浅谈配电室智能监控系统的设计与实践探索

浅谈配电室智能监控系统的设计与实践探索

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：配电室智能监控系统可以运用计算机技术将配电工程的各个环节有机结合起来，全面控制配电系统工作状态，科学测量系统工作信息，提高配电工作的可靠性与安全性，确保电力系统顺利运行。通过部署设计智能监控系统，可以远程监控配电室工作状态，提高配电网工作的信息化与自动化程度，明确系统工作需求，及时发现系统工作以外状况，提高系统工作效率。文章主要阐述了配电室智能监控系统的设计与实践方案。

关键词：配电室智能监控系统；功能设计；实践意义

0 引言

作为电力系统的基础设施，配电室工作的稳定性具有重要意义。人工管理方式错误率较高、实时性较差，影响了配电网络的作用。因此，运用信息技术、网络通信技术等方式监控配电室是电力部门发展的关键所在，需要增大研究强度，做好软件开发工作，为电力系统正常运行提供强有力保障。

1 配电室智能监控系统设计与实践意义

配电室管理的信息化程度不高，仍然使用人工的方式进行管理。人员对于专业的新设备、新技术、新结构特征掌握不足，处理水平差，消耗时间较长，难以准确定位系统故障，影响了故障排查质量。

配电室中的电力设备种类较多，连接线路错综复杂，需要使用大量的人力、物力完成管理任务。

配电室所在地理位置比较分散，多位于较为偏僻的地区，增加了管理与监控配电室的难度，影响了电力系统的管理工作水平。

设计低压配电室智能监控系统具有重要意义。

可以提高电力管理效率与管理质量，满足电力管理工作的基本资源需求。配电室是电力系统中的基础性设备，对于系统正常稳定运行具有重要意义。远程监控系统工作状况可以准确定位故障发生位置，掌握配电室实时运行状况，有利于提高电力管理水平。

配电室智能监控系统可以排除设备维护与检修过程中存在的安全隐患。电力设备检测工作的危险程度较高，容易发生重大安全事故，从而导致严重的经济损失与人员伤亡状况。配电室智能监控系统可以减少检修工作量，排除安全隐患，提高电力系统检修工作效率与工作质量。

提高电力系统的信息化程度，符合当前电网建设的发展方向。配电室智能监控系统给区域电网建设提供了有效技术保障，对于国家电网的平安发展具有重要意义。

2 配电室智能监控系统总体设计

2.1系统组成

在进行配电室智能监控系统的设计过程中，实现监控智能化需要以通讯网络为核心，对配电室的工作状况进行实时监测，并将信息传递至控制室以便根据实际情况调整。其中，通用无线分组业务作为配电室智能监控系统的主要通讯操控系统，能够适应配电室各个组件的工作需要，满足不同领域的需求。

综上，由通讯网络进行信息数据传递，使得系统输入输出设备能够将数据传递至控制链中的主站，主站将其传递至各个分站，细化到不同功能模块，该控制系统的工作流程清晰，工作效率较高，能够保障信息数据的传递质量。此外，在对配电室智能监控系统进行设计过程中，帮助工作人员了解该智能监控系统的设计结构与功能，通过配电室的应用场所明确其工作需求，来进行智能监控系统的设计，提高该监控系统的应用价值。

2.2软件设计

在完成配电室智能监控系统的结构设计后，分析该系统的整体运行状况，该系统的结构组成较为复杂，包含模块与功能较多，各个组成部分之间联系紧密，在该智能监控系统运行过程中，需要对每一模块的运行状况进行分析，来得到系统整体运行数据分析报告。当前对该监控系统进行检测的方式为定期检测或将输入输出设备所传递的数据进行总结分析，来达到对该智能监控系统的整体运行状况的了解，若配电室出现异常，可自动报警，工作人员根据报警定位信息迅速到达现场维修，保障配电室运行效率。

2.3硬件设计

针对配电室智能监控系统设计中的硬件设计部分，需要分析各个硬件的组成，本文主要针对内核、直流模拟量采集、交流模拟量采集进行分析。

内核决定智能监控系统运行的稳定性，内核包含众多功能，选择用于计量的电子芯片，对配电室供电配电状况进行计量，同时对产生的数据信息进行记录处理。

直流模拟量是指缓慢变化的连续量，直流模拟量采集是利用通讯网络将电路运行中产生的多个节点的模拟数据转化为数字信号传递至主机中，能够对配电室智能监控系统的整体运行情况进行实时监测，提高系统运行的稳定性与数据传递质量。

交流模拟是指周期性变化的模拟量，交流模拟量采集系统能够对配电室多项运行参数进行监测，例如电压、电流、频率、功率等。通过检测得到的数据进行总结分析，分析出当前配电室智能监控系统运行方案中存在的不足并进行优化调整，保障系统稳定运行。

