基于開放式體系的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)研究

陳相豪

摘? 要：作為配電網(wǎng)中的重要供電節(jié)點，配電房分布范圍廣、數(shù)量多、運維工作質(zhì)量高。為提高智能配電房供電可靠性及運維管理安全性，該文提出一種基于“開放式”體系的智能配電房監(jiān)測控制系統(tǒng)，旨在推進智能配電房建設(shè)，降低運維管理成本，提升運維質(zhì)量，拉動安全管理效率和水平，延長相關(guān)設(shè)備的使用壽命，實現(xiàn)配電網(wǎng)可控、可測及可觀。

關(guān)鍵詞：開放式體系;智能配電房;監(jiān)控系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TM641? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

南方地區(qū)常年天氣炎熱潮濕，臺風(fēng)梅雨等惡劣天氣多，配電房所處工作環(huán)境條件相對惡劣，因此在人為運維管理過程中，可能出現(xiàn)干預(yù)失效情況，加之配電房設(shè)備長期在高溫、潮濕、揚塵等環(huán)境下工作運行，因此其不僅會影響配電網(wǎng)可靠及穩(wěn)定運行，還對人員安全產(chǎn)生極大威脅。

1 智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)總體運行要求

智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)同時具備遠程在線監(jiān)測、安防管理和環(huán)境狀態(tài)信息監(jiān)測管控等基本功能，還可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，實時預(yù)警及聯(lián)動。鑒于此，系統(tǒng)在開發(fā)設(shè)計時，應(yīng)基于可靠性、可用性、可擴展性、安全性及先進性等原則，遵循整體的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用一種“開放式”體系結(jié)構(gòu)進行總體架構(gòu)設(shè)計，可在開放式環(huán)境下，針對配電房現(xiàn)場運行情況進行聯(lián)動控制監(jiān)測，確保在非法授權(quán)活動和惡劣環(huán)境下不發(fā)生或少發(fā)生突發(fā)故障。

2 監(jiān)控系統(tǒng)“開放式體系”架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)“開放式體系”架構(gòu)部署

根據(jù)系統(tǒng)總體運行需求及控制監(jiān)測要求，在系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)配置配電房環(huán)境監(jiān)控、安防監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控智能終端，提高長期靈活性與穩(wěn)定運行性能。在此基礎(chǔ)上，在軟件系統(tǒng)設(shè)計時，還應(yīng)設(shè)置完善的安防響應(yīng)機制和權(quán)限管理分級機制，通過人工界面的友好交互，為用戶重要數(shù)據(jù)的存儲和擴展提供兩級備份、運維和升級二次開發(fā)接口。

2.2 開放式“四層”結(jié)構(gòu)配置

該智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)基于“開放式”體系，采用“四層”結(jié)構(gòu)部署總體配置。

應(yīng)用層：主要包括配電房高預(yù)警管理、現(xiàn)場環(huán)境在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)跟蹤監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、遠程控制、APP移動和運維管理等。

平臺層：分別由應(yīng)用節(jié)點、移動應(yīng)用節(jié)點、數(shù)據(jù)采集節(jié)點、平臺接口節(jié)點、數(shù)據(jù)庫及流媒體節(jié)點等服務(wù)器構(gòu)成。

通信層：采用無線通信及光纖通信2種方式進行系統(tǒng)主站與配電房的數(shù)據(jù)遠程通信。

終端層：配置各類監(jiān)控終端機、監(jiān)控命令執(zhí)行元件和傳感器等，實現(xiàn)配電站房內(nèi)的濕度、溫度、臭氧、SF濃度監(jiān)測;實時在線采集配電房環(huán)境內(nèi)的水浸、火災(zāi)、煙霧、含氧量、振動、噪聲等信息;還可采集局放、柜溫度、變壓器運行溫度等設(shè)備狀態(tài)信息等與門禁、監(jiān)控、燈光、風(fēng)機等智能化執(zhí)行設(shè)備進行聯(lián)動，共同遠程監(jiān)控管理配電房。計算機輸出信號經(jīng)轉(zhuǎn)換后通過雙向可控硅控制器控制加熱電阻兩端的電壓。

