城市全地埋供电系统.docx
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城市全地埋供电系统.docx
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城市全地埋供电系统
城市全地埋供电系统
及其泛在物联管控平台
解决方案
2019年09月25日
一、项目背景
随着计算机技术的发展,城市基础网络的扩建和网络传输速度的提升,城市信息系统的建设和人们对智慧城市的理解也越来越高。
智慧城市的建设,正在由低级向高级,由分散向集中,由单一系统向多系统的集中整合过度。
大数据应用正在消除行业壁垒,实现跨行业、跨部门的应用和数据共享。
基于系统整合和数据采集与共享的物联网通用接入平台的建设,正逐渐成为智慧城市建设不可或缺的组成部分。
国家电网在2019年一号文件中也明确指出要建设世界一流能源互联网企业,必须加快推进“三型两网、世界一流”。
所谓两网即“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。
二、项目的意义和建设必要性
二.1项目的意义
泛在电力物联是公司加快新旧动能转换、实现突破发展瓶颈的主动抉择。
泛在电力物联网,就是围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统,包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。
通过广泛应用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算等信息技术和智能技术,汇集各方面,提供充足有效的信息和数据支撑,共同构建能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。
二.2项目建设的必要性
国家电网在2019年在京召开泛在物联网建设工作部署,强调重点建设运营好两网—“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”,推动电网与互联网深度融合。
建设泛在电力物联网为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟了一条新路,同时也可以充分发挥电网独特优势,开拓数字经济这一巨大蓝海市场。
建设泛在电力物联网是落实“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。
随着城市发展过程中,城市发展对信息化程度要求的不断提高,对城市整体运行体征掌握要求的不断提高,泛在电力物联建设的必要性日益显现。
市的道路、市政设施、交通、房屋建筑、管网、供电、供水、供气、供热等等,都和市民的生活休戚相关,这些对象运作状况很大程度决定了生活的品质。
在夏天暴雨、台风袭击后,市内涝,坐在家门口看海的情景时常发生,时刻威胁我们的生命财产等。
为此,需要借助物联网平台,对我们生活的城市中的环境(水,空气等),道路,市政设施,交通,房屋建筑,管网等等各种对象,植入各种智能传感器,时刻全方位地监控他们的运行状况,收集市的各种信息指标,全方位感知我们生活的城市。
由于城市中的对象多种多样且数量巨大,需要通过智能管道——地埋式箱变,将这些智能传感器,方便且低成本地连接成为统一的传感器网络,实现对城市信息的快速、及时的感知,以便城市的管理者实现粗放式管理到精细化管理的转变,科学及时地对基础设施进行维护与管理,针对出现的问题,从宏观统筹的层面上制定方案予以解决。
三、总体设计
三.1建设目标
三.1.1总体目标
对于底层共用基础设施,能够实现接入整个城市基础设施的传感器数据,对城市运行状态全把握。
平台实现设备的快速接入,有效管理,建立对外服务体系,为“智慧交通、智慧环卫、智慧社区、智慧照明、智慧园区、智慧消防”等各个应用系统提供数据服务,实现数据的统一接入、统一管理、统一对外服务,实现城市级的设备统筹管理,建成并启用泛在电力物联网通用接入平台中心。
三.1.2全地埋变箱变系统目标
