摘要
企業(yè)的用能智能化、精細化、透明化已經(jīng)是當(dāng)前市場的普遍需求。針對用戶側(cè)的配電回路設(shè)計安裝智能儀表和保護，所有低壓柜饋線回路全部安裝電氣火災(zāi)監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測漏電電流大小，超過閾值立即報警，同時系統(tǒng)還可支持擴展視頻監(jiān)測，以此來實現(xiàn)現(xiàn)場的底層數(shù)據(jù)智能化集采。后期通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)集采，搭建區(qū)域系統(tǒng)，實現(xiàn)企業(yè)用電和多種監(jiān)測元素的數(shù)字化集成。許昌裕同印刷包裝有限公司10kV供配電項目已建設(shè)完成，并通過用戶驗收，現(xiàn)就該項目中使用的ECLOUD-8000能源運維云平臺系統(tǒng)做一簡要介紹。
關(guān)鍵詞：許昌智能；許昌裕同；ECLOUD-8000；
一、前言
企業(yè)工業(yè)園區(qū)的電力監(jiān)測系統(tǒng)，除了基本的電力參數(shù)監(jiān)測、配電系統(tǒng)的安全運行狀況，還包括水、氣等能耗計量，環(huán)境、視頻的監(jiān)測。
針對本項目的具體要求，以及現(xiàn)場實際配電回路的改造條件。設(shè)計一套監(jiān)測系統(tǒng)，通過監(jiān)測回路重要電力參數(shù)，采集、存儲、顯示，為管理者提供電力數(shù)據(jù)。通過電氣火災(zāi)裝置的安裝，可有效地監(jiān)測現(xiàn)場是否出現(xiàn)異?；馂?zāi)情況；后期通過加入視頻采集裝置，擴展了對環(huán)境、視頻等數(shù)據(jù)的監(jiān)測功能。本文以許昌裕同印刷包裝有限公司10kV供配電項目為例，簡單介紹ECLOUD-8000能源智能運維云平臺在該項目中的設(shè)計與應(yīng)用。
二、工程綜述
2.1 項目介紹
許昌裕同印刷包裝有限公司10kV供配電項目，現(xiàn)場為3個配電室和1個10kV開閉所、1套CDZ8100智能變配電系統(tǒng)、1套ECLOUD-8000能源智能運維云平臺、4個PMF406和網(wǎng)絡(luò)箱、1套UPS、1臺打印機。開閉所和配電室共計有保護PMF702共 21臺，儀表PMF632b共228塊，漏電火災(zāi)主機3臺。
2.2 參照標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)軟件的功能開發(fā)、運行、技術(shù)實現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)符合如下標(biāo)準(zhǔn)：
國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC870（1—4） 《遠動設(shè)備及系統(tǒng)》
國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 12505 《計算機軟件配置管理計劃規(guī)范》
GB50052-2009 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GB50054-2011 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》
IEC 61587 《電子設(shè)備機械結(jié)構(gòu)系列》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》
DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》
2.3 使用環(huán)境
(1) 海 拔： 2000m以下
(2) 工作環(huán)境溫度： -5℃~+40℃
(3) 最大日溫差： 35℃
(4) 最大相對濕度： 90%
(5) 平均相對濕度： 60%
(6) 地 震 度： 8度（中國12級度標(biāo)準(zhǔn)）
三、設(shè)計方案
3.1 方案概述
ECLOUD-8000能源運維云平臺是我公司汲取多年電力自動化系統(tǒng)、變電站綜合自動化系統(tǒng)的成功運行經(jīng)驗，結(jié)合自身在變配電系統(tǒng)運維管理的實踐經(jīng)驗，基于大型工業(yè)自動化軟件平臺以及最新的物聯(lián)網(wǎng)、云計算及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，針對傳統(tǒng)變電站監(jiān)控及運維管理的痛點，推出的一套集變電站綜合自動化系統(tǒng)及智能運維管理于一體的整體解決方案。該方案在實現(xiàn)傳統(tǒng)變電站監(jiān)控的同時，又充分考慮了設(shè)備及人員管理、移動辦公、互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)挖掘等智能運維業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了狀態(tài)監(jiān)控及運維管理的有機融合，有效克服了傳統(tǒng)變電站運維復(fù)雜、低效、浪費人力的缺點，為用戶提供了一個現(xiàn)代化的變電站監(jiān)控、運維、管理平臺。
