韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：配電室智能監控系統可以運用計算機技術(shù)將配電工程的各個(gè)環(huán)節有機結合起來(lái)，全面控制配電系統工作狀態(tài)，科學(xué)測量系統工作信息，提高配電工作的可靠性與安全性，確保電力系統順利運行。通過(guò)部署設計智能監控系統，可以遠程監控配電室工作狀態(tài)，提高配電網(wǎng)工作的信息化與自動(dòng)化程度，明確系統工作需求，及時(shí)發(fā)現系統工作以外狀況，提高系統工作效率。文章主要闡述了配電室智能監控系統的設計與實(shí)踐方案。

關(guān)鍵詞：配電室智能監控系統；功能設計；實(shí)踐意義

0 引言

作為電力系統的基礎設施，配電室工作的穩定性具有重要意義。人工管理方式錯誤率較高、實(shí)時(shí)性較差，影響了配電網(wǎng)絡(luò )的作用。因此，運用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)等方式監控配電室是電力部門(mén)發(fā)展的關(guān)鍵所在，需要增大研究強度，做好軟件開(kāi)發(fā)工作，為電力系統正常運行提供強有力保障。

1 配電室智能監控系統設計與實(shí)踐意義

1. 配電室管理的信息化程度不高，仍然使用人工的方式進(jìn)行管理。人員對于專(zhuān)業(yè)的新設備、新技術(shù)、新結構特征掌握不足，處理水平差，消耗時(shí)間較長(cháng)，難以準確定位系統故障，影響了故障排查質(zhì)量。

2. 配電室中的電力設備種類(lèi)較多，連接線(xiàn)路錯綜復雜，需要使用大量的人力、物力完成管理任務(wù)。

3. 配電室所在地理位置比較分散，多位于較為偏僻的地區，增加了管理與監控配電室的難度，影響了電力系統的管理工作水平。

設計低壓配電室智能監控系統具有重要意義。

1. 可以提高電力管理效率與管理質(zhì)量，滿(mǎn)足電力管理工作的基本資源需求。配電室是電力系統中的基礎性設備，對于系統正常穩定運行具有重要意義。遠程監控系統工作狀況可以準確定位故障發(fā)生位置，掌握配電室實(shí)時(shí)運行狀況，有利于提高電力管理水平。

2. 配電室智能監控系統可以排除設備維護與檢修過(guò)程中存在的安全隱患。電力設備檢測工作的危險程度較高，容易發(fā)生重大安全事故，從而導致嚴重的經(jīng)濟損失與人員傷亡狀況。配電室智能監控系統可以減少檢修工作量，排除安全隱患，提高電力系統檢修工作效率與工作質(zhì)量。

3. 提高電力系統的信息化程度，符合當前電網(wǎng)建設的發(fā)展方向。配電室智能監控系統給區域電網(wǎng)建設提供了有效技術(shù)保障，對于國家電網(wǎng)的平安發(fā)展具有重要意義。

2 配電室智能監控系統總體設計

2.1系統組成

在進(jìn)行配電室智能監控系統的設計過(guò)程中，實(shí)現監控智能化需要以通訊網(wǎng)絡(luò )為核心，對配電室的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并將信息傳遞至控制室以便根據實(shí)際情況調整。其中，通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)作為配電室智能監控系統的主要通訊操控系統，能夠適應配電室各個(gè)組件的工作需要，滿(mǎn)足不同領(lǐng)域的需求。

綜上，由通訊網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行信息數據傳遞，使得系統輸入輸出設備能夠將數據傳遞至控制鏈中的主站，主站將其傳遞至各個(gè)分站，細化到不同功能模塊，該控制系統的工作流程清晰，工作效率較高，能夠保障信息數據的傳遞質(zhì)量。此外，在對配電室智能監控系統進(jìn)行設計過(guò)程中，幫助工作人員了解該智能監控系統的設計結構與功能，通過(guò)配電室的應用場(chǎng)所明確其工作需求，來(lái)進(jìn)行智能監控系統的設計，提高該監控系統的應用價(jià)值。

