淺談智能配電房監(jiān)控技術(shù)在一體式子站系統(tǒng)中的研究應(yīng)用
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：目前在中壓配電網(wǎng)中，配電房數(shù)量多且分散、運(yùn)維人員數(shù)量有限、人力巡檢存在盲區(qū)，造成部分安全隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及消 除，導(dǎo)致安全問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。因此，智能配電房監(jiān)控技術(shù)的研究有利于智能配電房相關(guān)的理論與應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展。本文就智能配電房 監(jiān)控技術(shù)的研究現(xiàn)狀、系統(tǒng)架構(gòu)與功能實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容展開(kāi),具體闡述了智能配電房在環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控及安全防范方面的組成及實(shí)現(xiàn)方式，為智能配電房的規(guī)范建設(shè)提供指導(dǎo)方向。
關(guān)鍵詞：智能配電房；系統(tǒng)架構(gòu)；監(jiān)控技術(shù)
0 引言
配電房作為城市配電網(wǎng)系統(tǒng)的末端是電力傳輸與分 配的重要場(chǎng)所，現(xiàn)階段一些配電房環(huán)境過(guò)熱、溫濕度變化 過(guò)高、雨水滲入、塵埃聚集以及野生小動(dòng)物干涉等因素導(dǎo)致配電房設(shè)備跳閘，影響用戶(hù)正常的用電。并且由于缺乏相應(yīng)的檢測(cè)手段、運(yùn)維人員數(shù)量有限、傳統(tǒng)的人力巡檢存在盲區(qū)，造成部分安全隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及消除。因此，對(duì)于智能配電房監(jiān)控技術(shù)的研究有著十分重要的意義。
1 智能配電房國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
配電房對(duì)于電力系統(tǒng)的重要性不言而喻，現(xiàn)階段對(duì)眾多配電房的運(yùn)維管理存在一定的難度。因此對(duì)于如何監(jiān)控配電房，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者都進(jìn)行了一系列的研究，并且取得了一定的成果。綜合而言，國(guó)外對(duì)于配電房相關(guān)內(nèi)容的研究起步早、周期長(zhǎng)、技術(shù)理論較為完善等諸多因素，相關(guān)研究成果遠(yuǎn)高于現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的水平。目 前，國(guó)外通過(guò)對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的綜合利用，例如電子信息技 術(shù)、通信技術(shù)等，已經(jīng)建設(shè)出功能較為完善的、滿(mǎn)足配電房 遠(yuǎn)程監(jiān)控使用的系統(tǒng)，對(duì)于社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的提升起到了明顯的促進(jìn)作用。
1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)大力開(kāi)展智能配電房的研究及試點(diǎn)建設(shè)工作，如廣州江夏村智能配電房和深圳 南山區(qū)的智能電房示范項(xiàng)目。
①?gòu)V州供電局在江夏村建設(shè)了一座智能配電房，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，運(yùn)行人員可以通過(guò) APP 和電腦后臺(tái)對(duì)電房設(shè)備進(jìn)行巡視， 實(shí)時(shí)性、便捷度、智能化程度高，解放了人力，工作效率大幅提升。該智能配電房還能監(jiān)測(cè)電房運(yùn)行環(huán)境，避 免由于水淹導(dǎo)致設(shè)備報(bào)廢而造成的長(zhǎng)時(shí)間停電。
②深圳南山供電局在南山區(qū)試點(diǎn)建設(shè)了14個(gè)智能配電房，由一體化終端、綜合管理系統(tǒng)以及移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成，其中一體化終端設(shè)在配電房，全景監(jiān)測(cè)溫濕度、水浸、安防門(mén)禁等環(huán)境情況，以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，一體化終端可接收到10余種監(jiān)控設(shè)備的信息。這些設(shè)備安裝在配電房的關(guān)鍵部位，比如電氣量數(shù)據(jù)傳感器可以監(jiān)測(cè)房?jī)?nèi)的電氣量，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜室的氣體傳感器可以監(jiān)測(cè)六氟化硫氣體，變壓器區(qū)、開(kāi)關(guān)柜室等關(guān)鍵出入口則通過(guò)數(shù)字?jǐn)z像頭保障安防。
2 基于一體式子站系統(tǒng)的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
基于一體式子站系統(tǒng)的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要分為三層，分別為主站層、通信信道層以及采集設(shè) 備層，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)這三層結(jié)構(gòu)相互配合以實(shí)現(xiàn)對(duì)于 智能配電房各方面相關(guān)因素的全方位監(jiān)控。
2.1 主站層
主站層是一個(gè)由軟硬件共同構(gòu)成的計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其也是智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)的信息管理核心結(jié)構(gòu)。通過(guò)相關(guān)技術(shù)設(shè)備，主站層可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸與處理。除此之外，主站層也在分析視頻與圖 像信息、故障信息、報(bào)警信息，并且進(jìn)行與其他系統(tǒng)間的實(shí)際信息交互。
