王明單
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：配電房是配電網的關鍵節(jié)點，為了提高供電可靠性，滿足智能配電網的建設需求，*加快智能配電房建設。通過研究和開發(fā)智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對配電房狀態(tài)的*監(jiān)控和遠程運維，從而提高配電房的運行可靠性和運維水平。文章通過分析智能配電房監(jiān)控平臺、數(shù)據傳輸系統(tǒng)、智能監(jiān)控主機和物聯(lián)監(jiān)測*執(zhí)行子系統(tǒng)4大模板的構成*功能，闡述了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)的整體建設方案，對指導智能配電房的建設具有實際意義。
關鍵詞：智能配電房；運維管理；傳感器；智能配電網；物聯(lián)網
0 引言
配電房在配電網中承擔著傳輸、分配電能的重要任務，是連接配電網和用戶的重要組成部分。配電房的穩(wěn)定、可靠運行不僅直接影響配電網的運行可靠性，而且關系到用戶的用電質量。隨著智能配電網建設工作的深入開展，對配電房運行可靠性和信息化水平也提出了更高的要求。但是，目前配電房運維管理的水平相對較低，因此有必要在配電房中引進基于物聯(lián)網（IoT）、大數(shù)據、機器學習等新興技術的智能監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對配電房環(huán)境和設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，深入挖掘各種監(jiān)測數(shù)據的價值，降低配電房的運維成本，提高配電房的管理水平，從而更好地配合智能電網的建設。
1 配電房運維管理存在的問題
（1）配電房的環(huán)境監(jiān)控程度*監(jiān)控范圍不足，無法進行*的故障定位分析；
（2）配電房檢查主要依靠人工定期巡檢，不僅工作效率低，而且難以*時發(fā)現(xiàn)問題，存在巡檢盲區(qū)；
（3）配電房地域分布廣泛，內部有大量電氣設備，存在觸電、SF6中毒等風險，無法在存在人身安全威脅時發(fā)出警告；
（4）配電房的設備數(shù)量越來越多，功能日益復雜，對巡檢人員的數(shù)量和技能的要求越來越高，導致人力成本不斷增加；
（5）缺乏對設備狀態(tài)的實時*監(jiān)控和在線可視化資料的支撐，無法進行遠程操作，自動化水平難以提高；
（6）目前配電房的功能結構、設備條件、安全設置難以滿足微電網、分布式能源、充電樁等新興業(yè)務擴展的需求。
2 智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體建設方案
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對設備運行、環(huán)境、安防等狀態(tài)自主監(jiān)測的功能。同時，監(jiān)控系統(tǒng)可以基于對采集到的狀態(tài)信息進行深層次分析，從而實時、準確地反映設備運行狀態(tài)、環(huán)境和安防狀況，并且能夠識別、判斷異常狀態(tài)，依據事件的不同級別發(fā)出預警。此外，監(jiān)控系統(tǒng)通過聯(lián)動控制，可以實現(xiàn)對*定范圍內的環(huán)境變化、設備狀態(tài)改變、無授權操作等異常事件自動進行管控，防止事件升級惡化。對于超范圍的事件，*時發(fā)出警報，并對相關數(shù)據進行*分析，定位故障位置，生成維修策略，在減少人力成本的同時，保證配電房穩(wěn)定、可靠地運行。
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體上應該按照、可靠性、安全性、可擴展性原則，與各監(jiān)測執(zhí)行子系統(tǒng)、數(shù)據傳輸儲存系統(tǒng)、數(shù)據分析管理系統(tǒng)等具有信息流通交互的能力。以安全授權為前提，系統(tǒng)采用開放性結構和模塊化集成方式，設置多種硬件標準接口，支持功能模塊的靈活配置，在不影響系統(tǒng)原有功能的前提下，滿足系統(tǒng)功能升級的需求。其中，數(shù)據分級管理可以實現(xiàn)重要數(shù)據自動上傳云平臺，異常數(shù)據優(yōu)先處理，既保證數(shù)據的安全，又提高數(shù)據的分析效率。組成系統(tǒng)的硬件和軟件均符合行業(yè)應用的主流方向，結構設計滿足智能配電網未來發(fā)展需要。監(jiān)控系統(tǒng)整體方案如圖1所示。智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)主要包括智能配電房監(jiān)控平臺、數(shù)據傳輸系統(tǒng)、智能監(jiān)控主機（MTU）、各監(jiān)測*執(zhí)行子系統(tǒng)四大模塊。
圖1智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)總體方案圖
2.1智能配電房監(jiān)控平臺
智能配電房監(jiān)控平臺是*個基于IoT、云計算、大數(shù)據等前沿技術開發(fā)而來的IoT聯(lián)接管理平臺，具有彈性伸縮、智慧管理、安全可靠、數(shù)據共享的特點。
**，彈性伸縮。智能配電房監(jiān)控平臺簡化了各種復雜設備接口，使多種終端設備能夠快速接入，同時通過與移動終端進行無線連接，實現(xiàn)移動數(shù)據交互、靈活監(jiān)控，具有強大的開放能力，可以快速實現(xiàn)各種IoT功能應用。
*二，智慧管理。智能配電房監(jiān)控平臺是集智慧綜合監(jiān)測治理*重大突發(fā)事件預告預警于*體的智慧管理平臺，其利用大數(shù)據挖掘技術對所采集的設備和環(huán)境狀態(tài)數(shù)據進行系統(tǒng)分析，對配電房設備和環(huán)境狀態(tài)進行判斷，對異常狀況自動發(fā)出預警。針對*般異常事件，通過短信、App即時信息等方式通知相關負責人，并按照預設程序進行自動調節(jié)，維持設備和環(huán)境狀態(tài)穩(wěn)定；針對重大故障，同時通知相關負責人和主管領導，在按預定程序維持設備穩(wěn)定的同時，通過分析運行日志，定位故障位置，并給出維修策略。