3.2 方案配置
云平臺可支持公有云或私有云部署，本方案采取私有云部署；支持Web、手機App、微信小程序遠程訪問，并通過移動辦公實現(xiàn)智能運維。各配電室的數(shù)據(jù)通過PMF406通訊網(wǎng)關(guān)CDZ8100智能變配電系統(tǒng)，再上送到能源運維云平臺服務(wù)器。
園區(qū)能源運維云平臺架構(gòu)圖
如圖所示，為園區(qū)電力系監(jiān)控及運維云平臺系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖，運維云平臺系統(tǒng)可以實現(xiàn)對園區(qū)10kV開閉所、1#配電室、2#配電室、3#配電室的保護、儀表、電氣火災(zāi)等設(shè)備數(shù)據(jù)的接入，還包括環(huán)境、視頻等數(shù)據(jù)的接入。
3.3 配置說明
4個配電室每個配電室內(nèi)均安裝壁掛式網(wǎng)絡(luò)箱，其中開閉所網(wǎng)絡(luò)箱內(nèi)放置一臺N2S8的PMF406，網(wǎng)絡(luò)箱一側(cè)放置裕同業(yè)主光纖箱，三個配電室網(wǎng)絡(luò)箱內(nèi)則放置一臺N2S8的PMF406和一臺N1S5的406。所有網(wǎng)絡(luò)箱內(nèi)PMF406電源均取電與配電室內(nèi)直流屏220V輸出。PMF406通訊管理機，負責(zé)采集保護、儀表、電氣火災(zāi)等數(shù)據(jù)，均為485通訊采集；
監(jiān)測各配電室高壓柜繼保裝置、斷路器狀態(tài)；
監(jiān)測各配電室低壓柜電表、重要回路開關(guān)狀態(tài)；
監(jiān)測各配電室電氣火災(zāi)報警狀態(tài)。
四、系統(tǒng)功能
4.1 變電站本地自動化監(jiān)控
能源運維云平臺整體解決方案包含CDZ8100智能變配電系統(tǒng)，擁有完備的變電站本地自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能，其主要由測控儀表、保護裝置、通信管理機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、工作站等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。CDZ8100智能變配電系統(tǒng)基于許昌智能多年變電站綜合自動化系統(tǒng)的成功運行經(jīng)驗進行開發(fā)，其主要功能包括數(shù)據(jù)采集與處理、監(jiān)視與報警、控制操作、權(quán)限管理、畫面組態(tài)與展示、邏輯與統(tǒng)計計算、工程師站、報表曲線、時鐘同步、事故追憶等。在此項目中CDZ8100很好的發(fā)揮了采集底層數(shù)據(jù)的作用，將裕同項目1個開閉所和3個配電室的保護和儀表數(shù)據(jù)完整的傳輸給云平臺，并經(jīng)由云平臺將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和分析，最終呈現(xiàn)給運維人員使用。
CDZ8100變配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
4.2 數(shù)據(jù)云端存儲
云平臺采用先進的邊緣計算及互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，將變電站或配電室的本地監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳至云平臺，并存儲至實時數(shù)據(jù)庫中，云平臺的實時庫支持大容量、分庫存儲，能有效降低整個系統(tǒng)運行負載，并大大提高整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理容量和反應(yīng)速度。同時，云平臺還能根據(jù)用戶需求，對實時數(shù)據(jù)進行性歷史存儲，存儲周期和策略均可配置。存儲的數(shù)據(jù)最終以合理美觀的方式呈現(xiàn)給運維人員，在不損失數(shù)據(jù)價值的情況下，又做到了對配電室和開閉所的高效率監(jiān)測。
下圖為本項目在運維平臺中的大屏展示，在此界面中，可以清楚直觀的看到園區(qū)內(nèi)主要的監(jiān)測指標(biāo)，以便運維人員能及時掌握配電室和開閉所的運行情況。大屏中既做到了對整個園區(qū)的今日用電、有功無功功率和實時負荷數(shù)據(jù)展示，同時也做到了對3個配電室的實時負荷、用電量、變壓器負荷、電流、負荷率進行統(tǒng)計展示。今日負荷趨勢以曲線的形式展示，清晰的展示了整個工業(yè)園區(qū)用電總負荷的趨勢。報警模塊以四個等級劃分事件，方便運維人員對報警事件作出判斷并及時處理。
大屏展示
