张兰辉
深圳市深汕特别合作区城市建设投资发展有限公司 广州深圳 516473
摘要： 通过现代大型住宅小区居住用户、物业单位及配套服务提供者等各利益相关方对供配电系统的需求进行分析，及对智能配电系统的使用功能、系统架构和组成进行研究，提出了一套采用五层架构的智能配电系统整体解决方案，以满足现代住宅对配电系统运行安全性、稳定可靠性、智能便利性和节能环保的要求。
关键词：智能配电系统；系统架构；智能配电设备；能源效率管理；电能质量管理
引言：
我国经济正在高速发展，人民越来越渴望追求高品质的生活方式，而对居住条件的需求更是首当其冲。目前住宅小区规模越来越大，附属功能越来越多，居住者对住宅小区建筑的外观、内饰以及周边环境等各个方面的要求不断提高。随之，也对小区内供电系统运行的安全可靠、智能便利和节能环保等方面提出了新的要求，因此设计一个安全、可靠、智能、高效的小区配电系统对于小区业主是及其重要的。
项目背景：
深耕村作为深汕特别合作区第一个人才引进保障性住房项目，是合作区为贯彻落实 “筑巢引凤”计划，加快推动人才保障住房建设，制定人才战略发展规划的重要组成部分，为深汕特别合作区吸引人才、留住人才筑牢基础。
深耕村项目总投资额约21.8亿元，占地面积约5.35万㎡，建筑面积30.42万㎡，其中住宅面积18.8万㎡,商业面积约2万㎡。
本项目总用电容量23.5MVA，由市政分两路10kV供电，设置2座10kV开闭所于地上一层，公共配电房4座（设于地上一层）主要为住宅供电，专用配电房2座（设于地下一层）为底商及地库照明和充电桩供电。
智慧配电系统必要性：
传统配电系统主要以断路器、熔断器等设备作为电力保护单元；以电能表、电压表和电流表等计量仪表作为电能监控单元。常规情况下基本满足用户及物业管理人员需求，但也日益暴露出以下各种问题。
1、随着时代的发展和人民需求的不断提高，现代住宅小区业态越来越多样化，除了传统住宅用电负荷外还有小区配套商业负荷，物业日常运营负荷，地库充电桩负荷和社区配套用房负荷等多种用电负荷。各种用电负荷取费标准不一，所以需要分别计量和计费，使物业管理工作日益繁重。
2、现代住宅小区用电设备逐年增加，且呈现出多样化的趋势，其中电子设备的使用越来越广泛，而传统的配电系统对电能质量的监控主要集中在低压配电柜出线回路，末端回路的电能质量监控一直处于缺失状态。
3、传统电力线路保护器件都是在线路过载或发生短路情况后迅速切断用电回路以保护用电设备和人身安全，而无法在故障发生初期作出有效提示或应对措施，也无法对故障发生过程进行相关数据记录，以帮助物业人员尽快发现线路问题排除故障。
基于以上问题，本项目尝试引入智能配电系统，通过此系统提高供电的安全性和可靠性，提升项目物业管理工作的效率，同时也可对整个项目的用电状况和各线路电能质量进行实时监控。
智能配电系统主要功能：
本系统通过智能硬件对供配电网络各项数据进行读取、记录和分析，以实现对供配电网络运行状态实时监控、电能消耗统计分析、电能质量监视和分析以及突发事件的报警和管理等功能，同时也对本系统自身的运行状态进行监控。除了以上基本功能，还具备历史数据管理、报表生成和管理、用户权限管理和通信拓展等功能。
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智能配电系统总体架构：
我国目前尚未颁布有关智能配电系统的相关标准和规范，智能配电系统各生产厂家的技术路线也不完全一致，随着大数据、云计算及智能芯片等新技术的不断发展，导致智能配电系统的总体架构也在不断变化。本项目参考主流厂商智能配电系统现有资料，结合项目的具体情况，采用智能配电系统五层架构模式，具体包括感知层、网络层、数据层、支撑层和应用层，具体如下图所示：
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项目智能配电系统主要配置：
本项目为住宅项目，在系统选配过程中以经济合理为基本前提，既要满足物业部门在项目运行中实际需求，又要避免配置过高造成的前期投资成本过大和浪费现象。
1、项目配置智能配电系统自带的电力监控管理软件，用户可以方便的通过该软件实时曲线、三维棒图、三维饼图等各种分析工具对关键配电回路电气运行状态进行远程监控、统计分析，同时可生成基本电气参数、电能消耗、分时计量、THD总谐波畸变率等各种运行分析报表。用户也可以根据不同地区的费率标准自定义分时计量报表的时段和费率种类，对全年的电能消耗进行分时段、分季节、分负荷的统计分析，同时生成报表和报告。
2、通信服务设备组件提供各设备之间数据传输，串口终端与TCP/IP网络的数据双向透明传输，提供串口转TCP/IP功能，兼容第三方设备且具有兼容性强，可方便与其它智能设备通讯的特点。
3、项目主要回路采用数字化框架断路器，除了传统三段式保护功能外还具有三遥、老化分析、断路器状态指示、故障预警及电能采集功能，配合智能配电系统实现监测、预警、控制、老化分析和故障诊断等应用。
4、多功能测量仪表是智能配电系统感知层的重要元件，本项目根据不同回路的重要程度、管理需求和使用频率选用相应的测量仪表。具体如下表所示：
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功能实现：
智能配电系统投入使用后可向物业运营部门提供完整的智能配电解决方案，提供设备运行状态监测，回路电能质量监控、电能消耗量和效率分析等功能供物业部门参考。
通过可视化界面提供小区10/0.4kV变配电单线图系统显示、各回路运行状态和电能质量显示、主要设备状态和运行参数显示、报警信息及事件记录信息显示、数据报表显示等功能。
能耗分析能提供多种形式的能耗数据统计，可按建筑统计、设备类型统计、时段能耗统计等，并提供便于观察的图形表现方式。
设备监控主要用于物业人员进行设备维护及资产管理，通过对设备绝缘性能、机械性能等的全方位监控和建模分析，定期向物业人员提供设备状态报告，供物业人员提前安排设备巡检计划和设备更换计划。
当系统出现断路器故障、综保装置动作，或者出现其它报警信号时，报警界面强制弹出，并根据故障等级发出相应的报警提示。系统自诊断功能可以根据报错信息确定故障部位，报警和闭锁故障元件，保证其它部分正常工作，降低故障影响范围，同时记录故障点和故障类型供电力维修人员调查并记录操作人员的重要操作。
结语：
目前智能配电系统在住宅项目中的应用还处于探索阶段，设计人员在进行此类工作时缺少相关规范和行业标准。同时智能配电系统的应用可减少物业运营成本，提高运维效率和质量，节约能源，从被动式运维变为主动管理，符合绿色建筑、节能建筑、环保建筑的发展趋势，是物联网、大数据等现代化技术发展的必然产物，因此智能配电系统的标准化、规模化应用势在必行。
参考文献：
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