利用泛在电力物联网的信息化手段对设备全监控,实现自动化合理调配、实时进行监控、能效管理,达到节能、安全目标。
利用现有设备制造技术对现有设备进行景观改造,解决占地面积、安装位置选址、就地下地、智能化改造、安全漏电整改等问题。
解决目标是:
一次配电设备安全等级提升,节约地面占地空间、整治杂乱的旧城区街道景观。
1.全局监控管理
1)集中监控中心,多途径全面监控站点运行状态
2)基于地图的站点全信息展示,包括各系统设备数目与容量、安全运行天数、报警信息与事件列表、工单及运维人员/车辆状态与分配等。
2.实时运行监视
1)各系统设备运行状态、主要电力参数的动态监测展示。
2)支持遥控、遥调和置数,实时上报故障、越限、通信事件动环监测,如温湿度、烟感、水浸、明火探测等
3.设备管理
1)建立设备台账管理及维护档案
2)设备维护检修管理,可为不同设备设定定期检修计划,并提供设备检修提醒、逾期检修告警、检修记录和故障上报
4.能效管理
1)能耗数据直观展示与分析对比
2)定期生成节能诊断及运行管理分析报告
3)统计异常用能情况,分析超标原因
三.2系统架构
城市全地埋供电系统及其泛在物联管控平台系统架构包括遥测系统、遥控执行系统、通讯系统、云处理中心。
遥测系统:
全面装设分布式智能终端设备,结合设备(箱变)的更新改造,引入智能分接单元,感知道路电力、交通等实时路况、环境信息,及时反馈信息给云处理中心,实现电力设备工作状态、电能信息:
I、U、P、S、T等等电量进行监测,对电缆漏电流、电缆走向、长度等等数据进行监测、分析等等工作。
为全面智能化分布打下网络基础。
遥控执行层:
采用微控制技术、通讯技术实现道路、电力设备控制点的自动采集、智能控制和道路单灯调光等控制。
建立各种工作模型、运行曲线,所有数据通过软件分析、诊断、预判定,实现故障提前干预的功能。
通讯层:
采用无线网络、互联网,将市政控制系统的箱变、分接箱、控制装置RTU和智慧灯杆等设备联系在一起。
通讯层是遥感、遥测、遥控的基础,是高效可靠的信息通道。
所有信息能通过物联网通讯技术实现传输,不同品牌设备的不同方式的通讯代码、规约等等均能通过服务器后台进行相互转换和读取,实现所有设备融合,无障碍交换和互通。
市政云监控中心:
接受和归档来自远程的市政箱变、市政分接箱、路灯、探头等设备的工作状态数据;生成各种管理报表;提供丰富的智慧控制策略实现能通过电脑、手机或平板电脑远程的遥控和巡视。
三.3系统功能
城市全地埋供电系统及其泛在物联管控平台,包括市政漏电监控系统、市政箱变(分接箱)设备监控系统、智能灯杆及5G探头监控系统,三个系统网络后台合一,以设备管理为基础,以“多系统联动”、“智能分析”为核心的综合性、多业务应用的智能集成管理平台。
三.3.1市政漏电监控系统
监控系统能够实现自动监测路灯杆、低压电缆漏电流状态,在漏电时提供报警输出,具有使用简单,安装灵活方便、运行可靠、功能齐全、界面友好等优点,漏电监测系统的建立应在城市照明自动化监控系统基础上增加现场漏电监测终端和建立自动化漏电监测管理系统。
三.3.2市政箱变(分接箱)设备监控系统
三.3.3市政箱变(分接箱)设备监控系统能够实现设备的地理位置、设备运行参数、设备环境参数、设备出线电缆漏电监测等数据的实时监测、报警输出。
具有使用简单、运行可靠、功能齐全、界面友好等优点,实现对箱变、地埋低压分支箱等市政地埋配电设备的实时监控。
监控装置安装于箱式变电站内,对箱式变压器实现远程管理和自动化监控,为集控中心提供设备可靠的运行数据。
箱变可通过采用GPRS无线网络技术的综合操控装置,向控制中心或设备管理人员实时报告箱变及高低压设备的运行状况,还可以实现遥远控制以及对高压断路器实行电动操作,从而实现真正的“四遥”。
系统具体功能:
箱变及电房各元器件的数据的实时集;图形化的实时数据显示;远程控制、调节设备;危险报警;对故障进行智能诊断。
测量参数包括三相电的电压、电流、有功/无功功率信号,变压器的温度、箱式变电站内部温度、循环油温度,开关位置,开关跳合,报警等,而且软件界面友好,使用方便。
监控系统可实现以下功能:
功能
保护功能
