智能配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)在智能型一體化配電房改造中的應(yīng)用

一、行業(yè)背景

配電網(wǎng)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，我國配電網(wǎng)建設(shè)投入不斷加大，配 電網(wǎng)發(fā)展取得顯著成效，但用電水平相對國際先進水平仍有差距，城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展不平衡，供電質(zhì)星有待 改善。為貫徹落實中央“穩(wěn)增長、防風險”有關(guān)力峨配電網(wǎng)建設(shè)改造，推進轉(zhuǎn)型升級，服務(wù)經(jīng)濟 社會發(fā)展，國家能源局于2015年7月31日印發(fā)了《配電網(wǎng)建設(shè)改造彳詢計劃（2015?2020年）》。

配電網(wǎng)在電網(wǎng)中起分配電能的作用，是電力系統(tǒng)中二次降壓變電站低壓側(cè)直接或者降壓后向用戶 供電的網(wǎng)絡(luò)，由饋線、配電變壓器、斷路器、補償電容器、各種開關(guān)等配電設(shè)備構(gòu)成。在我國110kV 電壓等級以下電網(wǎng)稱為配電網(wǎng)：大于等于35kV屬于高壓配電網(wǎng)；小于35kV,大于等于1kV屬于中 壓配電網(wǎng)；380/220V屬于低壓配電網(wǎng)。

隨著現(xiàn)代化進程的推進，城市化的快速發(fā)展，開閉站、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、箱式變壓器分布在城市 的每個角落，在保障企業(yè)、居民可靠用電的過程中發(fā)揮著積極的作用。配電設(shè)施的穩(wěn)定運行至關(guān)重要， 而配電設(shè)施一般為無人值守模式，需要定期派專人巡檢。一旦出現(xiàn)不利于設(shè)備正常運行的故陣時，就會 影響配電系統(tǒng)正常運行，對企業(yè)、居民的安全可靠用電的構(gòu)成威脅，如安全隱患不能及時獲知并立即處 理時，就有可能損壞電氣設(shè)備，造成嚴重后果。

二、需求分析

近幾年，針對配電設(shè)施的盜竊行為時有發(fā)生，同時老舊設(shè)備用電過負荷過熱易引發(fā)火災(zāi)，防盜、 防火就成為了配電網(wǎng)管理的重心。在與供電局及設(shè)計院交流后，同時結(jié)合近年來電科恒鈦在全國的配網(wǎng)項目，需求匯總?cè)缦拢?/p>

大多數(shù)配電室都屬于供電局代為管理，并沒有部署光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，需要通過3G/4G信號進行傳輸； 甶于采用3G/4G信號傳輸，考慮到資費問題，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控實時監(jiān)控并不適用，需采用實時錄像本 地存儲現(xiàn)場調(diào)閱、定時抓圖本地存儲遠程調(diào)閱、報曾抓圖本地存儲上傳中心相結(jié)合的應(yīng)用模式；考慮到現(xiàn)場電氣柜會阻擋視線，需要在兩排 電氣柜中間部署一個攝像機，在電氣 拒后方各部署一個攝像機；通過對之前發(fā)生的多起電纜及變壓器偷盜事件 的分析發(fā)現(xiàn)，不法分子都是通過鑿墦 進入，需要在配電室四周墻面上部署振動傳感器；為了管理進出配電室的人員，需在配電室門口部署門禁，同 時大門上方部署紅外雙鑒，一旦有人開門進入，就能實現(xiàn)聯(lián)動抓圖上傳；同時為了避免檢修情況下，人員頻繁進出而導(dǎo)致頻繁抓圖上傳造成資費浪費，需要現(xiàn)場具備撒防功能，一旦通過按鈕撖防，紅外雙鑒將不產(chǎn)生報警及聯(lián)動；為了實現(xiàn)現(xiàn)場的火情早提醒，還需部署煙感，當出現(xiàn)火災(zāi)時能夠 時向中心報警；為了確保配電室失電時的電源供應(yīng)，配電室的安全防范設(shè)備需采用現(xiàn)場UPS電源進行供電； 為了現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)控，還需部署溫濕 度傳感器、水浸傳感器、AC220V 電控制器（控制燈光、風機）。