其溫控數(shù)學(xué)模型為式中的e-τs為溫控系數(shù)，s為傳遞函數(shù)，它與輸入量有關(guān)。該系統(tǒng)終端層監(jiān)測控制算法選用PID控制，硬件監(jiān)測控制模塊測溫原理：TL431和電位器VR1調(diào)節(jié)電路，形成4.096 V的參考電源;采用100 Ω精密電阻R1、R2、VR2、Pt100構(gòu)成測量電橋，當(dāng)VR2測量電橋的電阻值≠Pt100時，測量電橋輸出壓差信號，這個mV級壓差信號經(jīng)LM324放大輸出可直連A/D轉(zhuǎn)換芯片的期望電壓信號，差動放大電路中R5=R6、R3=R4、放大倍數(shù)=R5/R3，運放采用單一5 V供電。觸發(fā)控制時，雙向可控硅從阻斷區(qū)轉(zhuǎn)至導(dǎo)通區(qū)，并通過如圖1所示的原理進行監(jiān)測控制：

3 基于開放式體系的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 實現(xiàn)對配電設(shè)備溫度監(jiān)測

該文主要基于紅外熱成像技術(shù)對配電柜、開關(guān)柜、變壓器、低壓柜和電纜溫度等進行監(jiān)測，同時基于系統(tǒng)配置的溫度傳感器，對系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備實時運行溫度狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，以此對突發(fā)情況進行預(yù)警。

3.2 在線測量局部放電量

系統(tǒng)能準(zhǔn)確在線測量局部放電引起的開關(guān)柜局放電量、變壓器中壓電纜頭局放電量，再根據(jù)局放電脈沖信號發(fā)生器，校準(zhǔn)和分析局部放電從而全面了解配電房相關(guān)電氣設(shè)備元件的相位、局放電類型、強度、運行狀態(tài)等。

3.3 電子閉鎖裝置狀態(tài)監(jiān)測

系統(tǒng)具有電子閉鎖監(jiān)測功能，濕度及溫度信號接收裝置與傳感器間配置無線傳輸模塊，能針對系統(tǒng)報警閥值進行設(shè)置，還可采集相關(guān)相位角，具有良好自檢功能，通過閉鎖裝置來監(jiān)視終端系統(tǒng)電纜電路預(yù)防短路。

3.4 運行環(huán)境監(jiān)測

系統(tǒng)運行環(huán)境監(jiān)測主要對配電房溫度、濕度和相關(guān)異常情況進行預(yù)警聯(lián)動。當(dāng)濕度或者相關(guān)電氣設(shè)備氣體濃度值、臭氧濃度等超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)閥值時，就會聯(lián)動其他設(shè)備進行預(yù)警。

4 案例應(yīng)用分析

上述基于“開放式”的體系監(jiān)控系統(tǒng)已在某企業(yè)公用配電房中得到具體應(yīng)用，如下：

通過在智能配電房安裝ONU和OLT光纖通信設(shè)備，同時對視頻監(jiān)控綜合平臺及SCADA系統(tǒng)進行一體化調(diào)度，由此實現(xiàn)對智能配電房的綜合監(jiān)控。

智能配電房中所有10 kV開關(guān)柜等電氣設(shè)備均受DTU設(shè)備監(jiān)控。

通過將變壓器安裝于配電房，由此實現(xiàn)對變壓器的運行優(yōu)化。

分別將安防設(shè)備及視頻監(jiān)控設(shè)備安裝于配電房，充分發(fā)揮其防入侵、視頻監(jiān)控及煙霧報警等集成化安全監(jiān)控功能。

通過集成智能配電房開放式一體化監(jiān)控，實現(xiàn)并取得良好運行效果。

5 結(jié)語

經(jīng)過綜合試運行，這種監(jiān)控管理系統(tǒng)能更好地代替人工進行配電巡檢，在人力和財力上節(jié)約了大量成本，使用智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)進行運維管理后，實現(xiàn)對配電房相關(guān)電氣設(shè)備的綜合化運維管理，提高其可靠性。

參考文獻

[1]王曉鵬，肖笛，張艷敏，等.配電工程中智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2016（13）：153-154.