配电网络为顺应社会快速发展, 在新环境下提出了新的要求, 过去单一的配电房因信息化技术不成熟, 被迫采用人工值守监控, 甚至处于无监控状态, 因而配电智能化技术及应用的发展成为必然趋势。

配电房智能化技术及应用需要完成3个步骤: 第一, 实现传统配电房变压器技术升级为智能化配电房; 第二, 智能设备与现今成熟的通信技术结合, 实现随时随地的实时监控; 第三, 构建云平台后台系统, 为设备的可靠运行、用户的合理用电提供信息数据。

1.   配电房智能化改造案例

1.1   项目概况

项目名称: 英德地区某公司配电房。

项目配电房情况: 该项目包括1#专用配电站和专用开关站2间配电房, 配电房设备配置情况如表 1所示。

表  1  配电房设备配置情况

名称	型号	数量	备注
变压器	SGB-RL-1600/10/0.4-NX2	1台	3#变压器
	SGB-RL-2500/10/0.4-NX2	2台	1#/2#变压器
高压柜	KYN	19面	专用开关站14台KYN 1#专用配电站5面KYN
低压柜	GCS	21面

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1.2   项目电房存在的问题

1.2.1   配电室内低压电路中总谐波超标

由于谐波属于专业的电力参数, 一般巡检不包括该项参数的检查。从配电房现场设备来看, 引起谐波超标的原因是由于出线回路的负载中包含产生谐波的装置(烧炉、变频装置)。尽管低压补偿柜中配置了低压谐波抑制模块, 但效果不理想, 电路中总谐波仍处于超标状态。

1.2.2   配电层内低压电路中平均功率因数不达标

从配电房现场设备来看, 平均功率因数不达标有可能以下几个方面的原因: 电路中总谐波超标, 导致电容投切不上; 单个电容容量配置不合理, 小负荷时没有合适容量的电容可以使用; 补偿电容器总容量不足。

1.2.3   配电设备管理人员不足

前4期配电房刚竣工, 目前配有7名电工, 但还有几期配电房要投入建设, 电工总数要14~15人才能满足配电设备管理的需求。专业的电工需要具备电气化技术知识和丰富的工作经验, 平均工资4000元/月(市场行情), 意味着新增人手会带来人工成本的增加(按7人计算, 人工成本平均增加33.6万元/年)。

1.2.4   用电量大, 缺乏峰谷平用电量的规划

公司用电量约3000万kWh/年, 属于用电大户, 其中约80%的用电量均来自烧炉(约2400万kWh/年, 其中峰时用电约占30%, 约720万kWh/年)。若选择了智能化升级改造, 实现在线监测所有烧炉的负荷情况, 公司就可以结合生产计划时间, 制定更合理的用电规划, 如将1%~10%的峰时用电(约7.2万~72万kWh/年)移到平时用电, 一年能节省约2.16万~21.6万元的电费(英德地区峰时和平时的电价相差0.3元)。

1.2.5   按需求报装容量费缺乏大量数据支撑

目前基本容量费的计算是基于人工抄表数据, 然后估算最大需量值, 由于抄表得到的数据不及时、不全面, 所以估算的需量值容易出现过高或过低的情况, 如果过高, 公司将损失容量费; 过低则会导致双倍罚款。

2.   配电房智能化改造方案

2.1   配电房智能化改造依据

配电房智能化改造方案符合国家和地方的法律法规, 按照ISO 9001质量保证体系的要求组织生产和提供技术服务, 执行最新版本的国际标准、国家标准及行业标准和有关规范, 符合环保要求。

2.2   方案概述

智能化升级改造方案, 配电房智能化改造构架图如图 1所示, 将配电室设备远程连接到云平台系统, 相关人员可以通过手机或电脑随时随地查看配电房内实时数据、历史趋势、定期报表等。当配电房设备在运行中出现隐患时(如谐波超标, 平均功率因数不达标等), 系统平台会自动通过网页弹窗告警、微信告警、手机短信、拨打相关人员电话的形式将报警信息传达到相关人员(也可自由选择不同的告警形式), 实现故障提前预警, 及时提供预防措施, 保障配电房设备安全可靠运行, 延长设备使用寿命。

