配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)研究

于曉暉

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，山東濟(jì)南250001）

配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)研究

于曉暉

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，山東濟(jì)南250001）

配電室運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集范圍不足，技術(shù)規(guī)范不統(tǒng)一，各類設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)沒有綜合平臺(tái)接入。通過對(duì)配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)的研究，對(duì)站房、變壓器等設(shè)備的電力數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)、視頻監(jiān)控信息進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集、存儲(chǔ)，并以平臺(tái)化的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測(cè)、分析和處理。介紹該系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)原則和解決的關(guān)鍵問題。

一體化監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)采集；配電

0 引言

配電站房管理工作是供電公司配網(wǎng)可靠性運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)之一。一些配電房運(yùn)行環(huán)境惡劣直接危及設(shè)備可靠運(yùn)行，造成設(shè)備跳閘、設(shè)備水浸損壞以及設(shè)備被盜等故障，往往被人們忽視。多年來，由于配電網(wǎng)絡(luò)缺乏這方面的監(jiān)測(cè)手段，一般都在特定時(shí)期由工作人員逐個(gè)測(cè)量配電裝置及巡檢，結(jié)果是費(fèi)時(shí)費(fèi)工，既不能及時(shí)反映真實(shí)情況，也不能及時(shí)解決實(shí)際問題。

計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛運(yùn)用使我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化深入到配電、用電領(lǐng)域。為提升供電公司配電房信息自動(dòng)化水平，共享信息資源，提高生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)效益及合理調(diào)度，通過建設(shè)配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)配電站房、變壓器等設(shè)備的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析和處理，并結(jié)合視頻圖像、消防、門禁等實(shí)時(shí)監(jiān)控防火災(zāi)、防漏水、防非法侵入等信息，提升配電自動(dòng)化運(yùn)行水平。

1 系統(tǒng)建設(shè)思路

配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)遵照電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房監(jiān)控等相關(guān)技術(shù)規(guī)范，以中低壓網(wǎng)中的開關(guān)、配電房溫度、濕度及設(shè)備防盜等為監(jiān)測(cè)對(duì)象，使配電管理部門及時(shí)了解供電設(shè)備運(yùn)行及環(huán)境狀況，利用智能化的配電站房監(jiān)控手段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，為配電管理部門提供直接及時(shí)的技術(shù)支持。監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要包括電力數(shù)據(jù)采集管理、環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻監(jiān)控三大部分內(nèi)容。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)以“數(shù)據(jù)集中采集、分層分析和應(yīng)用”為原則，滿足不同部門的需求和應(yīng)用［1］。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分層、分布式架構(gòu)模式，充分考慮系統(tǒng)功能、容量的可擴(kuò)展性，以系統(tǒng)服務(wù)為基礎(chǔ)，為用戶實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)控及操作平臺(tái)，系統(tǒng)按物理層、系統(tǒng)層、服務(wù)層、應(yīng)用層等分層設(shè)計(jì)，體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.2.1 應(yīng)用層功能設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊包括電力數(shù)據(jù)采集模塊和環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊。電力數(shù)據(jù)采集模塊通過接入智能監(jiān)測(cè)裝置或接入配電自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)裝置的電力數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)處理模塊使用。環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊通過UPS電源等機(jī)房裝置及環(huán)境感應(yīng)模板的數(shù)據(jù)接口，實(shí)時(shí)獲取配電站房、變壓器的環(huán)境數(shù)據(jù)，如供電電壓和電流、可持續(xù)供電時(shí)間、環(huán)境的溫度濕度、煙火以及漏水等環(huán)境數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)處理模塊使用。

圖1 一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊包括電力數(shù)據(jù)處理模塊和環(huán)境數(shù)據(jù)處理模塊。電力數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)實(shí)時(shí)采集的電力數(shù)據(jù)，按照系統(tǒng)設(shè)定或用戶給出的時(shí)間間隔進(jìn)行匯總、計(jì)算、保存等處理，按照每15 min、0.5 h、1 h進(jìn)行采集、計(jì)算及存儲(chǔ)三相電壓、三相電流、三相有功功率、三相無功功率、有功電量、無功電量等電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)［2］，供實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊使用。

環(huán)境數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)實(shí)時(shí)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過與系統(tǒng)設(shè)定或用戶給出的報(bào)警上下限值進(jìn)行比較與分析，得出設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境狀態(tài)，供故障報(bào)警模塊使用。