4.3 Web實時在線監(jiān)測
云平臺提供了完備的Web網(wǎng)頁展示功能，用戶只需通過瀏覽器，就能遠程實現(xiàn)對變電站或配電室運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測。在此項目中，擁有授權(quán)的用戶，可以實現(xiàn)對開閉所和3個配電室的同時監(jiān)測。其主要功能包括：組態(tài)畫面瀏覽、實時數(shù)據(jù)查詢、報警推送及查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢、曲線報表展示等。下文將對這些功能以分界面的形式逐一詳細介紹，其部分功能界面如圖所示，不同的項目界面可能會有所差異。
云平臺首頁直觀展示整個園區(qū)計量設(shè)備概況、點位數(shù)目，園區(qū)最新總有功、總無功、今日園區(qū)逐時總用電趨勢，總用電環(huán)比日、月、年運行趨勢，園區(qū)運維人員巡檢率、園區(qū)用電異常告警情況。
云平臺首頁
組態(tài)畫面流覽：
1.采用電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的圖形畫面實時顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和各種測量值（電壓、電流、功率因數(shù)、三相電壓、電流不平衡率、現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)等客戶比較關(guān)心的數(shù)據(jù)可以放在頁面上直觀顯示）。
2.顯示高低壓各回路斷路器狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)（實際按遙信所接現(xiàn)場設(shè)備為準(zhǔn)）；
3.實時監(jiān)視各個回路的各種測量值和相關(guān)保護信號、參數(shù)；
4.分層次顯示，拓展了系統(tǒng)信息監(jiān)測的空間；
5.實時記錄并顯示報警和故障信號；
6.系統(tǒng)監(jiān)控支持組態(tài)自定義修改畫面并展示，支持組態(tài)二次開發(fā)畫圖。
下圖為裕同開閉所主接線圖的監(jiān)控畫面，畫面中包含了上述介紹的主要參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)。畫面以合理的分層和布局將開閉所中所有間隔展示在界面上，再將現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和各種測量值放置在相對應(yīng)的間隔上，達到了對每個間隔的直觀監(jiān)測。另外組態(tài)畫面不是一成不變的，在后期現(xiàn)場如有調(diào)整或運維人員認為畫面布局不合理，可支持組態(tài)二次開發(fā)畫圖，以最契合現(xiàn)場的畫面展示。
組態(tài)畫面瀏覽
歷史數(shù)據(jù)及曲線功能：
1.記錄各回路的用電情況，如監(jiān)測電壓、電流，如出現(xiàn)最大用電量的時間段等功能；
2.能很好的記錄開關(guān)的負荷量，對出現(xiàn)故障時提供豐富的運行分析依據(jù)；
3.可以調(diào)用每天、每月、每年的運行記錄，根據(jù)運行記錄能很好的進行同期比較和分析，并可根據(jù)比較和結(jié)合產(chǎn)量等因素分析，為節(jié)能提供一定的依據(jù)；
4.系統(tǒng)實時采集各種測量值，同時把采集到的數(shù)據(jù)保存到歷史數(shù)據(jù)庫中；
5.曲線功能可以對所有測量量進行統(tǒng)計和分析，包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出現(xiàn)的時間等；
6.通過曲線監(jiān)視系統(tǒng)運行參數(shù)的變化趨勢、分析用電情況。
在云平臺中歷史數(shù)據(jù)以曲線的形式表達，在選擇查看的時候可以選擇園區(qū)內(nèi)想要監(jiān)測的配電室及其下屬設(shè)備，時間范圍的選擇使得數(shù)據(jù)更加完整，不錯過任何有價值的數(shù)據(jù)。歷史曲線的設(shè)置使得運維人員不僅能夠?qū)Ξ?dāng)天數(shù)據(jù)進行查看，還能選擇查看范圍，做到不遺漏任何信息。
歷史數(shù)據(jù)及曲線
4.4 手機App、微信小程序
同時提供手機App和微信小程序客戶端，手機App支持Android系統(tǒng)、微信小程序同時支持Android和IOS系統(tǒng)，能使運維和管理人員隨時隨地掌控變電站的整體運行狀態(tài)。其主要功能包括：報警推送與查詢、畫面監(jiān)控、天氣及環(huán)境信息展示、任務(wù)發(fā)布與接收、地圖展示與人員定位、服務(wù)器運行狀態(tài)監(jiān)視、電力設(shè)備在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控等。App的部分功能界面如下所示。
圖１App首頁 圖２App發(fā)布任務(wù) 圖３App環(huán)境監(jiān)測