三、系統(tǒng)設(shè)計

(一）技術(shù)路線

電科恒鈦智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)是集硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)于一體的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，以TIP3000平臺軟件為核心，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)及跨區(qū)域監(jiān)控， 在調(diào)控中心即可對前端系統(tǒng)集中監(jiān) 控、統(tǒng)一管理，為城鄉(xiāng)配電保駕護骯。 系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對配電室進行全局管控，除了實現(xiàn)配電室運行環(huán)境的圖像可視化，還能實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù) 的可視化。對于入侵、火災(zāi)、環(huán)境異常等報警，實現(xiàn)可視化圖片復(fù)核，并實現(xiàn)相關(guān)預(yù)案（開啟開燈、排風）。

(二）總體架構(gòu)

1?系統(tǒng)拓撲（見下圖)

2.系統(tǒng)組成

智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)由前端系統(tǒng)（配電室）、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控平臺（電力調(diào)控中心、檢修工區(qū)、手持終端）這三個相互銜接、缺一不可的部分組成。

前端系統(tǒng)：前端系統(tǒng)通過對配電室的運行環(huán)境進行采集、控制，保障配電室的穩(wěn)定運行。物聯(lián)網(wǎng)智能主機對攝像機、溫濕度傳感器、水浸傳感器、 振動傳感器、紅外雙鑒、煙感、燈光、風機、門禁等設(shè)備進行了整合，負責對配電室現(xiàn)場遙視、遙測、遙信 數(shù)據(jù)進行采集、編碼、存儲及上傳，并接受監(jiān)控平臺的遙控，而門禁負責對配電室出入口進行管控。同時，通過HT500物聯(lián)網(wǎng)智能主機的預(yù)置規(guī)則，設(shè)備間可實現(xiàn)智能聯(lián)動。

傳輸網(wǎng)絡(luò)：智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，用于前端與平臺之間通信。實現(xiàn) 遙測、遙信可上傳至平臺，調(diào)用查看，并實現(xiàn)遠程遙控。

通過電力調(diào)控中心的網(wǎng)絡(luò)安全隔 離裝置并經(jīng)過身份認證后，在運營商的3G/4G網(wǎng)絡(luò)，檢修人員也可隨時隨地在手持終端査看現(xiàn)場工況。

監(jiān)控平臺：監(jiān)控平臺由電力調(diào) 中心、檢修工區(qū)、手持終端三部分組成，根據(jù)使用者不同，功能各不相同。

電力調(diào)控中心部署有監(jiān)控平臺的服務(wù)端及客戶端，可管理轄區(qū)配電室 的所有設(shè)備，接收由配電室上報的環(huán) 境和報警信息，滿足調(diào)控中心值班人 員現(xiàn)場圖像、環(huán)境及報警信息管理的 需求；檢修工區(qū)部署有監(jiān)控平臺的客 戶端，滿足維護中心值班人員現(xiàn)場圖 像、環(huán)境及報警信息查看、設(shè)備遙控的需求；手持終端部署有監(jiān)控平臺的移動客戶端，滿足檢修人員現(xiàn)場圖像、 環(huán)境及報警信息查看的需求。

3.系統(tǒng)組網(wǎng)

由于智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)部署在運營商公網(wǎng)，為了保障前端設(shè)施與平臺的信息安全，需在運營商處申請?zhí)摂M專網(wǎng)（VPN)的服務(wù)。VPN 是通過公網(wǎng)建立一個臨時的、安全的 連接，可以對數(shù)據(jù)進行加密，達到安全使用互聯(lián)網(wǎng)的目的。VPN是對企 業(yè)內(nèi)網(wǎng)的擴展，可以幫助遠程用戶與 公司內(nèi)網(wǎng)建立起可信的安全連接。

(三）智能配電房的總體技術(shù)研究

3.1智能配電房總體架構(gòu)