2.2軟件設計

在完成配電室智能監控系統的結構設計后，分析該系統的整體運行狀況，該系統的結構組成較為復雜，包含模塊與功能較多，各個(gè)組成部分之間聯(lián)系緊密，在該智能監控系統運行過(guò)程中，需要對每一模塊的運行狀況進(jìn)行分析，來(lái)得到系統整體運行數據分析報告。當前對該監控系統進(jìn)行檢測的方式為定期檢測或將輸入輸出設備所傳遞的數據進(jìn)行總結分析，來(lái)達到對該智能監控系統的整體運行狀況的了解，若配電室出現異常，可自動(dòng)報警，工作人員根據報警定位信息迅速到達現場(chǎng)維修，保障配電室運行效率。

2.3硬件設計

針對配電室智能監控系統設計中的硬件設計部分，需要分析各個(gè)硬件的組成，本文主要針對內核、直流模擬量采集、交流模擬量采集進(jìn)行分析。

內核決定智能監控系統運行的穩定性，內核包含眾多功能，選擇用于計量的電子芯片，對配電室供電配電狀況進(jìn)行計量，同時(shí)對產(chǎn)生的數據信息進(jìn)行記錄處理。

直流模擬量是指緩慢變化的連續量，直流模擬量采集是利用通訊網(wǎng)絡(luò )將電路運行中產(chǎn)生的多個(gè)節點(diǎn)的模擬數據轉化為數字信號傳遞至主機中，能夠對配電室智能監控系統的整體運行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，提高系統運行的穩定性與數據傳遞質(zhì)量。

交流模擬是指周期性變化的模擬量，交流模擬量采集系統能夠對配電室多項運行參數進(jìn)行監測，例如電壓、電流、頻率、功率等。通過(guò)檢測得到的數據進(jìn)行總結分析，分析出當前配電室智能監控系統運行方案中存在的不足并進(jìn)行優(yōu)化調整，保障系統穩定運行。

3 配電室智能監控系統技術(shù)與理論體系分析

3.1以太網(wǎng)通信技術(shù)與理論分析

配電室智能監控系統屬于分布式系統，包括多個(gè)功能模塊，各個(gè)模塊之間可以通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送與接收數據信息。以太網(wǎng)是當前使用*為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，主要包括總線(xiàn)型以太網(wǎng)、星型以太網(wǎng)等。以太網(wǎng)將CSMA/CD作為基礎訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議，有效解決了網(wǎng)絡(luò )傳輸介質(zhì)的沖突性問(wèn)題，提高了網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路訪(fǎng)問(wèn)的有序性與數據傳輸質(zhì)量。以太網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現多臺計算機與服務(wù)器互聯(lián)的目標，提高數據共享效率。

3.2信息化建設相關(guān)技術(shù)

信息技術(shù)在配電室智能監控系統項目中發(fā)揮著(zhù)重要作用。其中，基于UML的建模技術(shù)屬于面向對象的建模技術(shù)，提供了完整的標記與定義方法，展現出了軟件系統的建模過(guò)程，提高了軟件項目開(kāi)發(fā)的工作效率與工作質(zhì)量。UML在軟件系統開(kāi)發(fā)中具有重要應用，可以給復雜軟件系統提供技術(shù)支撐。

4 配電室智能監控系統的功能設計

4.1配電室智能監控系統的設計原則

配電室智能監控系統的工作環(huán)境比較特殊，需要在設計過(guò)程中遵循以下原則。

1. 需要提高系統的工作效率。配電室的工作效率對于電力系統的正常運行具有決定性意義。智能監控系統不能影響配電室的正常運轉，使得配電室原計劃正常工作。

2. 需要遵循可靠性原則。配電室工作對于可靠性的要求較高。智能監控系統需要監控電力系統設備的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出故障警告信息，自動(dòng)尋找故障發(fā)生位置，有效應對外界環(huán)境因素變化。

3. 需要遵循兼容性原則。電力系統基礎設施種類(lèi)較多。智能監控系統需要具備較高的兼容性，順應未來(lái)工作發(fā)展趨勢。在向系統添加設備時(shí)，不能對系統做出較大改動(dòng)。

