淺談配電房無(wú)線(xiàn)監控終端系統的設計和應用

張欣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：利用電能采集模塊和環(huán)境參數傳感器，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，組建配電房無(wú)線(xiàn)監控終端系統，采集和傳輸配電變壓器總輸出電壓和電流，功率因素，有功無(wú)功電度，配電房各路低壓出線(xiàn)的電流，配電房溫度和濕度，門(mén)禁狀態(tài)等數據，實(shí)現配電房運行的實(shí)時(shí)監控，提高配網(wǎng)管理的自動(dòng)化和信息化水平。

關(guān)鍵詞：配電房；無(wú)線(xiàn)監控

1. 配電房設備運行參數采集

配電變壓器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)配變)是配電房?jì)鹊暮诵脑O備,對配變二次則電壓,三相電流,功率因素,用功無(wú)功電度等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析,能夠及時(shí)掌握其運行負載情況和三相不平衡情況,及時(shí)發(fā)現異常狀態(tài)。

公用配電房的供電對象一般包含多個(gè)用戶(hù),分散于不同方向的區域。配電房?jì)仍O置有低壓出線(xiàn)柜,分接出多條低壓出線(xiàn),向多個(gè)方向供電。由于用戶(hù)性質(zhì)和變化多樣,各條出線(xiàn)的負荷情況經(jīng)常發(fā)生變化,往往出現配變未超載,但一條出線(xiàn)超載,或者一條出線(xiàn)中某一相中重負荷等不良情況出現。因此各路低壓出線(xiàn)的三相電流也納入到監控范圍。

圖1監控終端網(wǎng)絡(luò )結構圖

對配變電能參數采集通過(guò)力創(chuàng )的EDA9033E三相電參數采集模塊完成。EDA9033E能夠準確測量三相四線(xiàn)制交流電路中的三相電壓、三相電流、功率因素、有功無(wú)功電度等多項參數。而多路低壓出線(xiàn)的電流將通過(guò)力創(chuàng )EDA9015A電流測量模塊采集,該模塊最大能夠采集12路電流輸入,能夠滿(mǎn)足多路低壓出線(xiàn)電流檢測的需求。

EDA9033E和EDA9015A均使用RS485或RS232總線(xiàn)通信,支持ASCII碼,十六進(jìn)制和Modbus協(xié)議,通信方式統一,兩個(gè)采集模塊能夠掛在同一條通信總線(xiàn)上,通過(guò)不同的地址進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

2.配電房環(huán)境參數采集

配電房的環(huán)境參數,包括溫度、濕度等對配變的運行有著(zhù)一定影響。通過(guò)安裝溫濕度傳感器,能夠使運行單位同時(shí)間了解配電房環(huán)境,保障設備安全運行。在鄉鎮地區,部分配電房位置往往較為偏僻,存在電力設備被盜和人為損壞的危險,因此在配電房需設置門(mén)禁檢測裝置,當有非法闖入時(shí)能及時(shí)通知管理單位,降低損失。

配電房溫濕度傳感器的核心部分采用SENSIRION的SHT1溫濕度傳感單元,該單元整合傳感原件和信號處理器,結構簡(jiǎn)單、穩定性好,輸出標準的數字信號,支持串行通信。門(mén)禁檢測采用磁式門(mén)禁檢測裝置，通過(guò)開(kāi)合時(shí)改變高低電阻值實(shí)現門(mén)狀態(tài)監測。

圖2配電房終端監控系統工作流程

圖3配電房實(shí)時(shí)監控數據

3.通信網(wǎng)絡(luò )

配電房監控終端系統有兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò ),其一是傳感網(wǎng)絡(luò ),負責連接各傳感器，收集、傳輸和處理傳感器信息。其二是數據傳輸網(wǎng)絡(luò ),負責與外部網(wǎng)絡(luò )連接,和遠方服務(wù)器進(jìn)行數據交換。

由于EDA9033、EDA9015、SHT1傳感器均支持串行通信，傳感網(wǎng)絡(luò )采用RS485通信網(wǎng)絡(luò )。RS485采用差分傳輸,抗干擾能力強,布線(xiàn)簡(jiǎn)單,可掛載多個(gè)個(gè)設備,便于傳感器的擴展。