2.2 通信信道層
通信信道層是利用各種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信通道實(shí)現(xiàn)主站層與終端之間的信息交互的結(jié)構(gòu)，是主 站層和采集設(shè)備層的關(guān)鍵樞紐。當(dāng)前智能配電房監(jiān)管系統(tǒng) 在通信信道層結(jié)構(gòu)的布置上，通常會(huì)結(jié)合具體智能配電房 的實(shí)際情況，在保證真實(shí)性的基礎(chǔ)之上，綜合考慮布置方案，通過(guò)對(duì)光纖專(zhuān)網(wǎng)、GPRS、4G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的配合選用，實(shí)現(xiàn)智能配電房運(yùn)行可靠性及經(jīng)濟(jì)性的目的。
2.3 采集設(shè)備層
采集設(shè)備層設(shè)備種類(lèi)眾多，主要包括視頻攝像機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、軌道機(jī)器人模塊等。采集設(shè)備是智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的重要一環(huán)，其利用通信信道實(shí)現(xiàn)與主站層之間的信息實(shí)交互，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于智能配電房實(shí)時(shí)狀態(tài)的信息上傳以及接受主站層所發(fā)送的各種參數(shù)信息。如圖1。
3 基于一體式子站系統(tǒng)的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，以傳統(tǒng)配電 房結(jié)構(gòu)為參考，通過(guò)對(duì)于智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，同時(shí)綜合布局應(yīng)用各種類(lèi)型傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)以及各種監(jiān)測(cè) 設(shè)備等現(xiàn)代化成果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電房各項(xiàng)相關(guān)因素的監(jiān)控。
3.1 實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控功能
環(huán)境監(jiān)測(cè)是智能配電房組成的重要部分。智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)利用其所設(shè)置的相關(guān)技術(shù)設(shè)備，對(duì)于設(shè)備環(huán)境的相關(guān)的信息例如溫度、濕度、電 壓、關(guān)鍵接頭處溫度等信息的實(shí)時(shí)采集,并將信息傳送至主站層數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)主站層進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以推斷當(dāng)前環(huán)境是否處于設(shè)定閾值區(qū)域，從而推斷是否需要打開(kāi)排風(fēng)扇、抽水泵的設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備環(huán)境因素的控制。
3.2 實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)攝像頭、存儲(chǔ)元件等等多種技術(shù)手段,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控智能配電房狀況，是保障智能配電房正常工作狀態(tài)的重要途徑。智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的視頻監(jiān)控功能可遠(yuǎn)程對(duì)于攝像機(jī)進(jìn)行控制，從而可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性采集特定對(duì)象的實(shí)時(shí)信息，并且該功能可以存儲(chǔ)相關(guān)錄像，以便根據(jù)后續(xù)工作需要進(jìn)行讀取使用。同時(shí)，在人員進(jìn)入、火災(zāi)以及內(nèi)部設(shè)備安全等問(wèn)題上，視頻監(jiān)控功能也可以對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。
3.3 實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)管理功能
對(duì)于智能配電房的設(shè)備監(jiān)測(cè)管理主要包括兩方面：
其一是對(duì)智能配電房設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)：設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋“智能配電房設(shè)備與環(huán)境可視化全景監(jiān)控”、“多源數(shù)據(jù)辨識(shí)情況可視化展示”、“典型配電環(huán)境的智能巡檢”等功能，運(yùn)用靜態(tài)數(shù)據(jù)展示模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示模型和異常預(yù)警展示模型滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境及安防監(jiān)測(cè)、電氣負(fù)荷監(jiān)測(cè)、重過(guò)載監(jiān)測(cè)分析、三相不平衡監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)預(yù)警等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入、集中監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全等需求。