3 配电室智能监控系统技术与理论体系分析

3.1以太网通信技术与理论分析

配电室智能监控系统属于分布式系统，包括多个功能模块，各个模块之间可以通过以太网发送与接收数据信息。以太网是当前使用*为广泛的局域网技术，主要包括总线型以太网、星型以太网等。以太网将CSMA/CD作为基础访问控制协议，有效解决了网络传输介质的冲突性问题，提高了网络线路访问的有序性与数据传输质量。以太网技术可以实现多台计算机与服务器互联的目标，提高数据共享效率。

3.2信息化建设相关技术

信息技术在配电室智能监控系统项目中发挥着重要作用。其中，基于UML的建模技术属于面向对象的建模技术，提供了完整的标记与定义方法，展现出了软件系统的建模过程，提高了软件项目开发的工作效率与工作质量。UML在软件系统开发中具有重要应用，可以给复杂软件系统提供技术支撑。

4 配电室智能监控系统的功能设计

4.1配电室智能监控系统的设计原则

配电室智能监控系统的工作环境比较特殊，需要在设计过程中遵循以下原则。

需要提高系统的工作效率。配电室的工作效率对于电力系统的正常运行具有决定性意义。智能监控系统不能影响配电室的正常运转，使得配电室原计划正常工作。

需要遵循可靠性原则。配电室工作对于可靠性的要求较高。智能监控系统需要监控电力系统设备的实时运行状态，及时发出故障警告信息，自动寻找故障发生位置，有效应对外界环境因素变化。

需要遵循兼容性原则。电力系统基础设施种类较多。智能监控系统需要具备较高的兼容性，顺应未来工作发展趋势。在向系统添加设备时，不能对系统做出较大改动。

（4）需要遵循模块性原则。详细分析系统功能，模块化设计系统工作，降低各个功能模块之间的耦合性，降低后期维护工作的复杂程度。

4.2系统总体框架设计

4.2.1硬件部署模块

该模块包括电力基础性设施及传感器设备。电力基础设施主要包括高压配电室、低压配电室中的硬件设施。传感器设备可以提高电力基础设备的互联程度，获得设备各项指标参数，如电压、电流、温度等。

4.2.2现场监控模块

现场监控模块可以搜集传感器中电力设备的运行信息，将其传输到网络通信系统中，将信息交给系统管理模块处理，提高系统通信效率。

4.2.3网络通信模块

网络通信模块中有较多以太网接口芯片、网络接头、集线器等设备，可以传输电力设备中的监控数据信息，将其反馈给单片机。

4.2.4系统管理模块

系统管理模块主要安装在中心服务器及管理PC机上，主要包括服务器模块、客户端模块及后台数据库等信息。服务器是系统管理模块的核心，也是操纵后台数据库的关键所在。客户端模块可以给管理人员提供可视化的管理数据信息，将管理人员的请求发送给服务器，在后台显示系统运行状态。

4.3系统功能层次设计

配电室智能监控系统主要包括4个功能模块，需要在设计过程中确定硬件设备型号、模块内部框架结构、基本业务流程等信息。

4.3.1系统硬件部署情况

硬件部署模块工作内容主要是部署测量传感器信息、处理搜集到的信息等。

需要设置交流数据采集电路。在测量交流电压及电流数值时，需要保证二者数值不存在时间差，减少测量误差。

需要设置温度测量电路。为了测量电力系统所在环境的温度，可以将数字式温度传感仪作为主要检测设备，在工作时间给系统提供工作电源。传感器可以将搜集到的温度数据信息转变成为计算机可以直接处理的数字信号信息，无需额外参数即可加以计算。

（3）需要设置功率数据测量电路，将变压器的频率参数转化成系统工作的功率参数。

4.3.2现场监控现场

监控是配电室智能监控系统的核心部分，承担着原始数据转换任务，可以将转换后的数据信息交给网络通信中心，需要计算电流及电压的有效值、系统工作效率等数值，给系统分析数据提供有效支撑，提高系统配电工作的可靠性与有效性。

4.3.3网络通信

网络通信过程可以将处理后的数据信息传输给服务器，需要在单片机内实现通信的网络协议信息。

4.3.4系统管理

根据响应方式进行功能划分，可以将管理服务器分为以下几个功能。①数据库处理功能，接收通信模块的监控信息，根据服务器请求查找或修改数据库信息。②网络通信功能，需要设置专门的通信子模块，判断用户端的系统发送请求，明确故障发生位置。

4.4系统管理模块

系统管理模块需要管理用户权限信息、登录单位信息及运行参数信息等多个部分，有效管理配电室业务，保证电力系统正常运行。底层传感器设备可以管理系统的基础数据信息，统计分析各项业务数据信息。视频监控管理模块需要在配电室安装摄像头，检查其运转情况，管理拍摄画面，查询用户工作状态。测温管理模块需要监测环境异常情况，及时发出警告信息。