數據傳輸網(wǎng)絡(luò )的選擇有多種可用方案。對于變電站來(lái)說(shuō),數據傳輸采用的光纖網(wǎng)絡(luò ),具有高速,實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn),但需要鋪設專(zhuān)用通信通道,建造難度大,造價(jià)高。由于配電房點(diǎn)多分散,而且舊有配電房很多不具備鋪設光纖的條件,光纖網(wǎng)絡(luò )不能很好地適用于配電房監控改造?，F時(shí),移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展已經(jīng)十分成熟,覆蓋面廣,GPRS通信最高能夠實(shí)現114kbps的傳輸速率,由于配電房監控數據量少,GPRS可以滿(mǎn)足監控數據的傳輸需求。采用無(wú)線(xiàn)通信具有靈活組網(wǎng)、建設難度和建造成本低的優(yōu)點(diǎn),是配電房監控改造的網(wǎng)絡(luò )形式。GPRS通信和數據傳輸選用了平升DATA-6106工業(yè)級GPRS通信模塊,支持串行通信,便于與傳感網(wǎng)絡(luò )連接。

4.監控終端系統組成和安裝

監控網(wǎng)絡(luò )采用總線(xiàn)式拓撲結構,把配電房?jì)雀鱾€(gè)模塊和傳感器利用RS485總線(xiàn)相連接。傳感網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示。

現場(chǎng)安裝時(shí),終端系統將分為三個(gè)主要部分:

(1)電能采集條:EDA9033E和EDA9015A兩模塊安裝在一條U型導軌中,并在導軌上安裝三相開(kāi)關(guān),接線(xiàn)端子和AC-DC電源適配器。該采集條安裝到低壓出線(xiàn)柜中。并在低壓進(jìn)線(xiàn)柜和低壓出線(xiàn)柜的二次則端子中引出電流互感器(CT)信號到兩模塊,采集配變總電流和各路低壓出線(xiàn)電流,從低壓母線(xiàn)引出三相電壓連接到三相開(kāi)關(guān),并通過(guò)開(kāi)關(guān)連接至EDA9033E和AC-DC電源適配器,用于配變電壓采集和為其他模塊提供工作電源。

(2)控制箱:該部分把DATA-6106通信模塊,中央微處理器,I/O模塊,后備電池整合到一個(gè)設備箱中,安裝到配電房墻壁上。該部分使用一對電源線(xiàn)和一對通信線(xiàn)與電能采集部分相連接,獲取工作電源和采集電能數據。

(3)門(mén)禁和溫濕度傳感器模塊:門(mén)禁安裝到配電房門(mén)上方,溫濕度傳感器根據電房環(huán)境安裝,為便于接線(xiàn),可以安裝在控制箱附近。

5.系統運行

終端監控系統的工作基本流程為建立TCP網(wǎng)絡(luò )連接3,采集傳感器數據,處理數據,發(fā)送數據,工作流程圖如圖2所示。

通過(guò)數據服務(wù)器和客戶(hù)端軟件就能觀(guān)察到配電房的實(shí)時(shí)數據，如圖3所示。

6.安科瑞配電室環(huán)境監控系統的介紹與選型

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系統結構

6.3系統功能

6.3.1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。

6.3.2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。

6.3.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

6.3.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

6.3.5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。

6.3.6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。 

6.3.7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。

6.3.8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。

6.3.9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。

6.4系統硬件配置

7.結論

通過(guò)先進(jìn)的電能采集模塊、傳感器和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),制成的配電房運行參數和環(huán)參數監控終端系統,實(shí)現了配電房的實(shí)時(shí)監控。該系統能有助于供電企業(yè)提高配網(wǎng)監控自動(dòng)化水平,為配網(wǎng)的運行管理,電網(wǎng)規劃提供實(shí)時(shí)有效的數據,利于供電企業(yè)的精益化、信息化管理水平的不斷提高。

參考文獻：

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3. 馮志堅.配電房無(wú)線(xiàn)監終端系統的設計和實(shí)現.

[4]企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.