實(shí)時(shí)監(jiān)控及報(bào)警模塊。對(duì)采集的電力數(shù)據(jù)，系統(tǒng)給出或用戶組態(tài)與實(shí)際相對(duì)應(yīng)的一次主接線模擬圖，顯示實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)及監(jiān)控畫面，并在屏幕上采用模擬圖方式，實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，顯示當(dāng)前或歷史事件，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表展示、歷史數(shù)據(jù)圖表展示、一次主接線圖展示、自定義畫面組態(tài)展示（提供基本圖形原語，用戶可方便迅速的編輯和生成所需要的圖形畫面）等。在顯示屏上通過實(shí)時(shí)彈出報(bào)警窗口方式，顯示最新的報(bào)警信號(hào)，及時(shí)反映事故狀態(tài)，并產(chǎn)生報(bào)警聲音，包括音響報(bào)警、語音報(bào)警、警鈴報(bào)警等。報(bào)警聲音一旦發(fā)出將按照一定時(shí)間間隔持續(xù)不斷地觸發(fā)，直至值班人員來現(xiàn)場(chǎng)處理并按報(bào)警取消或復(fù)位鍵為止。報(bào)警信號(hào)按時(shí)間、級(jí)別順序排隊(duì)，并用閃爍和不閃爍來區(qū)別某一報(bào)警是否已確認(rèn)或已處理。對(duì)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過串口或以太網(wǎng)將環(huán)境數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控電腦，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源及所有探測(cè)器的工作狀態(tài)。當(dāng)配電房電源出現(xiàn)故障或探測(cè)器檢測(cè)到異常情況時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)并自動(dòng)切換到相應(yīng)的畫面，提供越限警示及聲光、推圖報(bào)警，實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制設(shè)備的遙測(cè)、遙信功能。

制表打印模塊。對(duì)采集的電力數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)格式或自定義格式的報(bào)表打印，包括新建、修改、刪除報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、打印預(yù)覽等。

對(duì)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，提供標(biāo)準(zhǔn)格式或自定義格式的報(bào)表打印，包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表，定時(shí)或?qū)崟r(shí)生成事件報(bào)表等事故追憶模塊。系統(tǒng)顯示和記錄配電站房前端設(shè)備所有動(dòng)作事件和環(huán)境狀況報(bào)警信息，如所有報(bào)警信號(hào)、開關(guān)狀態(tài)、通信狀況、設(shè)備運(yùn)行狀況等事件以及供電、溫度、濕度、火災(zāi)、漏水等異常信息，所有動(dòng)作事件和報(bào)警信息均存儲(chǔ)在事件記錄中，作為事故分析依據(jù)。提供對(duì)存儲(chǔ)的電力和環(huán)境的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)、比較等處理，并提供瀏覽、查詢、分析等功能。

視頻監(jiān)視模塊。實(shí)現(xiàn)站房、變壓器的圖像監(jiān)視功能，完成周期性視頻巡檢，防非法侵入、防火災(zāi)、防滲漏；自動(dòng)推出異常設(shè)備、異常部位視頻圖像。系統(tǒng)可以對(duì)每個(gè)報(bào)警探頭制定布防計(jì)劃，按計(jì)劃進(jìn)行報(bào)警探頭布防及錄像。支持錄像回放功能、事件驅(qū)動(dòng)方式錄像和輸出。系統(tǒng)提供對(duì)不同區(qū)域設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行集中分組設(shè)置，便于監(jiān)控人員巡檢。凡是可以看到圖像的計(jì)算機(jī)都應(yīng)進(jìn)行本地錄像，將視頻數(shù)據(jù)保存在硬盤上，形成多級(jí)錄像體系。系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)、云臺(tái)。系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有探測(cè)器的工作狀態(tài)，探測(cè)器監(jiān)測(cè)到異常情況，啟動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)切換到報(bào)警點(diǎn)攝像機(jī)，傳送報(bào)警信息和報(bào)警圖像，顯示相應(yīng)的畫面。

2.2.2 服務(wù)層功能設(shè)計(jì)

為了確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，系統(tǒng)服務(wù)層應(yīng)提供相應(yīng)的支撐軟件、全面的數(shù)據(jù)管理以及多樣化的信息展示功能。

系統(tǒng)支撐軟件。按照C／S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用VC語言和.net開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)“瘦客戶端”的目的。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理。采用當(dāng)前最常用的Windows SQLserver關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)安全性及兼容性。