*三，安全可靠。在設備安全方面，設備的操作*經過授權驗證，根據需要自動生成新設備的接入策略，并通過權限認證方可允許新設備接入。在數(shù)據安全方面，數(shù)據信息嚴格保密傳輸，根據保密協(xié)議和用途，確定不同人員對數(shù)據的不同操作權限，并將重要數(shù)據自動上傳至云平臺備份。
*四，數(shù)據共享。智能配電房監(jiān)控平臺提供多種API接口，能夠靈活對接4A系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、上層電網系統(tǒng)等數(shù)據平臺，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的綜合應用。
2.2數(shù)據傳輸系統(tǒng)
整個系統(tǒng)的數(shù)據傳輸包括傳感器、執(zhí)行子系統(tǒng)與MTU之間的信息傳輸以*MTU與智能配電房監(jiān)控平臺之間的數(shù)據通信。各傳感器將監(jiān)測到的各種數(shù)據通過無線、RS232/485異步傳輸?shù)确绞絺鬏數(shù)組TU，按IoT協(xié)議將數(shù)據轉換后，通過網絡交換機傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)內部的通信域中。由此，智能配電房監(jiān)控平臺可以在通信域中獲取數(shù)據，通過分析數(shù)據、顯示結果、反向通信，為管理終端提供數(shù)據服務。
2.3 MTU
MTU是智能配電房信息處理的*，主要由主機、備用電源管理系統(tǒng)、網絡硬盤錄像機（NVR）組成。監(jiān)控主機*方面基于IoT采用無線公網、光纖等多種通信方式與智能配電房監(jiān)控平臺通信，另*方面為智能配電房內各個傳感器*執(zhí)行控制元件提供網關，具備多路信息同時輸入輸出功能，實現(xiàn)配電房內狀態(tài)信息采集、傳輸以*各子單元間的聯(lián)動。備用電源系統(tǒng)負責整個智能配電房內相關子系統(tǒng)的電源管理，保證供電穩(wěn)定，并能在MTU、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)等重要系統(tǒng)失去外部電源時，*時投入供電，保證特定子系統(tǒng)持續(xù)正常工作。NVR配置大容量硬盤，支持對多路網絡視頻的存儲和回放，并可以通過光纖和無線網絡與智能配電房監(jiān)控平臺通信。
2.4物聯(lián)監(jiān)測*執(zhí)行子系統(tǒng)
物聯(lián)監(jiān)測*執(zhí)行子系統(tǒng)負責采集配電房設備運行和環(huán)境參數(shù)，并通過MTU將數(shù)據傳輸?shù)街悄芘潆姺勘O(jiān)控平臺，從而實現(xiàn)對配電房狀態(tài)的*智能化監(jiān)控，包括環(huán)境監(jiān)控、設備狀態(tài)監(jiān)測、安防*視頻子系統(tǒng)。
環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要由環(huán)境溫濕度、氧氣、臭氧、SF6、煙霧、水浸等傳感器組成，傳感器的監(jiān)測數(shù)據由MTU讀取，然后根據預設值，啟動風機、除濕機等執(zhí)行系統(tǒng)，使環(huán)境異常參數(shù)恢復正常，同時將環(huán)境參數(shù)上傳至智能配電房監(jiān)控平臺，對異常值發(fā)出報警。
設備狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)主要由變壓器進出線測溫、變壓器熱成像測溫、開關柜局放監(jiān)測等部分組成，測溫、熱成像、局部放電等傳感器將采集到的設備狀態(tài)數(shù)據通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺進行存儲、分析，并識別異常情況，然后通過聯(lián)動控制排除異常，定位故障，通知運維人員采取*措施。
安防子系統(tǒng)通過配電房內的紅外入侵探測器監(jiān)測安全狀況，并將實時監(jiān)測數(shù)據通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺，通過對數(shù)據、圖像分析識別安全狀況異常，對非法入侵發(fā)出聲光報警，并通知相應區(qū)域安全負責人。
視頻子系統(tǒng)通過安裝在配電房內的紅外球形攝像機監(jiān)控配電房內的安防和設備運行狀態(tài)，正常情況下對配電房內的狀態(tài)進行實時循環(huán)錄像，出現(xiàn)異常情況時進行實時抓拍，并將數(shù)據通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺儲存。此外，運維人員可以通過智能監(jiān)控平臺控制視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，對特定區(qū)域、儀表進行查看。
3 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
3.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。
3.2應用場所
適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV*以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。
3.3系統(tǒng)結構
3.4系統(tǒng)功能
3.4.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關故障、告警等信息。
3.4.2數(shù)據查詢
在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數(shù)據。
3.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
3.4.4運行報表
查詢配電室內設備的運行數(shù)據報表。
3.4.5實時告警
具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
3.4.6歷史事件查詢
能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
3.4.7用戶權限管理
設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼*操作權限。
3.4.8網絡拓撲圖
