基于開放式體系的智能配電房監控系統研究

陳相豪

摘? 要：作為配電網中的重要供電節點，配電房分布范圍廣、數量多、運維工作質量高。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測控制系統，旨在推進智能配電房建設，降低運維管理成本，提升運維質量，拉動安全管理效率和水平，延長相關設備的使用壽命，實現配電網可控、可測及可觀。

關鍵詞：開放式體系;智能配電房;監控系統;物聯網

中圖分類號：TM641? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

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

1 智能配電房監控系統總體運行要求

智能配電房監控系統應同時具備遠程在線監測、安防管理和環境狀態信息監測管控等基本功能，還可根據監測數據分析結果，實時預警及聯動。鑒于此，系統在開發設計時，應基于可靠性、可用性、可擴展性、安全性及先進性等原則，遵循整體的行業技術標準，采用一種“開放式”體系結構進行總體架構設計，可在開放式環境下，針對配電房現場運行情況進行聯動控制監測，確保在非法授權活動和惡劣環境下不發生或少發生突發故障。

2 監控系統“開放式體系”架構

2.1 系統“開放式體系”架構部署

根據系統總體運行需求及控制監測要求，在系統總體架構設計時，應配置配電房環境監控、安防監控和設備狀態監控智能終端，提高長期靈活性與穩定運行性能。在此基礎上，在軟件系統設計時，還應設置完善的安防響應機制和權限管理分級機制，通過人工界面的友好交互，為用戶重要數據的存儲和擴展提供兩級備份、運維和升級二次開發接口。

2.2 開放式“四層”結構配置

該智能配電房監控系統基于“開放式”體系，采用“四層”結構部署總體配置。

應用層：主要包括配電房高預警管理、現場環境在線監測、視頻監控、設備狀態跟蹤監測、數據統計、遠程控制、APP移動和運維管理等。

平臺層：分別由應用節點、移動應用節點、數據采集節點、平臺接口節點、數據庫及流媒體節點等服務器構成。

通信層：采用無線通信及光纖通信2種方式進行系統主站與配電房的數據遠程通信。

終端層：配置各類監控終端機、監控命令執行元件和傳感器等，實現配電站房內的濕度、溫度、臭氧、SF濃度監測;實時在線采集配電房環境內的水浸、火災、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備狀態信息等與門禁、監控、燈光、風機等智能化執行設備進行聯動，共同遠程監控管理配電房。計算機輸出信號經轉換后通過雙向可控硅控制器控制加熱電阻兩端的電壓。

其溫控數學模型為式中的e-τs為溫控系數，s為傳遞函數，它與輸入量有關。該系統終端層監測控制算法選用PID控制，硬件監測控制模塊測溫原理：TL431和電位器VR1調節電路，形成4.096 V的參考電源;采用100 Ω精密電阻R1、R2、VR2、Pt100構成測量電橋，當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LM324放大輸出可直連A/D轉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=R5/R3，運放采用單一5 V供電。觸發控制時，雙向可控硅從阻斷區轉至導通區，并通過如圖1所示的原理進行監測控制：

3 基于開放式體系的智能配電房監控系統實現

3.1 實現對配電設備溫度監測

該文主要基于紅外熱成像技術對配電柜、開關柜、變壓器、低壓柜和電纜溫度等進行監測，同時基于系統配置的溫度傳感器，對系統相關設備實時運行溫度狀態數據進行采集，以此對突發情況進行預警。

3.2 在線測量局部放電量

系統能準確在線測量局部放電引起的開關柜局放電量、變壓器中壓電纜頭局放電量，再根據局放電脈沖信號發生器，校準和分析局部放電從而全面了解配電房相關電氣設備元件的相位、局放電類型、強度、運行狀態等。

3.3 電子閉鎖裝置狀態監測

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

3.4 運行環境監測

系統運行環境監測主要對配電房溫度、濕度和相關異常情況進行預警聯動。當濕度或者相關電氣設備氣體濃度值、臭氧濃度等超出系統預設閥值時，就會聯動其他設備進行預警。

4 案例應用分析

上述基于“開放式”的體系監控系統已在某企業公用配電房中得到具體應用，如下：

通過在智能配電房安裝ONU和OLT光纖通信設備，同時對視頻監控綜合平臺及SCADA系統進行一體化調度，由此實現對智能配電房的綜合監控。

智能配電房中所有10 kV開關柜等電氣設備均受DTU設備監控。

通過將變壓器安裝于配電房，由此實現對變壓器的運行優化。

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

通過集成智能配電房開放式一體化監控，實現并取得良好運行效果。

5 結語

經過綜合試運行，這種監控管理系統能更好地代替人工進行配電巡檢，在人力和財力上節約了大量成本，使用智能配電房監控系統進行運維管理后，實現對配電房相關電氣設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控系統的應用研究[J].中小企業管理與科技，2016（13）：153-154.