智能配電房是以堅強智能電網(wǎng)為堅實基礎(chǔ)，以智能配電房組織管理及標準和智能配電房關(guān)鍵技術(shù)及裝備為堅強支撐，以通信與安全保障體系為可靠保證，以智能配電信息通信平臺為信息交換途徑，通過智能配電房技術(shù)支持平臺和智配電房一體化監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)，為電力客戶及供電局人員提供智能化、多樣化的用電服務(wù)和運維服務(wù)，實現(xiàn)與電力客戶進行能量流、信息流、業(yè)務(wù)流的友好互動，提升供電質(zhì)量和運維水平。

3.2視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)分為配電房站端及主站系統(tǒng)共兩個部分組成。

配電房站端系統(tǒng)對站內(nèi)的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安全防范、火災(zāi)報警、智能控制、門禁系統(tǒng)、保障系統(tǒng)及SF6泄漏報警系統(tǒng)進行了整合，主要負責對配電房內(nèi)視頻、音頻、環(huán)境量、開關(guān)報警量等信息進行采集、編碼、存儲及上傳，并根據(jù)制定的規(guī)則進行自動化聯(lián)動；

主站系統(tǒng)可管理地區(qū)下屬配電房的所有設(shè)備，接收由所轄配電房上報的環(huán)境、告警等信息，滿足地區(qū)級主站用戶視頻、環(huán)境信息查看、配電房設(shè)備控制的需求，同時也提供相關(guān)的視頻、環(huán)境等信息給省級主站。

智能配電房視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：

（1）實時視頻監(jiān)視：通過視頻監(jiān)視可以實時了解配電房內(nèi)所有設(shè)備的信息。

（2）環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測：實時對溫度、濕度、水浸、SF6濃度等環(huán)境信息進行采集、處理和上傳，生成曲線和報表。

（3）遠程控制：上級主站通過客戶端和瀏覽器可對所轄配電房的任一攝像機進行控制，實現(xiàn)遙控云臺的上/下/左/右和鏡頭的變倍/聚焦，對門禁、照明、語音的開啟進行控制。

（4）系統(tǒng)聯(lián)動：可以對各子系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)。

（5）語音對講：通過對講設(shè)備呼叫遠方值班人員開啟門禁。

（6）錄像回放：對監(jiān)控視頻進行實時存儲，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用回放錄像，為事故分析和事故處理提供幫助。

（7）配置維護：管理員不必到達設(shè)備現(xiàn)場，就可修改設(shè)備的各項參數(shù)。

（8）B/S方式訪問：用戶通過B/S（Brower/Server）方式訪問站端系統(tǒng)，通過標準的IE瀏覽器，領(lǐng)導(dǎo)和值班人員可根據(jù)不同的權(quán)限對站端系統(tǒng)進行配置及控制。

3.3配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

基于配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展水平和應(yīng)用效果以及配網(wǎng)設(shè)備的重要程度，建議在線監(jiān)測裝置的配置原則如下：

（1）配電變壓器繞組溫度在線監(jiān)測；

（2）開關(guān)柜、電纜分支箱可在關(guān)鍵接點部位配置溫度在線監(jiān)測裝置及環(huán)境濕度在線監(jiān)測裝置；

（3）配電室可配置SF6氣體濃度、環(huán)境溫度、濕度、煙霧、水位、門禁等在線監(jiān)測裝置；

（4）電纜通道可配置煙霧、水位、氣體（O2、CH4、CO、CO2、H2S等）濃度、溫度、濕度、井蓋、視頻/圖像等在線監(jiān)測裝置；

3.4電纜溝綜合治理

（1）電纜溝狀態(tài)監(jiān)測。電纜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包含電纜溫度監(jiān)測、局部放電監(jiān)測等部分。

