李艷秋

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(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點，為了提高供電可靠性，滿足智能配電網(wǎng)的建設(shè)需求，必須加快智能配電房建設(shè)。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)的全面監(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(jù)傳輸系統(tǒng)、智能監(jiān)控主機和物聯(lián)監(jiān)測及執(zhí)行子系統(tǒng)4大模板的構(gòu)成及功能，闡述了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)的整體建設(shè)方案，對指導(dǎo)智能配電房的建設(shè)具有實際意義。

關(guān)鍵詞：智能配電房；運維管理；傳感器；智能配電網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)

0 引言

配電房在配電網(wǎng)中承擔(dān)著傳輸、分配電能的重要任務(wù)，是連接配電網(wǎng)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(wǎng)的運行可靠性，而且關(guān)系到用戶的用電質(zhì)量。隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)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(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)等新興技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對配電房環(huán)境和設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，深入挖掘各種監(jiān)測數(shù)據(jù)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(wǎng)的建設(shè)。

1 配電房運維管理存在的問題

（1）配電房的環(huán)境監(jiān)控程度及監(jiān)控范圍不足，無法進行有效的故障定位分析；

（2）配電房檢查主要依靠人工定期巡檢，不僅工作效率低，而且難以及時發(fā)現(xiàn)問題，存在巡檢盲區(qū)；

（3）配電房地域分布廣泛，內(nèi)部有大量電氣設(shè)備，存在觸電、SF6中毒等風(fēng)險，無法在存在人身安全威脅時發(fā)出警告；

（4）配電房的設(shè)備數(shù)量越來越多，功能日益復(fù)雜，對巡檢人員的數(shù)量和技能的要求越來越高，導(dǎo)致人力成本不斷增加；

（5）缺乏對設(shè)備狀態(tài)的實時有效監(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(jié)構(gòu)、設(shè)備條件、安全設(shè)置難以滿足微電網(wǎng)、分布式能源、充電樁等新興業(yè)務(wù)擴展的需求。

2 智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體建設(shè)方案

智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)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(shè)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(jù)事件的不同級別發(fā)出預(yù)警。此外，監(jiān)控系統(tǒng)通過聯(lián)動控制，可以實現(xiàn)對一定范圍內(nèi)的環(huán)境變化、設(shè)備狀態(tài)改變、無授權(quán)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，及時發(fā)出警報，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行全面分析，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(yīng)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(jù)傳輸儲存系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)等具有信息流通交互的能力。以安全授權(quán)為前提，系統(tǒng)采用開放性結(jié)構(gòu)和模塊化集成方式，設(shè)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(jù)分級管理可以實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)自動上傳云平臺，異常數(shù)據(jù)優(yōu)先處理，既保證數(shù)據(jù)的安全，又提高數(shù)據(jù)的分析效率。組成系統(tǒng)的硬件和軟件均符合行業(yè)應(yīng)用的主流方向，結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足智能配電網(wǎng)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(jù)傳輸系統(tǒng)、智能監(jiān)控主機（MTU）、各監(jiān)測及執(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)控平臺是一個基于IoT、云計算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)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(jù)共享的特點。

第一，彈性伸縮。智能配電房監(jiān)控平臺簡化了各種復(fù)雜設(shè)備接口，使多種終端設(shè)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(jù)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(yīng)用。

第二，智慧管理。智能配電房監(jiān)控平臺是集智慧綜合監(jiān)測治理及重大突發(fā)事件預(yù)告預(yù)警于一體的智慧管理平臺，其利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對所采集的設(shè)備和環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，對配電房設(shè)備和環(huán)境狀態(tài)進行判斷，對異常狀況自動發(fā)出預(yù)警。針對一般異常事件，通過短信、App即時信息等方式通知相關(guān)負責(zé)人，并按照預(yù)設(shè)程序進行自動調(diào)節(jié)，維持設(shè)備和環(huán)境狀態(tài)穩(wěn)定；針對重大故障，同時通知相關(guān)負責(zé)人和主管領(lǐng)導(dǎo)，在按預(yù)定程序維持設(shè)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。

