浅谈安科瑞基于物联网技术的智能配电室综合监控系统的设计及产品选型

浅谈安科瑞基于物联网技术的智能配电室综合监控系统的设计及产品选型

严佳

上海嘉定安科瑞电气有限公司

【摘要】：配电室是电力系统的重要基础设施,能保证供配电系统的安全稳定运行。 但配电室数量多、部署分散、管理复杂。 人工现场巡检管理方式耗时耗力，出错率较高。 如果出现隐藏故障，往往不能及时发现。 根据配电室运维现状，人们可以构建基于物联网的智能配电室综合监控系统，远程监控配电室的电力设备和环境状态信息。 可联动或远程控制辅助设备的启停，从而提高配电设备管理工作的效率和质量。

关键词：配电室； 物联网; 监视系统

0 前言

近年来，随着我国工业化、城镇化进程不断加快，城市配电网取得了令人瞩目的发展成果。 配电室位于电力系统末端，主要为低压用户或用电设施分配电能。 按电压等级可分为高压配电室和低压配电室。 目前，我国配电室常采用非管理型室内站设计方案。

长期以来，配电室的运维一直是城市配电系统的薄弱环节之一。 城市电网配电室数量多、部署分散、管理复杂。 通常，工作人员会到配电室一一检查现场。 运维工作量大、效率低、实时性差。 巨大的压力。 配电室电气设备的运行状态和环境信息缺乏必要的监控手段。 一旦发生紧急情况，将危及用电设备​​的安全稳定运行，极易造成设备损坏和供电中断。 目前，部分配电室仍采用人工记录数据的巡检方式。 数据统计和录入费时费力，且容易出现遗漏等情况，严重影响检验质量。

随着城市配电网规模的不断扩大以及供电质量和服务可靠性要求的提高，城市配电网运维工作量日益增大，电力设备的安全运行面临严峻挑战。 基于物联网的智能配电室综合监控系统，采用先进的物联网传感技术对配电室进行远程监控，不仅将运维人员从繁重的工作中解放出来，而且大大提高了运维工作的效率。效率。

一、总体规划

针对城市配电网运行的复杂性，智能配电室综合监控系统通过整合电力设备和环境状态信息，实现配电室运行状态的自动远程实时监控和智能预警，并可联动或远程控制辅助设备的启动和停止。 智能配电室综合监控系统由感知层、网络层、平台层和应用层四部分组成，如图1所示。

图1 总体方案

感知层是整个系统的基础，是物理世界和信息世界之间的重要纽带。 系统采用先进的传感技术，实现配电室电力设备信息、运行环境信息、安全信息等数据的实时采集。

网络层通过低功耗物联网技术实现配电室相关监控终端设备的泛在连接，实现配电室监控终端的网络感知功能，并上传感知的数据层通过物联网网关到平台层。 监控终端设备具有数量多、位置部署分散、信息安全等级低的特点。

平台层是整个监控系统的中心，可以实现大量配电室状态监控终端的物联网管理，实现各种监控数据的存储和管理，通过大数据深度挖掘监控数据的价值。数据分析技术提高平台层的业务支撑能力。

应用层主要实现配电室电力设备状态信息显示、参数配置、数据查询和辅助设备控制等功能，利用人工智能和大数据分析技术，实现电力设备运行状态评估、故障预警、智能化辅助决策和精益管理，有效提升了城市配电网配电室智能化运维水平。

2、配电室在线监控设备

配电网作为城市电能传输的重要通道，是连接电网与用户的关键纽带。 大规模的供电网络也对配电室的安全运行和事故预防提出了更高的要求。 配电室电力设备运行过程中，电气设备故障的主要原因是电气设备本体质量缺陷、外力损坏、环境因素等。 因此，配电室应配备电压、电流、环境温湿度、SF6、氧气、烟雾、水浸、红外等传感器，实现对电力设备主要状态参数的在线实时监测和运行环境，监控数据统一由就近部署的无线网关上传至后台服务器。

无线网关由微处理器模块、无线通信模块、数据回传模块、时间同步模块和电源模块等组成，主要负责各监控终端的识别和数据采集，并将数据传输到主站进行监控系统实现电气设备运行状态信息、环境信息、安全信息等的实时监控和自动报警，从而完成配电室的远程智能巡检。

3、配电室联动及遥控设备

在配电室中，电力过载、过热等环境因素可能会引发火灾、水浸等环境因素，造成设备损坏和设施被盗，严重影响系统供电的可靠性。 配电室需安装空调、风机、水泵、除湿机、声光报警器等辅助设备。 一旦发生紧急情况，可以联动辅助设备并进行远程控制。 无线网关需要接收主站监控系统的命令楼宇设备自控系统配置对比，也可以代替运维人员快速链接辅助设备。 当发生报警信息时，能够智能联动相关辅助设备及时处理突发事件，有效防止事故进一步升级和恶化。 辅助设备联动控制策略如图2所示。

