韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在整個(gè)電能管理系統中，配電室綜合監控占據著(zhù)重要的位置?，F階段，配電室通常均運用無(wú)人值守、定時(shí)巡查制度，此方式不僅需要投入諸多的物力與人力，同時(shí)也不能實(shí)時(shí)監控配電室的安全與環(huán)境。而配電室環(huán)境的可靠性與穩定性直接影響著(zhù)變壓器等設備的正常運行。對此，主要對10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監測管理平臺進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：配電室；監測管理平臺；關(guān)鍵技術(shù)

0引言

10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監測管理平臺對分布在不同位置的動(dòng)力設備、環(huán)境監測設備和安保設備進(jìn)行遙測、遙信采集，對各設備的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，同時(shí)就相關(guān)監測數據展開(kāi)記錄與處理，第一時(shí)間向相關(guān)人員發(fā)出通知，便于及時(shí)處理各種異常事件或險情，實(shí)現配電室無(wú)人值守、少人值班、高效管理的目的。

1 10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監測管理平臺設計

1.1站端設備集成系統

為滿(mǎn)足配電室各設備各種信息的共享要求，建立動(dòng)環(huán)系統勢在必行。動(dòng)環(huán)系統主要包括設備的集成和軟件的集成，從而促進(jìn)管理效率有效提升，*大化控制運行成本，避免多個(gè)系統分散維護、管理不便的弊端。通過(guò)動(dòng)環(huán)系統的建立，使整個(gè)配電室形成一個(gè)完整的體系。

1.1.1設備集成

（1）溫濕度傳感器。實(shí)現對站房?jì)葴囟?、濕度的監測功能。①溫濕度監測傳感器借助RS485數字信號通訊上傳溫濕度數，通信協(xié)議為Modbus；②實(shí)現對智能配電房?jì)葴囟葷穸戎祵?shí)時(shí)監測，溫濕度傳感器與動(dòng)環(huán)系統之間數據采用有線(xiàn)傳輸方式。

（2）氣體傳感器。實(shí)現對配電站內六氟化硫濃度值和氧氣含量的實(shí)時(shí)監測功能。①實(shí)現對智能配電房?jì)攘颍⊿F6）氣體濃度值、氧氣含量實(shí)時(shí)監測，氣體傳感器與動(dòng)環(huán)系統之間采用有線(xiàn)傳輸方式；②隨主機配置安裝掛件，可方便固定于配電房墻面。

（3）煙霧傳感器。實(shí)現監測配電站內發(fā)生火災產(chǎn)生的煙霧狀況，并發(fā)出聲音等告警信號功能。①通過(guò)煙霧探測器，監測站房、電箱內煙霧狀況，并發(fā)出報警信號；②煙霧傳感器通過(guò)有線(xiàn)節點(diǎn)方式，接入系統；③當附近環(huán)境的煙霧濃度降至小于報警值時(shí)，探測器的工作狀態(tài)會(huì )自動(dòng)恢復正常；④具有電源指示燈、運行燈，可直觀(guān)觀(guān)察設備的上電、運行的狀態(tài)。⑤隨主機配置安裝掛件。

（4）水浸傳感器。實(shí)現在線(xiàn)監測配電站水浸狀態(tài)?？筛鶕\維需求，按不同高度的水浸傳感器，以實(shí)現水浸預警和水浸停電等功能。①實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測配電房水浸狀態(tài)；②水浸傳感器通過(guò)有線(xiàn)節點(diǎn)信號，接入系統；③有電源指示燈、運行燈，可直觀(guān)觀(guān)察設備的上電、運行的狀態(tài)；④隨主機配置安裝掛件，可方便固定于配電房墻面。

（5）調溫除濕設備。實(shí)現配電站內溫濕度的控制功能。①具備手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能，手動(dòng)和自動(dòng)控制功能，兩者相互獨立；②具有掉電自恢復功能，具備濕度數碼管顯示功能。