第三，安全可靠。在設(shè)備安全方面，設(shè)備的操作必須經(jīng)過授權(quán)驗證，根據(jù)需要自動生成新設(shè)備的接入策略，并通過權(quán)限認證方可允許新設(shè)備接入。在數(shù)據(jù)安全方面，數(shù)據(jù)信息嚴格保密傳輸，根據(jù)保密協(xié)議和用途，確定不同人員對數(shù)據(jù)的不同操作權(quán)限，并將重要數(shù)據(jù)自動上傳至云平臺備份。

第四，數(shù)據(jù)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(wǎng)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。

2.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸包括傳感器、執(zhí)行子系統(tǒng)與MTU之間的信息傳輸以及MTU與智能配電房監(jiān)控平臺之間的數(shù)據(jù)通信。各傳感器將監(jiān)測到的各種數(shù)據(jù)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(jù)轉(zhuǎn)換后，通過網(wǎng)絡(luò)交換機傳輸?shù)?a href="http://qiaming.cn/v/tag/4675/" target="_blank">電力系統(tǒng)內(nèi)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(jù)，通過分析數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果、反向通信，為管理終端提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.3 MTU

MTU是智能配電房信息處理的中樞，主要由主機、備用電源管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機（NVR）組成。監(jiān)控主機一方面基于IoT采用無線公網(wǎng)、光纖等多種通信方式與智能配電房監(jiān)控平臺通信，另一方面為智能配電房內(nèi)各個傳感器及執(zhí)行控制元件提供網(wǎng)關(guān)，具備多路信息同時輸入輸出功能，實現(xiàn)配電房內(nèi)狀態(tài)信息采集、傳輸以及各子單元間的聯(lián)動。備用電源系統(tǒng)負責(zé)整個智能配電房內(nèi)相關(guān)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，及時投入供電，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(wǎng)絡(luò)視頻的存儲和回放，并可以通過光纖和無線網(wǎng)絡(luò)與智能配電房監(jiān)控平臺通信。

2.4物聯(lián)監(jiān)測及執(zhí)行子系統(tǒng)

物聯(lián)監(jiān)測及執(zhí)行子系統(tǒng)負責(zé)采集配電房設(shè)備運行和環(huán)境參數(shù)，并通過MTU將數(shù)據(jù)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)的全面智能化監(jiān)控，包括環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、安防及視頻子系統(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(jù)由MTU讀取，然后根據(jù)預(yù)設(shè)值，啟動風(fēng)機、除濕機等執(zhí)行系統(tǒng)，使環(huán)境異常參數(shù)恢復(fù)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(shè)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(guān)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(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)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，通知運維人員采取有效措施。

安防子系統(tǒng)通過配電房內(nèi)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(jù)通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺，通過對數(shù)據(jù)、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(yīng)區(qū)域安全負責(zé)人。

視頻子系統(tǒng)通過安裝在配電房內(nèi)的紅外球形攝像機監(jiān)控配電房內(nèi)的安防和設(shè)備運行狀態(tài)，正常情況下對配電房內(nèi)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(jù)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(diào)、除濕機、風(fēng)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(yīng)用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實時監(jiān)測

能夠顯示配電室設(shè)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(guān)故障、告警等信息。

3.4.2數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

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(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表。

3.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸?、有害氣體、設(shè)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?qū)Ξa(chǎn)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(quán)限管理

設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

3.4.8網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.4.9遙控功能

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4 結(jié)語

建設(shè)智能配電房是發(fā)展智能電網(wǎng)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(shè)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(guān)重要的作用，這對未來智能配電房的建設(shè)具有重要的指導(dǎo)作用和參考價值。

參考文獻：

（1）韓鵬.城市智能配電通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)方案研究[D].濟南:山東大學(xué),2018.

（2）張敏,方健,尹曠,楊帆,林翔,何嘉興.智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)研究.

（3）安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

審核編輯 黃宇