4.5 移動辦公與智能運維
充分利用移動互聯(lián)技術(shù)及智能手機終端應(yīng)用，實現(xiàn)了變電站運維管理的在線化、流程化和移動化，在實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備管理的同時，將變電站運維的工作制度及流程都集成到運維管理系統(tǒng)當(dāng)中，管理人員可以通過手機App或微信小程序進行運維任務(wù)的派發(fā)和監(jiān)視、工單派遣、值班安排等工作，運維人員可以通過手機App接收任務(wù)、上傳工單、提交審批等工作，讓變電站的管理及運維人員體驗移動辦公便捷化的同時，使變電站的運維管理更加標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，提升運維效率及響應(yīng)速度，降低整體運維成本。
4.6 負荷概況
電力負荷狀況對變電所、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的運行有重要意義。它是變電所負荷控制，發(fā)電廠安排日發(fā)電計劃，確定電力系統(tǒng)運行方式和主變壓器、發(fā)電機組等設(shè)備檢修計劃以及制變電所、發(fā)電廠擴建新建規(guī)則的依據(jù)。在裕同項目中，云平臺按照選定設(shè)備和時間展示負荷曲線，使得運維人員能夠清晰明了的查看配電室和開閉所每日運行情況。
Web端負荷概況
除了實時負荷監(jiān)測，歷史負荷也是不可或缺的。云平臺支持歷史負荷查看，選定相應(yīng)的時間范圍就可以查看歷史負荷，真正做到了關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失。此項目還按照客戶需求建立了重點設(shè)備的變壓器負荷概況，快速迅捷的查看園區(qū)中1TA1~3TA2六個變壓器負荷率、電壓、電流、功率、繞組溫度等主要監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測畫面如下圖所示。
Web端變壓器負荷概況
4.7 智能報警
擁有完善的報警、預(yù)警功能。一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及邊緣計算網(wǎng)關(guān)所產(chǎn)生報警的接收、存儲及轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)對電力運行情況、設(shè)備狀況、能耗水平等變電站綜合運行情況的智能判斷及報警。另一方面，平臺還擁有豐富的報警推送方式，包括Web網(wǎng)頁、手機App、微信、短信等方式，使用戶能夠及時收到報警并進行處理。
Web端智能報警
4.8 實時數(shù)據(jù)監(jiān)測
可以支持對當(dāng)前系統(tǒng)中所有設(shè)備實時數(shù)據(jù)的遠程訪問功能，用戶可通過列表查看設(shè)備下所有測點的實時數(shù)據(jù)狀態(tài)，并能查看當(dāng)前數(shù)據(jù)點的今日曲線。下圖為Web端實時數(shù)據(jù)展示。
Web端實時數(shù)據(jù)展示同
4.9 歷史曲線存儲
可按照用戶的配置對設(shè)備的測點進行歷史數(shù)據(jù)存儲，存儲周期可5min~24h可配，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，提供歷史曲線查詢功能，可使用戶對變電站的歷史運行狀況及趨勢一目了然，歷史曲線查詢也同時支持手機App、微信小程序及Web客戶端。
4.10 能耗分析
不僅能實現(xiàn)對用戶用能情況的監(jiān)測，還能基于云平臺的大數(shù)據(jù)實現(xiàn)對用戶用能情況的綜合分析及對比。云平臺對開閉所和三個配電室的數(shù)據(jù)進行集中存儲，能實現(xiàn)跨變電站的能耗對比分析，有效打破數(shù)據(jù)孤島。除此之外還可實現(xiàn)對單獨配電室重點用能的同比、環(huán)比分析及對比，有效掌握各用能單位的用能情況，同時提供節(jié)能減排策略及建議。能耗分析也同時支持手機App、微信小程序及Web網(wǎng)頁的多端訪問。 下圖分別為Web端和手機端重點用能和能耗對比分析的示例。
Web端重點耗能分析
4.11 尖峰平谷
為鼓勵用電客戶合理安排用電時間，提高電力資源的利用效率，根據(jù)許昌地區(qū)供電局計量電費劃分標(biāo)準(zhǔn)，每日24時劃分為尖、峰、平、谷四個時段。為了適用于不同時段電量和電費的計算，在云平臺中按照規(guī)定設(shè)定了時段。云平臺將在尖峰平谷時間段采集到的數(shù)據(jù)展示出來，使得運維人員能及時了解當(dāng)天園區(qū)用電情況。
Web端尖峰平谷
另外尖峰平谷數(shù)據(jù)還提供了園區(qū)內(nèi)光伏發(fā)電上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，針對裕同園區(qū)屋頂光伏發(fā)電上網(wǎng)電量可分別實現(xiàn)年、月、日上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)計量。