（4）需要遵循模塊性原則。詳細分析系統功能，模塊化設計系統工作，降低各個(gè)功能模塊之間的耦合性，降低后期維護工作的復雜程度。

4.2系統總體框架設計

4.2.1硬件部署模塊

該模塊包括電力基礎性設施及傳感器設備。電力基礎設施主要包括高壓配電室、低壓配電室中的硬件設施。傳感器設備可以提高電力基礎設備的互聯(lián)程度，獲得設備各項指標參數，如電壓、電流、溫度等。

4.2.2現場(chǎng)監控模塊

現場(chǎng)監控模塊可以搜集傳感器中電力設備的運行信息，將其傳輸到網(wǎng)絡(luò )通信系統中，將信息交給系統管理模塊處理，提高系統通信效率。

4.2.3網(wǎng)絡(luò )通信模塊

網(wǎng)絡(luò )通信模塊中有較多以太網(wǎng)接口芯片、網(wǎng)絡(luò )接頭、集線(xiàn)器等設備，可以傳輸電力設備中的監控數據信息，將其反饋給單片機。

4.2.4系統管理模塊

系統管理模塊主要安裝在中心服務(wù)器及管理PC機上，主要包括服務(wù)器模塊、客戶(hù)端模塊及后臺數據庫等信息。服務(wù)器是系統管理模塊的核心，也是操縱后臺數據庫的關(guān)鍵所在?？蛻?hù)端模塊可以給管理人員提供可視化的管理數據信息，將管理人員的請求發(fā)送給服務(wù)器，在后臺顯示系統運行狀態(tài)。

4.3系統功能層次設計

配電室智能監控系統主要包括4個(gè)功能模塊，需要在設計過(guò)程中確定硬件設備型號、模塊內部框架結構、基本業(yè)務(wù)流程等信息。

4.3.1系統硬件部署情況

硬件部署模塊工作內容主要是部署測量傳感器信息、處理搜集到的信息等。

1. 需要設置交流數據采集電路。在測量交流電壓及電流數值時(shí)，需要保證二者數值不存在時(shí)間差，減少測量誤差。

2. 需要設置溫度測量電路。為了測量電力系統所在環(huán)境的溫度，可以將數字式溫度傳感儀作為主要檢測設備，在工作時(shí)間給系統提供工作電源。傳感器可以將搜集到的溫度數據信息轉變成為計算機可以直接處理的數字信號信息，無(wú)需額外參數即可加以計算。

（3）需要設置功率數據測量電路，將變壓器的頻率參數轉化成系統工作的功率參數。

4.3.2現場(chǎng)監控現場(chǎng)

監控是配電室智能監控系統的核心部分，承擔著(zhù)原始數據轉換任務(wù)，可以將轉換后的數據信息交給網(wǎng)絡(luò )通信中心，需要計算電流及電壓的有效值、系統工作效率等數值，給系統分析數據提供有效支撐，提高系統配電工作的可靠性與有效性。

4.3.3網(wǎng)絡(luò )通信

網(wǎng)絡(luò )通信過(guò)程可以將處理后的數據信息傳輸給服務(wù)器，需要在單片機內實(shí)現通信的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議信息。

4.3.4系統管理

根據響應方式進(jìn)行功能劃分，可以將管理服務(wù)器分為以下幾個(gè)功能。①數據庫處理功能，接收通信模塊的監控信息，根據服務(wù)器請求查找或修改數據庫信息。②網(wǎng)絡(luò )通信功能，需要設置專(zhuān)門(mén)的通信子模塊，判斷用戶(hù)端的系統發(fā)送請求，明確故障發(fā)生位置。

4.4系統管理模塊

系統管理模塊需要管理用戶(hù)權限信息、登錄單位信息及運行參數信息等多個(gè)部分，有效管理配電室業(yè)務(wù)，保證電力系統正常運行。底層傳感器設備可以管理系統的基礎數據信息，統計分析各項業(yè)務(wù)數據信息。視頻監控管理模塊需要在配電室安裝攝像頭，檢查其運轉情況，管理拍攝畫(huà)面，查詢(xún)用戶(hù)工作狀態(tài)。測溫管理模塊需要監測環(huán)境異常情況，及時(shí)發(fā)出警告信息。

4.5系統功能與特點(diǎn)