其二是對(duì)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行管理控制：如照明設(shè)備、風(fēng)機(jī)以及水泵的開(kāi)斷。當(dāng)智能配電房?jī)?nèi)部光線(xiàn)不足時(shí)，即 可通過(guò)對(duì)于照明系統(tǒng)的控制，補(bǔ)充室內(nèi)光線(xiàn)以協(xié)助攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能；而當(dāng)智能配電房?jī)?nèi)所設(shè)置的溫濕度探測(cè)器所探測(cè)的信號(hào)超出設(shè)定閾值時(shí)，即可通過(guò)遠(yuǎn)程管理風(fēng) 機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電房室內(nèi)濕度、溫度等因素的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；對(duì)于水泵的控制值基于浸水探測(cè)器所返回的信號(hào)。
3.4 實(shí)現(xiàn)安全防范功能
安全防范功能在該系統(tǒng)中主要包括人員進(jìn)出監(jiān)測(cè)以及消防報(bào)警兩方面。對(duì)于人員進(jìn)出可以通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的門(mén)禁系統(tǒng)對(duì)工作人員的進(jìn)出實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)結(jié)合視頻監(jiān)控功能，可實(shí)現(xiàn)在人員以非正常進(jìn)入方式進(jìn)入智能配電房后及時(shí)報(bào)警，從而防范非法進(jìn)入、破壞配電房設(shè)備設(shè)施；而消防報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)則在于通過(guò)傳感器技術(shù)等相關(guān)技術(shù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的火災(zāi)環(huán)境的跟蹤 監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)顯示具體狀況與報(bào)警信息，在初級(jí)階段實(shí)現(xiàn)對(duì)于火災(zāi)隱患的及時(shí)控制，盡可能使造成的損失降低。
4 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型
4.1簡(jiǎn)介
安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實(shí)際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運(yùn)行監(jiān)控、母線(xiàn)測(cè)溫監(jiān)測(cè)、電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門(mén)禁、燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等功能。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境優(yōu)化，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過(guò)高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。
4.2系統(tǒng)功能
4.2.1 通信管理
安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對(duì)整個(gè)配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
4.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。
4.2.3 數(shù)據(jù)查詢(xún)
在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
4.2.4曲線(xiàn)查詢(xún)
在曲線(xiàn)查詢(xún)界面，可以直接查看遙測(cè)參量曲線(xiàn)，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線(xiàn)。
4.2.5運(yùn)行報(bào)表
查詢(xún)配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表，包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和查詢(xún)報(bào)表等。
4.2.6實(shí)時(shí)告警
安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸取⒂泻怏w、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：
4.2.7 歷史事件查詢(xún)
安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
4.2.8 用戶(hù)權(quán)限管理
為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。
4.2.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。可在線(xiàn)診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
4.2.10遙控操作
安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。4.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)推薦配置選型
5 總結(jié)
基于一體式子站系統(tǒng)的智能配電房監(jiān)控 系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)于智能配電房相關(guān)因素的監(jiān)控，確保了智能配電房的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于檢修維護(hù)人員日常檢修維護(hù)工作的替代，能夠減少電力行業(yè)在智能配電房上的投入成本，對(duì)于電力行業(yè)發(fā)展而言具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
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[3]安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版
作者簡(jiǎn)介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電
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