0 引言
配電房在配電網(wǎng)中承擔著傳輸、分配電能的重要任務，是連接配電網(wǎng)和用戶的重要組成部分。配電房的穩(wěn)定、可靠運行不僅直接影響配電網(wǎng)的運行可靠性，而且關(guān)系到用戶的用電質(zhì)量。隨著智能配電網(wǎng)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(lián)網(wǎng)（IOT）、大數(shù)據(jù)、機器學習等新興技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對配電房環(huán)境和設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，深入挖掘各種監(jiān)測數(shù)據(jù)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(wǎng)的建設。
1 配電房運維管理存在的問題
（1）配電房的環(huán)境監(jiān)控范圍不足，無法進行精準的故障定位分析；
（2）配電房檢查主要依靠人工定期巡檢，不僅工作效率低，而且難以及時發(fā)現(xiàn)問題，存在巡檢盲區(qū)；
（3）配電房地域分布廣泛，內(nèi)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(fā)出警告；
（4）配電房的設備數(shù)量越來越多，功能日益復雜，對巡檢人員的數(shù)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(tài)的實時監(jiān)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(jié)構(gòu)、設備條件、安全設置難以滿足微電網(wǎng)、分布式能源、充電樁等新興業(yè)務擴展的需求。
2 智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體建設方案
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對設備運行、環(huán)境、安防等狀態(tài)自主監(jiān)測的功能。同時，監(jiān)控系統(tǒng)可以基于對采集到的狀態(tài)信息進行深層次分析，從而實時、準確地反映設備運行狀態(tài)、環(huán)境和安防狀況，并且能夠識別、判斷異常狀態(tài)，依據(jù)事件的不同級別發(fā)出預警。此外，監(jiān)控系統(tǒng)通過聯(lián)動控制，可以實現(xiàn)對特定范圍內(nèi)的環(huán)境變化、設備狀態(tài)改變、無授權(quán)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，及時發(fā)出警報，并對相關(guān)數(shù)據(jù)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(wěn)定、可靠地運行。
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體上應該按照、可靠性、安全性、可擴展性原則，與各監(jiān)測執(zhí)行子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸儲存系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)等具有信息流通交互的能力。以安全授權(quán)為前提，系統(tǒng)采用開放性結(jié)構(gòu)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(tǒng)原有功能的前提下，滿足系統(tǒng)功能升級的需求。其中，數(shù)據(jù)分級管理可以實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)自動上傳云平臺，異常數(shù)據(jù)優(yōu)先處理，既保證數(shù)據(jù)的安全，又提高數(shù)據(jù)的分析效率。組成系統(tǒng)的硬件和軟件均符合行業(yè)應用的主流方向，結(jié)構(gòu)設計滿足智能配電網(wǎng)未來發(fā)展需要。監(jiān)控系統(tǒng)整體方案如圖1所示。智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)主要包括智能配電房監(jiān)控平臺、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、智能監(jiān)控主機（MTU）、各監(jiān)測*執(zhí)行子系統(tǒng)四大模塊。
圖1智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)總體方案圖
2.1智能配電房監(jiān)控平臺
智能配電房監(jiān)控平臺是一個基于IoT、云計算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)開發(fā)而來的IoT聯(lián)接管理平臺，具有彈性伸縮、智慧管理、安全可靠、數(shù)據(jù)共享的特點。
第一，彈性伸縮。智能配電房監(jiān)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(xiàn)移動數(shù)據(jù)交互、靈活監(jiān)控，具有強大的開放能力，可以快速實現(xiàn)各種IoT功能應用。
第二，智慧管理。智能配電房監(jiān)控平臺是集智慧綜合監(jiān)測治理重大突發(fā)事件預告預警于一體的智慧管理平臺，其利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對所采集的設備和環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，對配電房設備和環(huán)境狀態(tài)進行判斷，對異常狀況自動發(fā)出預警。針對一般異常事件，通過短信、App即時信息等方式通知相關(guān)負責人，并按照預設程序進行自動調(diào)節(jié)，維持設備和環(huán)境狀態(tài)穩(wěn)定；針對重大故障，同時通知相關(guān)負責人和主管領(lǐng)導，在按預定程序維持設備穩(wěn)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。
第三，安全可靠。在設備安全方面，設備的操作經(jīng)過授權(quán)驗證，根據(jù)需要自動生成新設備的接入策略，并通過權(quán)限認證方可允許新設備接入。在數(shù)據(jù)安全方面，數(shù)據(jù)信息嚴格保密傳輸，根據(jù)保密協(xié)議和用途，確定不同人員對數(shù)據(jù)的不同操作權(quán)限，并將重要數(shù)據(jù)自動上傳至云平臺備份。
第四，數(shù)據(jù)共享。智能配電房監(jiān)控平臺提供多種API接口，能夠靈活對接4A系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、上層電網(wǎng)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的綜合應用。
2.2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸包括傳感器、執(zhí)行子系統(tǒng)與MTU之間的信息傳輸以及MTU與智能配電房監(jiān)控平臺之間的數(shù)據(jù)通信。各傳感器將監(jiān)測到的各種數(shù)據(jù)通過無線、RS232/485異步傳輸?shù)确绞絺鬏數(shù)組TU，按IoT協(xié)議將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，通過網(wǎng)絡交換機傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)內(nèi)部的通信域中。由此，智能配電房監(jiān)控平臺可以在通信域中獲取數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果、反向通信，為管理終端提供數(shù)據(jù)服務。
2.3 MTU
MTU是智能配電房信息處理的關(guān)鍵，主要由主機、備用電源管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡硬盤錄像機（NVR）組成。監(jiān)控主機方面基于IoT采用無線公網(wǎng)、光纖等多種通信方式與智能配電房監(jiān)控平臺通信，另一方面為智能配電房內(nèi)各個傳感器執(zhí)行控制元件提供網(wǎng)關(guān)，具備多路信息同時輸入輸出功能，實現(xiàn)配電房內(nèi)狀態(tài)信息采集、傳輸以及各子單元間的聯(lián)動。備用電源系統(tǒng)負責整個智能配電房內(nèi)相關(guān)子系統(tǒng)的電源管理，保證供電穩(wěn)定，并能在MTU、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)等重要系統(tǒng)失去外部電源時，及時投入供電，保證特定子系統(tǒng)持續(xù)正常工作。NVR配置大容量硬盤，支持對多路網(wǎng)絡視頻的存儲和回放，并可以通過光纖和無線網(wǎng)絡與智能配電房監(jiān)控平臺通信。
