抽水蓄能电站工程基建施工用电智能管控技术应用_王凯.pdf

第39卷 第6期2023年6月电网与清洁能源Power System and Clean EnergyVol.39No.6Jun.2023清洁能源Clean Energy基金项目：国家电网有限公司科技项目（SGXYLN00AZJS2000042）；河南洛宁抽水蓄能电站施工用电智能管控系统研究与应用服务项目（SGXY-2020F02-2-88）。Project Supported by Science and Technology Project of SGCC（SGXYLN00AZJS2000042）；Project of Research and ApplicationService on the Intelligent Control System for Electricity Use in theConstruction of Luoning Pumped Storage Power Station（SGXY-2020F02-2-88）.ABSTRACT：The safety management of the power consumptioncontrol for the construction of the pumped storage power station isa complex systematic project.Violation of the related power useregulations and rules seriously affects the production and operationof the power station，and threatens the safety of people and property.The current power use in the construction site is characterized bymultiple points，wide coverage，long lines，and scattered workingsurfaces，making it difficult to manage the safety of temporaryelectricity use.In addition，there are common safety issues such asunlocked internal doors of distribution boxes，multiple machineswith one switch，high load of distribution equipment，and non-standard grounding，which bring many hidden dangers to the safetyof the on-site construction electricity use.Therefore，this paperuses intelligent technology to develop an intelligent control systemand intelligent distribution equipment for construction electricity torealize the safe management of the on-site construction electricityand intelligent transformation of traditional distribution boxes onsite.The developed equipment was applied in Luoning PowerStation and the results show that the equipment can effectivelyreduce or prevent the occurrence of temporary power safetyaccidents.KEY WORDS：construction electricity；intelligent controltechnology；pumped storage；intelligent distribution box；powermonitoring摘要：抽水蓄能电站基建用电安全管理是一项复杂的系统工程，违章、违规用电会严重影响电站的生产运行，以及威胁人身和财产安全。基建现场当前施工用电面临点多、面广、线长及作业面较为分散等特点，临时用电的安全管理难度较大；在建设过程中普遍存在配电箱内门未锁、一闸多机、配电设备负荷过高、接地不规范等安全通病，给现场施工用电安全带来诸多隐患。该文采用智能化技术手段，研制了施工用电智能管控系统及智能配电设备，实现对现场施工用电的安全管理和现场传统配电箱的智能化改造。将该智能配电设备应用于洛宁电站的效果显示，该设备可有效防止或减少临时用电安全事故发生。关键词：施工用电；智能管控技术；抽水蓄能；智能配电箱；电力监测抽水蓄能电站工程具有工程建设规模大、周期较长、作业分布较广、建设环境复杂等特点，工程建设现场的安全生产管理是保证工程建设优质推进的关键，其中临时用电安全隐患是施工现场最主要的隐患之一。临时用电安全隐患极易造成人身触电伤亡、电气设备损坏和电气火灾等恶性事故，所以是潜在危险最多的重大危险源1。现场临时用电安全一直是管理的重、难点问题：配电箱分布较广，临时施工用电较多且频繁，配电箱接线和选线不规范、接地与防雷不规范，配电箱私接乱拉超负荷运行，以及现场工人安全意识薄弱等情形比比皆是。因此，现场用电安全隐患极大，严重威胁生命及财产安全，迫切需要通过新的技术手段来提高现场临时用电的安全管理效果。