智能配電房監控系統研究

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網（IoT）、大數據、機器學習等新興技術的智能監控系統，以實現對配電房環境和設備運行狀態的實時監控，深入挖掘各種監測數據的價值，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）配電房的環境監控程度*監控范圍不足，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*時發現問題，存在巡檢盲區；

（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出警告；

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

（5）缺乏對設備狀態的實時*監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、充電樁等新興業務擴展的需求。

2 智能配電房監控系統整體建設方案

智能配電房監控系統能夠實現對設備運行、環境、安防等狀態自主監測的功能。同時，監控系統可以基于對采集到的狀態信息進行深層次分析，從而實時、準確地反映設備運行狀態、環境和安防狀況，并且能夠識別、判斷異常狀態，依據事件的不同級別發出預警。此外，監控系統通過聯動控制，可以實現對*定范圍內的環境變化、設備狀態改變、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，*時發出警報，并對相關數據進行*分析，定位故障位置，生成維修策略，在減少人力成本的同時，保證配電房穩定、可靠地運行。

智能配電房監控系統整體上應該按照、可靠性、安全性、可擴展性原則，與各監測執行子系統、數據傳輸儲存系統、數據分析管理系統等具有信息流通交互的能力。以安全授權為前提，系統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，在不影響系統原有功能的前提下，滿足系統功能升級的需求。其中，數據分級管理可以實現重要數據自動上傳云平臺，異常數據優先處理，既保證數據的安全，又提高數據的分析效率。組成系統的硬件和軟件均符合行業應用的主流方向，結構設計滿足智能配電網未來發展需要。監控系統整體方案如圖1所示。智能配電房監控系統主要包括智能配電房監控平臺、數據傳輸系統、智能監控主機（MTU）、各監測*執行子系統四大模塊。

圖1智能配電房監控系統總體方案圖

2.1智能配電房監控平臺

智能配電房監控平臺是*個基于IoT、云計算、大數據等前沿技術開發而來的IoT聯接管理平臺，具有彈性伸縮、智慧管理、安全可靠、數據共享的特點。

**，彈性伸縮。智能配電房監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，實現移動數據交互、靈活監控，具有強大的開放能力，可以快速實現各種IoT功能應用。

*二，智慧管理。智能配電房監控平臺是集智慧綜合監測治理*重大突發事件預告預警于*體的智慧管理平臺，其利用大數據挖掘技術對所采集的設備和環境狀態數據進行系統分析，對配電房設備和環境狀態進行判斷，對異常狀況自動發出預警。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，維持設備和環境狀態穩定；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。在數據安全方面，數據信息嚴格保密傳輸，根據保密協議和用途，確定不同人員對數據的不同操作權限，并將重要數據自動上傳至云平臺備份。

*四，數據共享。智能配電房監控平臺提供多種API接口，能夠靈活對接4A系統、GIS系統、上層電網系統等數據平臺，實現跨系統的綜合應用。

2.2數據傳輸系統

整個系統的數據傳輸包括傳感器、執行子系統與MTU之間的信息傳輸以*MTU與智能配電房監控平臺之間的數據通信。各傳感器將監測到的各種數據通過無線、RS232/485異步傳輸等方式傳輸到MTU，按IoT協議將數據轉換后，通過網絡交換機傳輸到電力系統內部的通信域中。由此，智能配電房監控平臺可以在通信域中獲取數據，通過分析數據、顯示結果、反向通信，為管理終端提供數據服務。

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、網絡硬盤錄像機（NVR）組成。監控主機*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控平臺通信，另*方面為智能配電房內各個傳感器*執行控制元件提供網關，具備多路信息同時輸入輸出功能，實現配電房內狀態信息采集、傳輸以*各子單元間的聯動。備用電源系統負責整個智能配電房內相關子系統的電源管理，保證供電穩定，并能在MTU、環境監控子系統等重要系統失去外部電源時，*時投入供電，保證特定子系統持續正常工作。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控平臺通信。

2.4物聯監測*執行子系統

物聯監測*執行子系統負責采集配電房設備運行和環境參數，并通過MTU將數據傳輸到智能配電房監控平臺，從而實現對配電房狀態的*智能化監控，包括環境監控、設備狀態監測、安防*視頻子系統。

環境監控子系統主要由環境溫濕度、氧氣、臭氧、SF6、煙霧、水浸等傳感器組成，傳感器的監測數據由MTU讀取，然后根據預設值，啟動風機、除濕機等執行系統，使環境異常參數恢復正常，同時將環境參數上傳至智能配電房監控平臺，對異常值發出報警。

設備狀態監測子系統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數據通過MTU上傳至智能配電房監控平臺進行存儲、分析，并識別異常情況，然后通過聯動控制排除異常，定位故障，通知運維人員采取*措施。

安防子系統通過配電房內的紅外入侵探測器監測安全狀況，并將實時監測數據通過MTU上傳至智能配電房監控平臺，通過對數據、圖像分析識別安全狀況異常，對非法入侵發出聲光報警，并通知相應區域安全負責人。

視頻子系統通過安裝在配電房內的紅外球形攝像機監控配電房內的安防和設備運行狀態，正常情況下對配電房內的狀態進行實時循環錄像，出現異常情況時進行實時抓拍，并將數據通過MTU上傳至智能配電房監控平臺儲存。此外，運維人員可以通過智能監控平臺控制視頻監控子系統，對特定區域、儀表進行查看。

3 安科瑞配電室環境監控系統

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、風機、水泵）、門禁監控子系統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

3.2應用場所

適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等35kV*以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

3.4.2數據查詢

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據報表。

3.4.5實時告警

具有實時告警功能，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，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、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

支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

3.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

3.5系統硬件配置

4 結語

建設智能配電房是發展智能電網的重要組成部分。文章通過分析智能配電房監控系統整體建設方案，不僅向大眾展示了目前智能配電房的發展狀況，而且表明了智能配電房監控系統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：

.       韓鵬.城市智能配電通信網絡關鍵技術方案研究[D].濟南:山東大學,2018.

.       張敏,方健,尹曠,楊帆,林翔,何嘉興.智能配電房監控系統研究.

.       安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.