摘 要: 以 10 kV 開閉所智能化改造為例，在配電自動化建設的基礎上，引入了防水、防火、防盜，以及控制溫度和濕度等功能，實現了該站點的全方位、多角度綜合性改造。

關鍵詞: 10 kV 開閉所; 配電網; 自動化; 改造

10 kV開閉所坐落于某一住宅小區內，占地 200m2 ，擁2回路 10 kV 進線，13 回路 10 kV 出線，運行方式為單母線分段運行。 作為配電網的重要組成部分，該開閉所為小區及其附近區域負荷提供安全、可靠的電力供給。 根據供電局配電自動化的改造要求，自 2018 年 6 月起，按照“自動化 + 智能化”模式對該開閉所進行綜合改造。改造工程實施前，該開閉所進線、出線、母線分路開關、配電變壓器保護配置沒有任何遠傳通訊功能，且相關線路的開關操作只能在就地實現，故障信息只能顯示在微機保護面板上，無法實現對母線 PT 及各線路用電負荷情況的遠程檢測，也不能滿足無人值班的“三遙”功能要求。同時，調度和運行人員無法獲悉相關的環境變量信息，這對開閉所的日常維護與運行管理造成諸多不便。

1  智能化改造總體方案

供電局通過分析現有的繼電保護和自動化設備的相關配置，決定更換原有設備，增加遠方遙控功能，增設環境數據采集單元、燈光控制單元、空調控制單元、環境溫濕度采集裝置、煙感報警裝置、刷卡門禁、實時圖像視頻監測及井溝液位監測等裝置，將站( 所) 相關信息通過HT500物聯網智能主機經光纖傳送至調度控制中心，本次開閉所智能化改造工程主要包括站級控制層改造和間隔級控制層改造兩個部分。

 整個智能化系統網絡結構見圖 1。

系統采用分層控制獨立單元，最終形成各監測模塊相互獨立、互不影響的分散分布式網絡結構。

1.1   站級控制層改造

站級控制層改造包括增設 1 臺物聯網智能主機HT500，1 臺圖像監控硬盤錄像機和 1 臺交換機。 其中，物聯網智能主機按應用需求主要含綜合通訊管理模塊、綜合智能化管理模塊及電源管理模塊。業務數據集中上送，各功能模塊獨立運行，與各業務系統獨立對接，滿足電力監控系統安全防護要求。 圖像監控硬盤錄像機是電力企業內部局域網的一個節點，局域網上所有經授權的 Windows 計算機，均可使用IE 瀏覽器遠程瀏覽監控攝像機所拍攝的實時或歷史畫面，這是開閉所在無人值守條件下進行實時監控的有力保障。

1.2   間隔級控制層改造

將煙感報警系統、液位報警系統的告警信息采集上傳。 環境溫濕度采集裝置可以直接在 LED 顯示屏上顯示溫度及濕度，同時將該信息通過RS485 組網傳送至物聯網智能主機的串口接入口。裝設門禁主機一臺，用于將開門信號和刷卡人的信息經 RS485 通訊網絡傳送至物聯網智能主機。圖像監控系統利用兩個槍機攝像頭將開閉所內的實時畫面傳送至硬盤錄像機，并存儲下來，以便事后調取有用信息。 同時，將圖像監控系統經光交換機接入電力企業局域網，使網內所有電腦主機都可以通過 IE 瀏覽器直接訪問其 IP 地址。

1.3   網絡通信

站級網絡采用串口及以太網，間隔層網絡主要以 RS485 屏蔽雙絞線傳輸，其拓撲結構為星型。

2  二次回路設計方案及具體內容

2.1   二次回路設計方案

    從總體來看，對原有系統進行改造時，設計人員應更多地考慮到停電因素、實施的可能性及施工的安全性等問題，為施工、管理及今后的運行維護提供方便。 二次回路錯綜復雜，設計人員應事先準確全面地收集資料，并核實接線。 設計時，要合理安排各新增設備的安裝布置，盡可能地減少占用空間，使布局趨于合理化、人性化。 在改造中，確保能將新舊的間隔逐一替換并接入新系統，應事先構造好新的控制回路、電壓回路和信號回路，對于不涉及改造的回路，應盡量保持不動，以減少長電纜的再次敷設，減少施工工作量。 各間隔中將新增部分通訊控制線，為了減少改動量，應在柜內適當位置新增一些端子排。