（6）視頻監控單元。網(wǎng)絡(luò )高速球型攝像機或網(wǎng)絡(luò )固定攝像機：實(shí)現場(chǎng)景可視化的基本功能，具備遠程控制視頻功能，支持報警信號（環(huán)境、安防、設備狀態(tài)）及視頻預置位的聯(lián)動(dòng)，可以和環(huán)境監測系統保持聯(lián)動(dòng)，立足于環(huán)境監測系統的告警或預警區域，對特定區域情況進(jìn)行查看，為人工確認提供方便，可實(shí)現與安防設備系統聯(lián)動(dòng)；可實(shí)現與設備狀態(tài)系統聯(lián)動(dòng)，對電力設備的運行狀態(tài)和操作展開(kāi)錄像和拍照，以便于運維人員在對設備運行狀態(tài)進(jìn)行判斷時(shí)有據可循。

（7）門(mén)狀態(tài)傳感器。實(shí)現采集門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉的狀態(tài)信息的功能。①門(mén)狀態(tài)傳感器通過(guò)有線(xiàn)節點(diǎn)信號，將配電房門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉狀態(tài)信號上傳至采集系統的功能；②選擇帶有觸點(diǎn)的機械式限位開(kāi)關(guān)或帶極性的磁開(kāi)關(guān)的傳感器；③門(mén)狀態(tài)傳感器采用無(wú)源設計，無(wú)需鋪設電源線(xiàn)或者外接電源。

（8）開(kāi)關(guān)柜局放傳感器。①主要功能：暫態(tài)地電波/超聲波聯(lián)合技術(shù)在線(xiàn)監測各種柜體局部放電狀態(tài)，記錄各種柜詳細歷史數據；②裝置分類(lèi)：依據監測技術(shù)指標分為暫態(tài)地電波及超聲波傳感器；③傳感器外殼絕緣防護罩的防護等級為IP65；④傳感器裝置結構合理、方便安裝、方便檢修接地使用。

1.1.2軟件集成

數據管理和高級應用功能，以一個(gè)實(shí)時(shí)數據庫為核心，實(shí)現實(shí)時(shí)數據處理、事件處理和通知、內部運算和歷史數據存檔；各級操作員對系統的監視和操作。

圖1為技術(shù)拓撲圖。

圖1技術(shù)拓撲圖

1.2SAAS版IT執行

因項目硬件均實(shí)地部署，而演示、調閱、管理在遠程辦公室，該項目的軟件運行端（邊緣側）就地部署，軟件總控部分須運行在電信機房（云側）。

“云側"協(xié)同“邊緣側"，“邊緣側"協(xié)同就地傳感與聯(lián)控“端設備"，形成“端-邊-云"的基礎構架。當部署N個(gè)邊緣側時(shí)，云端軟件事實(shí)上須升級為SAAS版本軟件。

一個(gè)客戶(hù)擁有一個(gè)或多個(gè)動(dòng)環(huán)現場(chǎng)，在SAAS版本軟件中，分配一個(gè)賬號給該客戶(hù)，類(lèi)似賬號也稱(chēng)為“租戶(hù)"。按當前業(yè)務(wù)形態(tài)現狀，此階段的SAAS版本軟件初定按容納1000個(gè)租戶(hù)“動(dòng)環(huán)站點(diǎn)"的標準執行（如圖2所示）

圖2SAAS版本軟件

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1MQTT消息傳輸技術(shù)

消息傳輸采用MQTT（消息隊列遙測傳輸協(xié)議，詳見(jiàn)圖3），其具有能用有限的寬帶以及極少的代碼，為連接遠程提供更具可靠性和實(shí)時(shí)性的消息服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)。

圖3MQTT消息傳輸技術(shù)

MQ遙測傳輸（MQTT）是輕量級以代理的發(fā)布/訂閱為基礎的消息傳輸協(xié)議，在設計中秉持易實(shí)現、輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放的原則。此特點(diǎn)決定了其在受限環(huán)境中適合運用。因為其屬于一種低寬帶、低開(kāi)銷(xiāo)占用的即時(shí)通訊協(xié)議，因此其在移動(dòng)應用、小型設備和物聯(lián)網(wǎng)等方面應用十分廣泛。

MQTT協(xié)議為不可靠、低寬帶的網(wǎng)絡(luò )遠程傳感器以及控制設備通訊而設計的協(xié)議，其主要具有下述特性：

（1）借助發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，將應用程序耦合解除。此點(diǎn)與XMPP很相似，但MQTT的信息冗余更小，其原因是XMPP在數據傳遞中采用的是XML格式文本。