物联网是把所有物品通过信息传感设备与互联文章编号：1674-3814（2023）06-0144-07中图分类号：TM594文献标志码：A抽水蓄能电站工程基建施工用电智能管控技术应用王凯1，王洋2，杜鹏2，徐龙土2，王小兵2，曾降龙2，徐晨辉2（1.国网新源控股有限公司，北京100032；2.河南洛宁抽水蓄能有限公司，河南 洛宁471799）Application of Intelligent Electricity Control Technology in the Construction ofthe Pumped Storage Power StationWANG Kai1，WANG Yang2，DU Peng2，XU Longtu2，WANG Xiaobing2，ZENG Jianglong2，XU Chenhui2（1.StateGridXinyuanCompanyLtd.，Beijing100032，China；2.HenanLuoningPumpedStorageCo.，Ltd.，Luoning471799，Henan，China）第39卷第6期电网与清洁能源清洁能源Clean Energy网连接起来进行信息交换和通信，即物物相连、物物相息，以实现智能化识别、管理的技术2。随着物联网与人工智能技术的发展，为电气设备的状态监测提供了新的思路及技术可行性3-5。现代信息技术与传统业务的融合已是企业管理创新、提升的主要手段；基于物联网、移动应用、5G 等信息技术实现智能化施工用电管理已成必然，对保障安全生产和生命财产，推动用电安全管理的科学化、规范化，以及提升现场安全用电管控水平具有重要意义。1施工现场临时用电通病及管理难题1.1用电设备私接乱拉在现场使用配电箱的过程中，私拉乱接现象是最常出现的违章行为。在本就管理不严格的 3 级配电箱中，附近施工人员为了干活方便，随意将自用设备接入其中，少则 1 带 2，多则 1 带 4、1 带 5，虽然大家的出发点都是好的，为尽早完工，努力节省时间抢工期，却给现场施工造成了严重的安全隐患，血淋淋的相关事故反复发生，为避免此类事件，就需在配电箱日常巡检及箱门使用方面尤为重视。1.2配电箱内门常开在施工用电管理过程中，针对配电箱箱门的管理一直是一项难题，出于配电箱的临时性、频繁性的使用特点，造成多数时间箱门不锁、大敞四开的状态，特别是其内门经常处于虚关状态，对施工用电管理带来极大的安全隐患，并对人员安全与火灾隐患等方面的管理提出了更高的要求。1.3紧急断电耗时耗力在现场施工作业过程中，常见因设备故障、电路故障或其他不可抗力因素而进行紧急断电的操作。施工临时用电管理遇此类问题，或从源头截流断电，或对每个配电设备都进行 1 遍手动断电，不仅费时、费力，更重要的是，在真正出现紧急情况或安全隐患时，这种传统拉闸断电的方式极易因处理不当或不及时而造成人员伤害、财产损失。1.4超负荷使用施工现场临时用电具有临时性、危险性、复杂性等非常明显的特点6。配电箱内超负荷接电在施工现场属于普遍性问题，一闸多接更是常有发生。现场用电人员为了方便、快捷，往往就近取电，不考虑配电箱是否已满负荷运转，是否已经接了足够多的设备，造成现场超负荷使用的案例比比皆是，由此所引发的火灾事故较多，均因用电人员不规范用电、管理人员无有效管控手段和监控措施导致。1.5设备漏电不能监测随着工作面的不断延伸拓展，各类供电线路、电气设备的增加和移动，使用电量变化大、施工位置变化频繁；而设备流动位置不确定，且环境差、危险性大，使整个供电系统的结构变得复杂、多变7。有些配电箱中电线、电缆的绝缘层已老化破损，配电箱内开关元器件污损严重，设备漏电情况未及时检查、反馈，导致因漏电而产生用电事故。1.6用电安全巡检不到位有些施工单位在临时用电工程施工时，对接地电阻、绝缘电阻、漏电断路器等检查项目未做必要的检查8，造成设备处于隐患状态而极易引发事故。日常巡检是避免发生事故的必要条件，但现阶段的巡检只是形式检查，无法确保人员真正到位及真正开箱检查，因缺乏技术手段对其进行有效监管，故施工安全管控的难度较大。2施工用电智能管控系统建设需求随着国民经济的快速发展，社会对安全、高效的用电需求日益提高，为适应新时代的要求，国家电网加大对配电网建设的投入，将更多新技术和新方法应用于配电网的智能化建设，并一步步深入到电厂、变电站和配电房，甚至小到配电箱的智能化9。传统的诊断方式往往非常复杂、繁琐，使用的设备也比较陈旧，出错率较高；而利用智能化技术，能够找出问题的根源，提升检测的成功率和故障的排除率10。为解决抽水蓄能电站工程基建作业现场临时用电的安全管理难题，以及实现对配电设备的远程防护和状态监测，需要设计一种能够对配电箱内的运行参数及环境数据进行实时监测，以及对配电设备进行远程开合闸控制的智能化施工用电配电箱及在线监测系统。其需求主要体现以下几点：1）研发一种能够有效进行远程开合闸控制及在线监测的智能化施工用电配电箱。2）研发一种基于现场传统配电设备，进行升级改造的配电监测箱，实现实时监测。3）建立一套配电设备智能监测系统，可实时监测现场配电设备信息，实现对配电箱的远程控制，145清洁能源Clean Energy以及高效管理临时用电设备的巡检工作。3基于物联网的智能配电硬件设计3.1智能配电箱传统的配电箱主要用于用电设备的控制、配电，以及保护线路的过载、短路、漏电11，但用电管理人员无法对其进行良好的操作与在线监控。如图 1所示，智能配电箱主要由箱体、智能断路器、显示终端、数据采集装置、控制电路板、通信模块等组成。智能配电设备的内部结构如图 2 所示。图1智能配电设备外观Fig.1Appearance of the intelligent powerdistribution equipment图2智能配电设备内部结构Fig.2Internal structure of the intelligentdistribution equipment全智能配电箱与电力安全监测箱之间的主要区别在于远程控制方面：全智能配电箱的内部采用了新型的智能断路器，能够在线自动监测、远程控制