    而對外圍設備的通訊、電源、信號過接，宜采取獨立設置綜合信號采集控制箱。 從箱內安裝、走線的方便美觀考慮，建議采用壁掛或獨立的箱體，并可靠接地。

2.2   二次回路改造具體內容

 ( 1) 新增 1 套圖像監控系統，具體包括在室內安裝 2 個槍機型攝像探頭( 其中 1 個帶云臺控制) ，布置相應的視頻線、控制線及槍機工作電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻 PVC 管明敷，托架式槍機工作電源為直流 12 V，并在槍機旁安裝 1 個電源轉換盒。                        

(2) 新增 1 套液位采集系統，包括在電纜溝內安裝 2 套液位采集探針，走線方式為沿溝暗敷。

( 3) 新增 1 套刷卡門禁系統，安裝在南面的雙開門處，門上固定一對門磁，門內墻邊安裝 1個主機箱，箱內加裝 1 個 AC220 V 變 DC24 V 逆變電源，在主機箱旁加裝 1 個門開關，并在門外墻上固定 1 個刷卡器。 從主機箱引出 485 通訊線及電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻 PVC管明敷。                   

( 4) 新增 2 套環境溫濕度采集器，分別安裝在室內南、北面墻離地 1。 6 m 處，每套配備獨立工作電源盒，從采集器引出 485 通訊線至綜合采集控制箱，從電源盒引出 AC220 V 電源線至綜合采集控制箱 走線方式均為沿墻 PVC 管明敷。      

( 5) 增設 1 臺光交換機，安裝在母線分路開關柜內，將柜內的備用光纖尾纖直接接入交換機，從隔壁母線分路開關隔離柜內引入電源。

( 6) 增設 1 個綜合信息采集控制箱，安裝在直流屏后面的墻角離地 1 m 處，箱內含 1 臺圖像監控用的DVR硬盤錄像機，1個水浸探測器，以2及若干個相應的空氣開關。 從箱內引出 AC220 V總電源線至所內 UPS不間斷電源所在柜，從箱內引出 485 總通訊線至 2# 進線柜，從箱內引出 5 類以太網線至母線分路開關柜交換機。

2.3  信息接入方式           

開閉所內信息的輸入方式可分為 3 類，即: 接點輸入方式; 串行通信輸入方式; 視頻圖像透傳輸

（1）具備對環境、安防、視頻、設備狀態監測的遙信、遙測、遙控、遙視信號接入、處理及轉發功能；

（2）具有監測數據的保存和導出功能，可調取現場保存的視頻存儲數據；

（3）具備網絡攝像機的接入功能，通道參數獨立可調功能；

（4）具備導軌機器人監測數據的接入功能；

（5）管理、采集、存儲配電房各監控對象的視頻，經過集中匯總后傳輸到上級主站；

（6）對配電房現場環境、安防、視頻、設備狀態等環境信息采集和分析，并結合執行設備實現智能聯動（具體智能聯動策略詳見附錄C），并將告警信號上傳至上級主站系統，執行主站系統下達指令，對配電房實時在線監控；

（7）具備視頻自動復位功能，即可對攝像機設定默認監視位置，正常狀態下攝像機保持默認位置；在控制完成后設定的時間段內恢復默認監視位置；

（8）具備視頻自動巡視功能，對系統的監控點進行視頻巡檢，參與輪巡的對象可以任意設定，包括同一配電房的不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等，輪巡間隔時間可設置，完成輪巡任務的攝像機可自動復位；

（9）具有環境、安防、設備狀態異常判斷功能，異常視頻數據可自動進行本地保存并上傳系統主站存儲，可根據配電房平面布置圖上布防、撤防、告警狀態直接查看相關視頻；

（10）具備告警信號管理功能，將異常信號進行分類和告警管理，告警信號管理分為本地告警和上級主站告警，本地告警形式為燈光告警。   

3   結  語    

    通過對10kV 開閉所的自動化、智能化改造，實現了調度監控、運行維護人員對現場設備工況及環境變量的綜合監控，打造了開閉所“可知、可控、可視、可感、可聞”的配電自動化建設新模式。 本次改造工程創造了一套設計合理、技術先進、施工方便、安全可靠的配網智能化開閉所改造技術方案。