非电量保护(瓦斯跳闸、告警、超高温跳闸、高温告警、油位低告警、压力释放告警)
电气量保护(过流、零序电流保护、低电压保护、过电压保护)
地埋设备:
盖板开盖保护、水位跳闸保护、温湿度跳闸保护
测控功能
低压主回路的U、I、P、Q、COSΦ、有功电能、无功电能
开关合分状态,远程合分闸控制
出线回路的U、I
开关合分状态、远程合分闸控制
电容补偿投切状态
箱体温湿度,
地埋设备增:
箱内水位信号、盖板开启信号、温湿度信号、
地坑内环境监测数据、报警信号
设备地理位置
运行分析曲线报表
通信功能
以太网/光纤环形以太网接口,IEC60870-5-104协议,IP电话接入
以太网/光纤环形以太网接口,IEC61850协议,IP电话接入
显示功能
彩色触摸屏
三.3.4智能灯杆及5G探头监控系统
三.3.5智能灯杆依托LED路灯和智能控制平台,集成WIFI基站、摄像头、红外线传感器、充电桩等,变成一个信息载体,实现数据监控、车辆监控、安防监控、灯杆屏、地下管网监控、城市洪涝灾害预警、区域噪声监测、市民应急报警等。
应用传感器、电力线载波/通信技术和无线GPRS/CDMA通信技术等,将城市中的路灯串联起来:
1)实现对路灯的远程集中控制与管理,具有根据车流量、时间、天气情况等条件设定方案自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能;
2)智慧路灯可以有效控制能源消耗,大幅节省电力资源,提升公共照明管理水平,降低维护和管理成本。
3)利用计算等信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析,对包括民生、环境、公共安全等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策支持,使得城市生活照明达到“智慧”照明
四、全地埋变箱变的优势及创新性
四.1优势
四.1.1技术优势
小型化、智能化、全模式、全绝缘、防水、防腐
常规雨水短时暴雨积水(不影响设备正常运行)
一般经过2~12小时后,积水可通过土壤渗透完。
四.1.2运行优势
人性化设计、检修方便、控制、实现数据无线传输。
地面翻盖操作智能化监控表计,实时监控箱变运行情况
四.1.3设计优势
箱体全地埋体积小,可根据具体需求安置,不影响园林景观实施和地下管网建设。
四.2创新性
四.2.1小型化
传统箱变尺寸:
2300*1800*2000
全新全地埋变箱变尺寸:
1700*1100*1500
四.2.2全地埋,无障碍
以海峡奥体中心为例
开盖时的状态
运行中的状态
四.2.3全密封结构
全地埋变箱变设备采用全密封结构,防护等级IP68
泡水实验
1.
五、项目效益与商业模式
五.1项目效益
五.1.1数据有效共享,降低更新运维成本
通过泛在电力物联网管控平台系统的建设,将建立覆盖全市的空间信息、动态信息以及公共信息的城市信息资源池、基础支撑平台、服务支撑系统、万物互联系统、高度集合的具体应用,为市的各相关委办局提供数据共享与分析服务。
实现数据的统一接入、处理与维护,避免数据资源的重复采集和建设,降低数据更新和运维成本。
五.1.2接入既有系统,提高系统利用效率
充分利用泛在电力物联网平台的自主学习、未来成长的特点,在基础支撑平台和服务支撑系统的基础上,可以接现有的底层系统,为其提供基础数据支撑与分析服务,盘活各类孤立的信息系统,使其更好地服务于政府与行业管理,有效地提高现有系统的利用率,避免资源浪费。
五.2商业模式
道路箱变、路灯等公共市政设施建设和运行维护主要是依靠地方财政投入,智慧照明建设的周期较长,预期收入低、投资回收期长、项目风险度商等因素,致使智慧照明建设相对漫长。
但是随着5G通讯的发展,结合现有的成熟设备制造商,以电力设备(如地埋箱变、分支箱等产品)作为市政道路改造项目的专业切入点、融合点,提前布署,逐条道路结合景观改造和新区建设,以最经济的投入去逐步推进城市智慧城市的发展。
城市全地埋供电系统及其泛在物联管控平台商业模式如下:
1.企业的盈利模式
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