配電室智能監控系統含有較多功能：

（1）遙測遙信功能。遙測是指通過(guò)近距離觀(guān)察被測對象的各參數數據并將數據傳遞至遠距離達到較遠距離測量的目的，在配電室智能監控系統應用中，主要針對電流、電壓、電流頻率、直流電流等信號進(jìn)行采集并將其傳遞至監控室。遙信是監測物體的物質(zhì)的系統狀態(tài)，監測線(xiàn)路開(kāi)關(guān)、刀閘的位置并將其位置信息傳遞至監控室。

（2）綜合監控功能。該功能較為全面，如傳遞配電室實(shí)時(shí)數據、自動(dòng)監控、危險預測與自動(dòng)報警、配電室運行數據記錄與查詢(xún)、數據分析總結等。其中，自動(dòng)監控功能幫助工作人員實(shí)時(shí)掌握配電室運行狀況，實(shí)現遠程監控與操作。配電室數據記錄與查詢(xún)需要重點(diǎn)關(guān)注配電室運行中變壓器、低壓配電設備的電壓、電流、頻率等數據。需要根據現階段配電室工作需求，結合以往需求并分析以往工作數據，對現階段配電室工作進(jìn)行調整。

配電室智能監控系統設計結構為分層分布式，能夠為不同崗位的工作人員提供便捷服務(wù)。通過(guò)瀏覽器/服務(wù)器模式將配電室監控管理內容進(jìn)行拓展，得到更加全面的監測數據信息。

5 配電室智能監控系統實(shí)踐價(jià)值

5.1管理效率顯著(zhù)提升

在完成配電室智能監控系統的設計并將其投入使用后，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益與社會(huì )價(jià)值取決于該系統設計的創(chuàng )新程度，且應用過(guò)程中智能監控系統需要加強對配電室供電配電狀況的監控與管理，并實(shí)時(shí)傳遞信息，節約工作人員現場(chǎng)巡查的時(shí)間，借助通訊網(wǎng)絡(luò )將信息傳遞至監控室或控制電腦，減少人工管理配電室存在的隱患，提高對配電室的管理效果。

5.2管理成本顯著(zhù)降低

配電室智能監控系統設計是以系統創(chuàng )新為前提，以提高供電配電效率為目的，避免人工監控管理因工作流程復雜、耗費時(shí)間較多造成的管理成本較高，簡(jiǎn)化對配電室的監控管理流程，優(yōu)化人力資源配置，減少成本，在安裝并使用配電室智能監控系統過(guò)程中能夠縮減管理成本。

5.3管理方式便捷

配電室智能監控系統是以遠程實(shí)時(shí)監控、通訊網(wǎng)絡(luò )傳遞數據、掌握配電室整體情況為管理監控方式，改變傳統人工監控管理中掌握信息不全面、不及時(shí)、管理效率較低的問(wèn)題。智能監控系統能夠檢測配電室各個(gè)線(xiàn)路的運行狀況，并定期對某條線(xiàn)路進(jìn)行檢查，及時(shí)將檢測數據傳遞至控制室，降低配電室智能監控系統應用過(guò)程中存在的安全隱患。

6 安科瑞配電室環(huán)境監控系統

6.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環(huán)境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門(mén)禁監控子系統（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

6.2應用場(chǎng)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(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

6.3系統結構

6.4系統功能

6.4.1實(shí)時(shí)監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測配電室環(huán)境參數信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

6.4.2數據查詢(xún)

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設備的運行數據。

6.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

6.4.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

6.4.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

6.4.6歷史事件查詢(xún)

能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統計、事故分析。

6.4.7用戶(hù)權限管理

設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

6.4.8網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

6.4.9遙控功能

可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

6.5系統硬件配置

7 結束語(yǔ)

綜上所述，配電室智能監控系統可以提高空間利用效率，有效監控配電室工作狀況，降低工作風(fēng)險，及時(shí)發(fā)現故障位置并發(fā)出警報信息，減少工作人員的維護工作量，提高設備保護功能，減少管理成本，保障供電配電的穩定，同時(shí)保障電力系統順利運行。

參考文獻：

1. 謝正勇.六安配網(wǎng)配電室環(huán)境智能監控系統建設探索與實(shí)踐[J].中國電業(yè)（技術(shù)版）,2014（11）：83-84.

2. 滕慧斌.配電室智能監控系統的設計與實(shí)踐探索.

3. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線(xiàn)監控系統相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用。