图  1  配电房智能化改造构架图

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2.3   方案配置

在原有配置上新增智能温控器3台(变压器用), 增加低压出线柜智能仪表 39台。

2.3.1   实现的功能

监测实时数据如表 2所示。

表  2  监测实时数据

名称	监测位置	数据
高压侧	专用开关站G01~G14柜	A/B/C相电压、线电压、相电流、零序电流、零序电压、断路器状态，告警信号
	1#专用配电站G01~G05柜
变压器侧	1#/2#/3#变压器	A/B/C相温度
低压侧	1D1/2D1/3D1进线柜	A/B/C相电压、线电压、相电流，相有功功率、总有功功率、相无功功率、总无功功率、相视在功率、总视在功率、功率因数，频率、相电压谐波总含量、相电流谐波总含量
	1D5/1D6/1D7出线柜	A/B/C相电压、线电压、相电流，相有功功率、总有功功率、相无功功率，总无功功率，相功率因数，频率，有功电能总和，无功电能总和，有功电能，无功电能，平均相电压，平均相电流，电流不平衡率，相视在功率，总视在功率，视在电能总和，相电流需量，相有功需量，总有功需量，相电压谐波总含量，相电流谐波总含量，相3~9次谐波电压含有率，相3~9次谐波电流含有率
	2D5/2D6/2D7出线柜
	3D5/3D6/3D7出线柜

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2.3.2   配电房智能化升级改造解决的问题

实时监测进线柜和所有出线柜谐波, 如果谐波超标, 会第一时间通知相关负责人及时处理, 解决了由于没有及时发现和处理谐波超标而引起的设备安全隐患。

实时监测和统计进线柜和所有出线柜的功率因数, 如果平均功率因数低于0.9或大于1, 会第一时间通知相关负责人, 解决了由于没有及时发现和处理平均功率因数过低或过高, 而导致供电罚款的问题。

实时监测高压柜、变压器和低压进线柜及出线柜的数据, 解决人工抄表的效率低, 不够完善的问题。同时为用电最大需量的决策提供数据支撑。

实时监测烧炉的负荷情况, 同时结合企业生产计划, 合理地将峰时用电移到平时或谷时用电, 最大程度地降低企业电费。此外, 基于监测到的负荷数据, 可提供用电合理性分析月报表, 提出一些用电规划方面的参考建议。

监测所有出线设备用电情况, 结合生产时间安排, 可监测到所有设备是否做到“人走关电源”, 确保用电安全

2.3.3   用户效益

通过智能化升级改造, 实现了对配电室内高压柜、变压器和低压进线柜、低压出线柜设备的在线监测。

直接效益: 实现了在线监测烧炉的用电和安全情况, 能采集烧炉实时用电负荷数据, 结合实际生产计划, 用户可有效平衡谷峰平时用电规划。目前烧炉部分的峰时用电占总用电量的30%(约720万kWh/年), 只要将峰时用电的1%~10%(约7.2万~72万kWh/年)移到平时用电, 一年能节省约2.16万~21.6万元的电费(英德地区峰时和谷时的电价相差0.3元)。起码减少专业电工人员4人, 按平均工资4000元/月计算, 每年节省电工人员费用19.2万元。可避免因未及时发现平均功率因数超标的供电罚款, 甚至可达到功率因数奖励, 直接减少电费。

间接效益: 解决了由于没有及时发现和处理谐波超标而引起的设备安全隐患, 延长设备使用寿命。针对配电室设备的不同问题, 可定制专业的解决方案, 为设备的安全可靠运行保驾护航。监测所有出线回路的用电数据, 定期提供用电分析报表, 从管理出发, 节约电能。

3.   结束语

通过配电房智能化升级改造, 不但解决了未及时发现和处理谐波不合理、平均功率因数不达标、为用电最大需量的决策提供数据支撑; 还能合理地将部分烧炉用电“移峰填平”、监测出线设备“人走关电源”, 最大程度地降低企业电费。投资回报期不多于5.5个月。