基于物聯網技術傳統配電房智能化改造方案及應用

喻金

（海鴻電氣有限公司，廣東 江門529328）

配電網絡為順應社會快速發展，在新環境下提出了新的要求，過去單一的配電房因信息化技術不成熟，被迫采用人工值守監控，甚至處于無監控狀態，因而配電智能化技術及應用的發展成為必然趨勢。

配電房智能化技術及應用需要完成3個步驟：第一，實現傳統配電房變壓器技術升級為智能化配電房；第二，智能設備與現今成熟的通信技術結合，實現隨時隨地的實時監控；第三，構建云平臺后臺系統，為設備的可靠運行、用戶的合理用電提供信息數據。

1 配電房智能化改造案例

1.1 項目概況

項目名稱：英德地區某公司配電房。

項目配電房情況：該項目包括1#專用配電站和專用開關站2間配電房，配電房設備配置情況如表1所示。

表1 配電房設備配置情況

1.2 項目電房存在的問題

1.2.1 配電室內低壓電路中總諧波超標

由于諧波屬于專業的電力參數，一般巡檢不包括該項參數的檢查。從配電房現場設備來看，引起諧波超標的原因是由于出線回路的負載中包含產生諧波的裝置（燒爐、變頻裝置）。盡管低壓補償柜中配置了低壓諧波抑制模塊，但效果不理想，電路中總諧波仍處于超標狀態。

1.2.2 配電層內低壓電路中平均功率因數不達標

從配電房現場設備來看，平均功率因數不達標有可能以下幾個方面的原因：電路中總諧波超標，導致電容投切不上；單個電容容量配置不合理，小負荷時沒有合適容量的電容可以使用；補償電容器總容量不足。

1.2.3 配電設備管理人員不足

前4期配電房剛竣工，目前配有7名電工，但還有幾期配電房要投入建設，電工總數要14～15人才能滿足配電設備管理的需求。專業的電工需要具備電氣化技術知識和豐富的工作經驗，平均工資4000元/月（市場行情），意味著新增人手會帶來人工成本的增加（按7 人計算，人工成本平均增加33.6 萬元/年）。

1.2.4 用電量大，缺乏峰谷平用電量的規劃

公司用電量約3000 萬kWh/年，屬于用電大戶，其中約80%的用電量均來自燒爐（約2400 萬kWh/年，其中峰時用電約占30%，約720 萬kWh/年）。若選擇了智能化升級改造，實現在線監測所有燒爐的負荷情況，公司就可以結合生產計劃時間，制定更合理的用電規劃，如將1%～10%的峰時用電（約7.2 萬～72 萬kWh/年）移到平時用電，一年能節省約2.16 萬～21.6 萬元的電費（英德地區峰時和平時的電價相差0.3元）。

1.2.5 按需求報裝容量費缺乏大量數據支撐

目前基本容量費的計算是基于人工抄表數據，然后估算最大需量值，由于抄表得到的數據不及時、不全面，所以估算的需量值容易出現過高或過低的情況，如果過高，公司將損失容量費；過低則會導致雙倍罰款。

2 配電房智能化改造方案

2.1 配電房智能化改造依據

配電房智能化改造方案符合國家和地方的法律法規，按照ISO 9001質量保證體系的要求組織生產和提供技術服務，執行最新版本的國際標準、國家標準及行業標準和有關規范，符合環保要求。

2.2 方案概述

智能化升級改造方案，配電房智能化改造構架圖如圖1 所示，將配電室設備遠程連接到云平臺系統，相關人員可以通過手機或電腦隨時隨地查看配電房內實時數據、歷史趨勢、定期報表等。當配電房設備在運行中出現隱患時（如諧波超標，平均功率因數不達標等），系統平臺會自動通過網頁彈窗告警、微信告警、手機短信、撥打相關人員電話的形式將報警信息傳達到相關人員（也可自由選擇不同的告警形式），實現故障提前預警，及時提供預防措施，保障配電房設備安全可靠運行，延長設備使用壽命。

圖1 配電房智能化改造構架圖

2.3 方案配置

在原有配置上新增智能溫控器3 臺（變壓器用），增加低壓出線柜智能儀表39臺。

2.3.1 實現的功能

監測實時數據如表2所示。

表2 監測實時數據

2.3.2 配電房智能化升級改造解決的問題

實時監測進線柜和所有出線柜諧波，如果諧波超標，會第一時間通知相關負責人及時處理，解決了由于沒有及時發現和處理諧波超標而引起的設備安全隱患。

實時監測和統計進線柜和所有出線柜的功率因數，如果平均功率因數低于0.9或大于1，會第一時間通知相關負責人，解決了由于沒有及時發現和處理平均功率因數過低或過高，而導致供電罰款的問題。

實時監測高壓柜、變壓器和低壓進線柜及出線柜的數據，解決人工抄表的效率低，不夠完善的問題。同時為用電最大需量的決策提供數據支撐。

實時監測燒爐的負荷情況，同時結合企業生產計劃，合理地將峰時用電移到平時或谷時用電，最大程度地降低企業電費。此外，基于監測到的負荷數據，可提供用電合理性分析月報表，提出一些用電規劃方面的參考建議。

監測所有出線設備用電情況，結合生產時間安排，可監測到所有設備是否做到“人走關電源”，確保用電安全

2.3.3 用戶效益

通過智能化升級改造，實現了對配電室內高壓柜、變壓器和低壓進線柜、低壓出線柜設備的在線監測。

直接效益：實現了在線監測燒爐的用電和安全情況，能采集燒爐實時用電負荷數據，結合實際生產計劃，用戶可有效平衡谷峰平時用電規劃。目前燒爐部分的峰時用電占總用電量的30%（約720 萬kWh/年），只要將峰時用電的1%～10%（約7.2萬～72萬kWh/年）移到平時用電，一年能節省約2.16萬～21.6 萬元的電費（英德地區峰時和谷時的電價相差0.3 元）。起碼減少專業電工人員4 人，按平均工資4000 元/月計算，每年節省電工人員費用19.2 萬元。可避免因未及時發現平均功率因數超標的供電罰款，甚至可達到功率因數獎勵，直接減少電費。

間接效益：解決了由于沒有及時發現和處理諧波超標而引起的設備安全隱患，延長設備使用壽命。針對配電室設備的不同問題，可定制專業的解決方案，為設備的安全可靠運行保駕護航。監測所有出線回路的用電數據，定期提供用電分析報表，從管理出發，節約電能。

3 結束語

通過配電房智能化升級改造，不但解決了未及時發現和處理諧波不合理、平均功率因數不達標、為用電最大需量的決策提供數據支撐；還能合理地將部分燒爐用電“移峰填平”、監測出線設備“人走關電源”，最大程度地降低企業電費。投資回報期不多于5.5個月。