图2 辅助设备联动控制策略

4、配电室设备台账管理

配电室设备台账采用电子信息标识技术，完成电气设备的信息固化，包括设备名称、生产信息、运行维护记录和历史记录

历史维护信息等。建立完整的设备台账，整合所有相关信息，智能动态跟踪设备状态，实现全生命周期管理。

电子信息标记是基于射频识别（RFID）技术开发的。 内部设有无源电路，外壳采用防腐、防水、抗挤压材料。 通过扎带固定在识别对象上，实现现场信息固化和定位。 常用的电子信息标记包括高频和甚高频。 高频电子信息标记穿透能力强，抗干扰性能好。 甚高频电子信息标记传输距离远，读写速度快。 不同的电子信息标志适用于不同的应用场景，极大满足了配电网复杂的应用场景。

该阅读器与各种频段的电子信息标记兼容。 当电子信息标识进入阅读器发射的射频场时，它凭借感应电流获得的能量将存储在电子信息标识内部的电网设备相关信息发出出去。 由于RFID技术的穿透性，读写器可以实现电子信息标记的穿透式读取。 读写器可以是移动智能巡检终端，也可以是具有NFC（Near Field）近场通信功能的手机。 设备标识构建方案如图3所示。

图3 设备标识搭建方案

5、配电室综合监控系统

智能配电室综合监控系统采用B/S（浏览器/服务器）模式架构开发。 用户通过客户端的浏览器向B/S服务器发送访问请求，通过用户权限控制和管理实现多用户。 灵活接入； B/S架构将开发、维护、升级等核心工作集中在服务器端，简化了客户端的工作量，提高了系统使用和维护的便利性。

智能配电室综合监控系统采用模块化设计思想，主要包括GIS（地理信息系统）信息管理模块、状态评估管理模块、设备缺陷管理模块和智能运维管理模块等。系统采用GIS地图显示城市配电室的位置信息、报警信息、电力设备运行状态信息、环境参数信息、辅助设备信息和安全信息，实现对配电室电力设备的统一管理，免除现场繁琐运维人员的操作和维护工作时，运维人员可以在监控室远程掌握配电室的各种信息。 统计分析可以提前预测和处理隐患，减少电力设备故障对城市电网稳定运行的影响，有效降低事故处理成本，提高配电室智能化运维水平。

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）、环境监控子系统（温度、湿度、水浸、烟雾探测）、控制子系统（照明、空调、除湿机、风扇、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（双识别探测器）。

6.2 应用地点

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

6.3 系统结构

6.4 系统功能

6.4.1 实时监控

可以显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室的环境参数信息，实时显示故障和报警信息。

6.4.2 数据查询

在人机界面中，可以直接查看配电室各设备的运行数据。

6.4.3 曲线查询

可以直接查看各电气参数的曲线。

6.4.4 运行报告

查询配电室设备运行数据报表。

6.4.5 实时报警

具有实时报警功能，系统可对配电室的温度、湿度、有害气体、设备故障或通讯故障等事件进行报警。

6.4.6 历史事件查询

可以存储和管理所有产生的事件记录，方便用户追溯系统事件历史、查询统计、分析事故。

6.4.7 用户权限管理

设置用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码和操作权限。

6.4.8 网络拓扑图

支持对各设备的通信状态进行实时监控和诊断，能够完整地展示整个系统的网络结构。

6.4.9 远程控制功能

可对整个配电系统内的设备进行远程控制操作。

6.5 系统硬件配置

姓名

模型

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、母线及电缆测温监控、环境温湿度监控、有害气体监控、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。 实现电力环境中各种数据的检测和设备控制，优化电力环境，避免运行环境失控而导致配电设备运行故障，保证维护人员的安全，延长配电设备的使用寿命设备，实现配电用电环境的分布式远程管理。

智能通讯管理机

Anet-2E4SM

通用网关，2路网口，4路RS485，可选1路LORA，现场报警功能，支持485、4G从机模块扩展。

主人

Acrel-2000E/A

数据采集​​、状态监控、设备控制、报警事件记录查询，可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、通讯管理、图形绘制、状态监控、设备控制、视频监控回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询等功能。

Acrel-2000E/M

参数设置、通讯管理、图形绘制、状态监控、设备控制、视频监控回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询等功能。 独立式安装。

Acrel-2000E/G

参数设置、通讯管理、图形绘制、状态监控、设备控制、视频监控回放、报警事件记录查询、报警图片及视频查询等功能。机柜安装

环境监测硬件

RS-WS-NO1-8

用于配电室的温度、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

光电烟雾传感器； 正电源（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点

RS-SJ--2

接触式水浸传感器，监测变电站、电缆沟、控制室等场所积水，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

常开型； 感应距离：30-50mm 材质：锌合金，银灰色电气干接点输出

DS--A

视频监控

ARTU-KJ8

8路开关量输入，8路继电器输出

七、结论

智能配电室综合监控系统以物联网为基础，依托物联网技术，综合运用大数据技术、传感器技术等先进技术，建立了完整的配电室信息管理系统，有效降低了配电室的管理成本。配电室管理。 提高运行巡检效率，为配电室电力设备全生命周期运维管理奠定基础。

参考：

王小雷，周家伟，顾佳，等。 配电网自动化建设与运维探讨［J］． 电工技术，2018（23）：78-79。 周金平. 基于物联网的智能配电室综合监控系统研究。 安创企业微电网设计与应用手册2022.05版。

关于作者：

严佳，女，现就职于安科瑞电气股份有限公司。