用戶數(shù)據(jù)管理。包括用戶管理、權(quán)限管理、告警管理以及報(bào)表管理等，其中用戶管理分為普通用戶、管理用戶以及特權(quán)用戶，滿足系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)界限設(shè)定以及日常監(jiān)視等功能需求；權(quán)限管理可實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)各數(shù)據(jù)處理模塊的操作權(quán)限，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行；告警管理實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生的事件按照分類、時(shí)間順序、告警級(jí)別、事故狀態(tài)等的及時(shí)保存，并按照權(quán)限提供不同類型用戶使用，以便事故追憶；報(bào)表管理實(shí)現(xiàn)報(bào)表模板管理和報(bào)表數(shù)據(jù)管理，用戶可使用標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表格式或自定義報(bào)表格式輸出各類報(bào)表，并實(shí)現(xiàn)當(dāng)前或歷史報(bào)表查詢功能。

信息展示。系統(tǒng)為管理用戶和特權(quán)用戶提供圖表組態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)信息展示多樣化，如一次主接線圖、故障告警界面、數(shù)據(jù)的趨勢(shì)圖、棒形圖、餅形圖、表格等。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

高度整合的一體化解決方案。針對(duì)配電站房監(jiān)控、防盜與安全防范的需要，提供了整體統(tǒng)一的解決方案，系統(tǒng)設(shè)備和功能高度集成，資源共享，可擴(kuò)展性強(qiáng)，降低了系統(tǒng)建設(shè)的復(fù)雜性和建設(shè)投資。

靈活的圖形監(jiān)控。平臺(tái)提供基于矢量的圖形系統(tǒng)，具備圖元增加、修改、刪除等編輯功能，以及監(jiān)控畫面放大、縮小、漫游等瀏覽功能，并可在圖上直接進(jìn)行各種操作。圖元的狀態(tài)可通過改變圖元的顏色、閃爍等顯示方式，展示圖元屬性。圖形元素間存在拓?fù)溥B接關(guān)系，可結(jié)合具體應(yīng)用進(jìn)行拓?fù)浞治觥?/p>

支持GPRS無線通信技術(shù)。許多現(xiàn)場(chǎng)無法實(shí)現(xiàn)光纖通信，為此平臺(tái)集成了GPRS無線通信技術(shù)。GPRS在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加一些硬件設(shè)備和軟件升級(jí)，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體。它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提高了現(xiàn)有GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率，最高可達(dá)170 kb／s［3］。

合理的視頻監(jiān)控技術(shù)。結(jié)合實(shí)際情況很大程度上采用GPRS無線通信方式，監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上改變了傳統(tǒng)的全程視頻監(jiān)控的理念，采用高清攝像頭定時(shí)拍照、自定義拍照等功能，將圖像數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，既節(jié)省了通信流量費(fèi)，又可達(dá)到更好的監(jiān)控效果。

4 結(jié)語

將原來配電站房的被動(dòng)管理改為主動(dòng)監(jiān)視。通過對(duì)配電站房的環(huán)境數(shù)據(jù)采集、比較、分析，給出供電系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測(cè)狀況，對(duì)超限數(shù)據(jù)彈出告警窗口和聲光報(bào)警，使值班人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電站房潛在異常與缺陷，提高配電站房運(yùn)行安全性、可靠性。本設(shè)計(jì)方案已在多個(gè)供電公司等地區(qū)投入運(yùn)行，建立配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)幾十套，切實(shí)提升了配電站房的自動(dòng)化程度和管理水平，深受用戶好評(píng)。

配電站房一體化監(jiān)測(cè)平臺(tái)運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、可靠、先進(jìn)的傳感、通信和控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電站房的整體數(shù)字化，對(duì)配電站房的安全防范、環(huán)境狀況管理和自然災(zāi)害應(yīng)對(duì)等有著重大意義，能切實(shí)提高配電房的安全水平和管理水平，進(jìn)一步推動(dòng)配電網(wǎng)管理向智能化、信息化、集約化發(fā)展。

［1］夏水斌，葉利，李帆.湖北電網(wǎng)配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.湖北電力，2008，12（增刊）：11-14.

［2］王云，賈清寒，胡曉龍.基于無線網(wǎng)的配電變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，26（16）：75-76.

［3］苗壯.GPRS技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2012（3）：41.

Research on Integrated Monitoring Platform of the Distribution Room

The existing power distribution rooms can only collect limited basic data，and the technical specifications are not unified，and various types of equipment monitoring data can not join in a comprehensive platform.Based on the research of the integrated distribution network monitoring platform，the power data，environment parameters and video monitoring information of the station buildings and transformers were integrated，and the unified acquisition and storage were achieved.The data monitoring，analysis and processing on the platform were realized.The design scheme，design principles and key problems of the system platform were introduced in this paper.

integrated monitoring；data collection；distribution

TM734

：B

：1007－9904（2014）05－0057－03

2014-06-03

于曉暉（1975—），女，工程師，主要從事電力營(yíng)銷、遠(yuǎn)程抄表、智能變電站、信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用等方向的研究工作。