4.12 報表查詢及管理
報表功能：
1.提供電量計量和管理報表，并可打印或?qū)С鯡xcel；
2.實時顯示、統(tǒng)計各回路各時段的電度值。實時顯示、統(tǒng)計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值；
3.能準(zhǔn)確的記錄各種時刻的運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動記錄功能，節(jié)省了人力，完全做到了省時、省力，并可以隨時調(diào)用，更有利于提高了管理水平；
4.通過報表功能記錄和分析各回路的運行參數(shù)；
5.提供豐富報表功能，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)通過報表的形式進行管理，分為監(jiān)測數(shù)據(jù)日報表、月報表、年報表、以及綜合報表等各種報表的形式，定制化報表為用戶提供個性化報表展示形式；
在裕同項目中，報表管理功能模塊下包含了日月年報表和定制化報表。在這些報表中運維人員可以根據(jù)想要查看的設(shè)備和時間段，點擊生成預(yù)期的數(shù)據(jù)報表。報表中會生成所選設(shè)備的三相電流和功率數(shù)據(jù)，使得運維人員快速獲取想要的設(shè)備數(shù)據(jù)。此外云平臺所有報表支持Excel導(dǎo)出及打印功能，方便運維人員隨時隨地攜帶和調(diào)用數(shù)據(jù)，有力提高了管理水平。報表查詢也同時支持手機App、微信小程序及Web網(wǎng)頁的多端訪問。
定制化報表
4.13 視頻監(jiān)測
能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控視頻的接入，視頻可以通過手機App、微信小程序及PC Web客戶端進行訪問，視頻攝像頭可支持人臉識別、陌生人員闖入報警及視頻圖像的異常提醒功能。手機App和Web客戶端同時支持公有云和局域網(wǎng)兩種視頻部署方式的視頻監(jiān)控遠程訪問。
視頻監(jiān)測畫面
4.14 權(quán)限管理
云平臺擁有完善的權(quán)限管理功能，各種訪問客戶端均需要在用戶登錄驗證之后才能使用，用戶的賬戶需要云平臺的認證，并由管理員分配相應(yīng)的資源訪問權(quán)限。云平臺的實時及歷史數(shù)據(jù)、報警信息、展示界面、各軟件功能模塊都是單獨權(quán)限資源，可以根據(jù)用戶需求，進行靈活的分配，只有擁有相應(yīng)權(quán)限的用戶才能訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)和使用相關(guān)軟件功能。
4.15 遠程調(diào)試及維護
通過能源運維云平臺可以實現(xiàn)對本地監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)視，并能實現(xiàn)對本地監(jiān)控后臺的遠程調(diào)試及維護，有效減少現(xiàn)場售后服務(wù)，降低售后費用，向用戶提供更好、更及時的服務(wù)。
4.16 二次開發(fā)
支持二次開發(fā)，對外提供完善的數(shù)據(jù)訪問接口，包括實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警推送等API接口，相關(guān)的接口的支持C++、Java、Http請求等調(diào)用方式，方便用戶的二次開發(fā)及數(shù)據(jù)獲取。可快速與第三方系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)對接。
五、結(jié)束語
隨著國家電網(wǎng)改革政策的逐步推進和落實，ECLOUD-8000能源運維云平臺運用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為電力運維公司提供變電所運維云平臺。該平臺作為連接運維單位和用電企業(yè)的紐帶，實時監(jiān)視用戶配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)，為用戶提供更好的運維服務(wù)。平臺提供用戶概況、電力數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電分析、日/月/年用能數(shù)據(jù)報表、異常事件報警和記錄、運行環(huán)境監(jiān)測、運維派單等功能，并支持多平臺、多終端數(shù)據(jù)訪問。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為運維單位運維提供了真實可靠的依據(jù)。
六、用戶體驗
Ecloud-8000運維云平臺體驗地址：
http://pc.xjpmf.cloud/
用戶名：test 密碼：123456
(本文為內(nèi)部信息公示，請勿轉(zhuǎn)載)
系統(tǒng)集成開發(fā)部 朱開市
2022年3月24日