支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構。
3.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。
3.5系統(tǒng)硬件配置
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名稱 |
型號 |
圖片 |
功能 |
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系統(tǒng) |
ACREL-2000E |
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Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、母線*電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。 |
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智能通信管理機 |
Anet-2E4SM |
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通用網關，2路網口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。 |
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主機 |
Acrel-2000E/A |
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數(shù)據采集、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據采集到的設備數(shù)據或狀態(tài)聯(lián)動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。 |
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Acrel-2000E/B |
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參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。 |
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Acrel-2000E/M |
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參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。 |
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Acrel-2000E/G |
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參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝 |
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環(huán)境監(jiān)測硬件 |
RS-WS-NO1-8 |
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用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH |
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BRJ-307 |
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光電式煙霧傳感;電源正*（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點 |
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RS-SJ-N01R01-2 |
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接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點 |
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環(huán)境監(jiān)測硬件 |
T35-II-5.6 |
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風量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機變頻 |
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AT8002 |
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常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 |
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DS-2DC6120BY-A |
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視頻監(jiān)控 |
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ARTU-KJ8 |
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8路開關量輸入,8路繼電器輸出 |
4 結語
建設智能配電房是發(fā)展智能電網的重要組成部分。文章通過分析智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體建設方案，不僅向大眾展示了目前智能配電房的發(fā)展狀況，而且表明了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)對配電房的智能化升級改造具有至關重要的作用，這對未來智能配電房的建設具有重要的指導作用和參考價值。
參考文獻：
