心，通过MQTT通信协议或104规约与通过智能网关路由模式与智慧云平台进行通信。台区智能融合终端（smartdistributiontransformercombineterminalunit，SCU）及低压智能感知设备，实现配变监测、开关量采集、剩余电流动作保护监测、低压开关位置信息采集、用电信息监测、环境状态监测等功能。配电物联网智能网关是物联网技术在配电侧的应用和突破，基于“硬件平台化，软件App化”技术理念，采用分布式边缘计算架构，基于通用硬件资源平台，通过App以软件定义方式实现业务功能。智能网关作为数据汇聚与边缘计算中心，实现配电室关键节点电气量采集和监测。以智能网关为核心的配电物联网，可以让基层班组在日常工作中大大提高工作效率，最大程度避免设备主人需要手动查询、人工监视的情况

3.4配电室环境、视频、安防联动方案

配电室视频监控系统加装网络摄像机和视频分析主机，视频调取通过智能网关路由模式，采用HTTP（hypertexttransferprotocol）协议方式与智慧云平台互联。视频分析通过智能网关路由模式采用Restful协议与智慧云平台进行互联。配电室环境监测主要完成室内温度湿度、SF6、O2等监测，传感器通过Modbus规约与智慧物联站室综合监控装置通信，实现就地联动。智慧物联站室综合监控装置通过智能网关路由模式采用104规约与智慧云平台进行通信。安防联动将已具备的或新装的消防火灾报警系统通过Modbus规约接入智慧物联站室综合监控装置，实现联动。配电物联网通信拓扑“边”与“云”之间主要采用消息队列遥测传输（messagequeuingtelemetrytransport，MQTT）通信协议接入各种端设备，为低带宽和不稳定网络环境中的设备提供可靠的网络服务。实现对台区相关物联网设备的统一监控和精细化管理，最大限度利用已有设备来达到互联互通

4.结论

本文针对传统配电室地域分布分散，周边环境复杂、运维和管理困难等问题，提出了一种基于数字孪生技术的智能型配电室。文章认为老旧配电室智能化升级改造方案具有重要的价值和意义，可以提升设备的运行效率和安全性，节约能源和成本，提升系统的智能化水平，为企业的可持续发展和经济效益带来积极的影响。因此，对于老旧配电室的智能化升级改造是非常值得推广和应用的。

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