（2）傳輸負載內容屏蔽的消息。

（3）運用TCP/IP提供網(wǎng)絡(luò )連接。常用的MQTT是以TCP連接為基礎推送數據，但同樣有以UDP為基礎的版本，被稱(chēng)之為MQTT-SN。兩種版本因為連接方式有所區別，優(yōu)缺點(diǎn)也不一樣。

（4）有3種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：①“至多一次"，借助底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)布消息。會(huì )有消息重復或丟失的問(wèn)題出現。此級別可以在下述情況中運用：環(huán)境傳感器數據，丟失一次讀記錄關(guān)系不大，其原因是不久之后還會(huì )再發(fā)送一次。此方式主要是普通的APP的推送，如果智能設備在推送消息的過(guò)程中沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，沒(méi)有收到推送的消息，重新聯(lián)網(wǎng)也無(wú)法接收到了。②“至少一次"，保證消息達到，但可能出現消息重復的現象。③“只有一次"，保證消息到達一次。在部分具有嚴格要求的計費系統中，可以對這一級別進(jìn)行運用。在計費系統中，消息丟失或重復造成結果有誤。此類(lèi)*高質(zhì)量的消息發(fā)布服務(wù)還可以在即時(shí)通訊類(lèi)的APP推送中使用，保證用戶(hù)可以接收到，同時(shí)只能接收一次。

（5）小型傳輸，成本較低（固定長(cháng)度的頭部是2字節），協(xié)議交換*小化，以促使網(wǎng)絡(luò )流量降低。這就是說(shuō)它“在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，服務(wù)器和傳感器的通訊以及信息的收集"中十分適合的原因，要了解到嵌入式設備的元代以及運算能力均不強，因此在傳遞消息中十分適合運用此類(lèi)協(xié)議。

（6）使用LastWill以及Testament特性通知相關(guān)各方客戶(hù)端異常中斷的機制。

LastWill：也就是遺言機制，在對同主題下的其他設備發(fā)出通知，發(fā)送設備已斷開(kāi)了連接。

Testament：也就是遺囑機制，功能和LastWill相似。

2.2Web應用軟件組合技術(shù)

“LAMP包"的腳本組件中涉及了CGIweb接口?；诖思夹g(shù)，網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的用戶(hù)可以在服務(wù)器上執行一個(gè)程序，同時(shí)與接受靜態(tài)的內容一樣對動(dòng)態(tài)的內容予以接受。程序員借助腳本語(yǔ)言對這些程序進(jìn)行創(chuàng )建，其原因是其可以對文本流進(jìn)行有效操作，甚至當這些文本流并不是從程序自身而來(lái)時(shí)也一樣。正因如此，系統設計人員經(jīng)常將這些腳本語(yǔ)言叫作膠水語(yǔ)言。

2.3RESTful架構

RESTful架構的核心規范與約束：統一接口分為4個(gè)子約束：①每個(gè)資源都擁有一個(gè)資源標識，所有資源的資源標識可以用來(lái)地標明該資源；②消息的自描述性；③資源的自描述性；④HATEOASHypermediaAsTheEngineOfApplicationState（超媒體作為應用狀態(tài)引擎）。

3 安科瑞配電室環(huán)境監控系統

3.1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）。

3.2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。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1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。

3.4.2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。

3.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

3.4.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

3.4.5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。

3.4.6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。 

3.4.7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。

3.4.8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。

3.4.9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。

3.5系統硬件配置

4 結束語(yǔ)

10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監測管理平臺可以對開(kāi)配電室的工作狀態(tài)與環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，第一時(shí)間發(fā)出警報，使配電室無(wú)人值守、少人值班、高效管理的目的順利實(shí)現，促進(jìn)配電室可靠性和安全性有效提升。對此，相關(guān)人員應充分認識10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監測管理平臺的優(yōu)勢，同時(shí)積極運用此平臺高效開(kāi)展工作。

參考文獻

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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2019.11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，主要從事無(wú)線(xiàn)測溫系統的研發(fā)與應用。