2.4物聯(lián)監(jiān)測執(zhí)行子系統(tǒng)
物聯(lián)監(jiān)測執(zhí)行子系統(tǒng)負責采集配電房設備運行和環(huán)境參數(shù)，并通過MTU將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芘潆姺勘O(jiān)控平臺，從而實現(xiàn)對配電房狀態(tài)的智能化監(jiān)控，包括環(huán)境監(jiān)控、設備狀態(tài)監(jiān)測、安防視頻子系統(tǒng)。
環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要由環(huán)境溫濕度、氧氣、臭氧、SF6、煙霧、水浸等傳感器組成，傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)由MTU讀取，然后根據(jù)預設值，啟動風機、除濕機等執(zhí)行系統(tǒng)，使環(huán)境異常參數(shù)恢復正常，同時將環(huán)境參數(shù)上傳至智能配電房監(jiān)控平臺，對異常值發(fā)出報警。
設備狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)主要由變壓器進出線測溫、變壓器熱成像測溫、開關(guān)柜局放監(jiān)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(tài)數(shù)據(jù)通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺進行存儲、分析，并識別異常情況，然后通過聯(lián)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(tǒng)通過配電房內(nèi)的紅外入侵探測器監(jiān)測安全狀況，并將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺，通過對數(shù)據(jù)、圖像分析識別安全狀況異常，對非法入侵發(fā)出聲光報警，并通知相應區(qū)域安全負責人。
視頻子系統(tǒng)通過安裝在配電房內(nèi)的紅外球形攝像機監(jiān)控配電房內(nèi)的安防和設備運行狀態(tài)，正常情況下對配電房內(nèi)的狀態(tài)進行實時循環(huán)錄像，出現(xiàn)異常情況時進行實時抓拍，并將數(shù)據(jù)通過MTU上傳至智能配電房監(jiān)控平臺儲存。此外，運維人員可以通過智能監(jiān)控平臺控制視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，對特定區(qū)域、儀表進行查看。
3 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
3.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調(diào)、除濕機、風機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。
3.2應用場所
適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
3.4.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。
3.4.2數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。
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(nèi)設備的運行數(shù)據(jù)報表。
3.4.5實時告警
具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、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
能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
3.4.7用戶權(quán)限管理
設置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼操作權(quán)限。
3.4.8網(wǎng)絡拓撲圖
支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
3.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。
3.5系統(tǒng)硬件配置
名稱 | 型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng) | ACREL-2000E |
| Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線*電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調(diào)控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。 |
智能通信管理機 | Anet-2E4SM |
| 通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。 |
主機 | Acrel-2000E/A |
| 數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據(jù)采集到的設備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動啟動風機、聲光報警器、空調(diào)、水泵等設備。 |
Acrel-2000E/B |
| 參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。 | |
Acrel-2000E/M |
| 參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。 | |
Acrel-2000E/G |
| 參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝 | |
環(huán)境監(jiān)測硬件 | RS-WS-NO1-8 |
| 用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH |
BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感;電源正*（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點 | |
RS-SJ-N01R01-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點 | |
環(huán)境監(jiān)測硬件 | T35-II-5.6 |
| 風量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機變頻 |
AT8002 |
| 常開型；感應距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 | |
DS-2DC6120BY-A |
| 視頻監(jiān)控 | |
ARTU-KJ8 |
| 8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出 |
4 結(jié)語
建設智能配電房是發(fā)展智能電網(wǎng)的重要組成部分。文章通過分析智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體建設方案，不僅向大眾展示了目前智能配電房的發(fā)展狀況，而且表明了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)對配電房的智能化升級改造具有至關(guān)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
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.
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