4.5系统功能与特点

配电室智能监控系统含有较多功能：

（1）遥测遥信功能。遥测是指通过近距离观察被测对象的各参数数据并将数据传递至远距离达到较远距离测量的目的，在配电室智能监控系统应用中，主要针对电流、电压、电流频率、直流电流等信号进行采集并将其传递至监控室。遥信是监测物体的物质的系统状态，监测线路开关、刀闸的位置并将其位置信息传递至监控室。

（2）综合监控功能。该功能较为全面，如传递配电室实时数据、自动监控、危险预测与自动报警、配电室运行数据记录与查询、数据分析总结等。其中，自动监控功能帮助工作人员实时掌握配电室运行状况，实现远程监控与操作。配电室数据记录与查询需要重点关注配电室运行中变压器、低压配电设备的电压、电流、频率等数据。需要根据现阶段配电室工作需求，结合以往需求并分析以往工作数据，对现阶段配电室工作进行调整。

配电室智能监控系统设计结构为分层分布式，能够为不同岗位的工作人员提供便捷服务。通过浏览器/服务器模式将配电室监控管理内容进行拓展，得到更加全面的监测数据信息。

5 配电室智能监控系统实践价值

5.1管理效率显著提升

在完成配电室智能监控系统的设计并将其投入使用后，产生的经济效益与社会价值取决于该系统设计的创新程度，且应用过程中智能监控系统需要加强对配电室供电配电状况的监控与管理，并实时传递信息，节约工作人员现场巡查的时间，借助通讯网络将信息传递至监控室或控制电脑，减少人工管理配电室存在的隐患，提高对配电室的管理效果。

5.2管理成本显著降低

配电室智能监控系统设计是以系统创新为前提，以提高供电配电效率为目的，避免人工监控管理因工作流程复杂、耗费时间较多造成的管理成本较高，简化对配电室的监控管理流程，优化人力资源配置，减少成本，在安装并使用配电室智能监控系统过程中能够缩减管理成本。

5.3管理方式便捷

配电室智能监控系统是以远程实时监控、通讯网络传递数据、掌握配电室整体情况为管理监控方式，改变传统人工监控管理中掌握信息不全面、不及时、管理效率较低的问题。智能监控系统能够检测配电室各个线路的运行状况，并定期对某条线路进行检查，及时将检测数据传递至控制室，降低配电室智能监控系统应用过程中存在的安全隐患。

6 安科瑞配电室环境监控系统

6.1概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统（云台球机、枪机）、环境监测子系统（温度、湿度、水浸、烟感）、控制子系统（灯光、空调、除湿机、风机、水泵）、门禁监控子系统（读卡器、开门按钮、磁力锁）、安防监控子系统（双鉴检测器）。

6.2应用场所

适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

6.3系统结构

6.4系统功能

6.4.1实时监测

能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，实时显示有关故障、告警等信息。

6.4.2数据查询

在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

6.4.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

6.4.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

6.4.5实时告警

具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

6.4.6历史事件查询

能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。

6.4.7用户权限管理

设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

6.4.8网络拓扑图

支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

6.4.9遥控功能

可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

6.5系统硬件配置

 

名称	型号	图片	功能
系统	ACREL-2000E

	Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。
智能通信管理机	Anet-2E4SM		通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。
主机	Acrel-2000E/A

	数据采集、状态监测、设备控制、报警事件记录查询，可以根据采集到的设备数据或状态联动启动风机、声光报警器、空调、水泵等设备。
Acrel-2000E/B

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。
Acrel-2000E/M

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装。
Acrel-2000E/G

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装
环境监测硬件	RS-WS-NO1-8		用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH
BRJ-307		光电式烟雾传感;电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点
RS-SJ-N01R01-2		接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V工作温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点
环境监测硬件	T35-II-5.6

	风量4800，带温控器，带消声段，电机变频
AT8002		常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出
DS-2DC6120BY-A

	视频监控
ARTU-KJ8		8路开关量输入,8路继电器输出

 

7 结束语

综上所述，配电室智能监控系统可以提高空间利用效率，有效监控配电室工作状况，降低工作风险，及时发现故障位置并发出警报信息，减少工作人员的维护工作量，提高设备保护功能，减少管理成本，保障供电配电的稳定，同时保障电力系统顺利运行。

参考文献：

谢正勇.六安配网配电室环境智能监控系统建设探索与实践[J].中国电业（技术版）,2014（11）：83-84.

滕慧斌.配电室智能监控系统的设计与实践探索.

安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.

审核编辑 黄宇