（2）電纜溝環(huán)境監(jiān)測。電纜溝環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)對電纜溝內(nèi)的溫度和火災(zāi)情況、水位情況和氣體成分與濃度進行監(jiān)測，保障電纜安全運行，避免檢修人員被毒氣所傷，保護電纜溝內(nèi)設(shè)備安全。電纜溝環(huán)境監(jiān)測包含電纜溝溫度、水位監(jiān)測、有毒氣體監(jiān)測等環(huán)境量的監(jiān)測。

3.5安全報警系統(tǒng)

安全報警設(shè)備主要由電子圍欄、紅外對射、紅外雙鑒等設(shè)備組成。各探測器通過報警線纜直接與報警主機連接。電子圍欄具有不同的防區(qū)，當檢測到入侵事件時，報警主機輸出相應(yīng)防區(qū)的報警信息到環(huán)境監(jiān)控主機。環(huán)境監(jiān)控主機可根據(jù)預(yù)制規(guī)則聯(lián)動相應(yīng)功能：報警信息上傳中心，相關(guān)人員可以迅速來到事發(fā)地點，觸發(fā)聲光報警器，震懾非法闖入者；聯(lián)動相應(yīng)的燈光照明，調(diào)用預(yù)制位，啟動報警錄像等。紅外對射作為周界防范的有效補充，主要應(yīng)用于距離比較遠的圍墻、樓體等建筑物，特別適合無人值守變電站。紅外雙鑒可以對已進入室內(nèi)人員進行管控，同時可對小動物進行有效防范。

3.6門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)的普及給出入口帶來了全新的管理模式。門禁系統(tǒng)屬于智能弱電系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)，作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體。網(wǎng)絡(luò)化門禁系統(tǒng)的應(yīng)用更是大大提高無人場所的實時監(jiān)控能力和出入權(quán)限的管理能力、數(shù)據(jù)的自動存儲、問題分析的水平，提高運行維護的效率和大大降低成本。同時門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整合，可以有效的杜絕管理漏洞。門禁系統(tǒng)主要由門禁控制器、讀卡器（包括鍵盤讀卡器）、電控鎖、門磁和門禁電源等組成。通過安裝在建筑物的主要出入口、重要區(qū)域的通道口，從而實現(xiàn)對出入口的控制。

3.7智能控制系統(tǒng)

變電站內(nèi)的相關(guān)輔助控制設(shè)備較多，許多設(shè)備都只能在前端進行控制，實現(xiàn)無人值守后，需要在某些情況下實現(xiàn)遠程的控制功能，如遠程打開現(xiàn)場燈光、風機、水泵、空調(diào)、門禁等，通過智能控制系統(tǒng)將變電站輔助控制設(shè)備集中、整合后能夠遠程手動、聯(lián)動控制。

現(xiàn)場控制設(shè)備分為2大類：智能設(shè)備、開關(guān)設(shè)備。變電站內(nèi)的燈光和空調(diào)需要通過協(xié)議控制，因此屬于智能設(shè)備；其它如風機、水泵屬于開關(guān)控制。

4 結(jié)語

本文通過對智能配電房的視頻環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、電纜溝綜合治理等的關(guān)鍵技術(shù)研究，展示了未來智能配電房的總體技術(shù)發(fā)展方向。隨著智能電網(wǎng)應(yīng)用的不斷成熟和推進，將在配電房狀態(tài)監(jiān)測建設(shè)的基礎(chǔ)上，配合輸電線路，變、配設(shè)備線狀態(tài)監(jiān)測和分析，建設(shè)涵蓋輸、變、配設(shè)備狀態(tài)的完整監(jiān)測體系，促進技術(shù)監(jiān)督水平再上一個新臺階，最終建成基于電網(wǎng)模型的在線監(jiān)測、智能診斷處理、應(yīng)急指揮、“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”高度一體化融合的綜合監(jiān)控運行中心。

智能配電房是智能電網(wǎng)建設(shè)過程中智能配電研究成果實際應(yīng)用的綜合性工程，對智能配電技術(shù)的發(fā)展和完深化配網(wǎng)自動化的作用，具有十分重要的意義。善具有重要的促進作用，對提高供電可靠性和供電質(zhì)量

審核編輯 黃宇