劉丹

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

摘 要：隨著城市電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，開閉所、配電房的數(shù)量逐步增加，現(xiàn)場設(shè)備繁多、運行環(huán)境惡劣，無法掌控整個站點日常運行狀況，未能及時對缺陷管控、隱患排查。針對目前配電網(wǎng)絡(luò)運維存在的問題，以提高對配電房運行環(huán)境的監(jiān)測 能力為目標(biāo)，研究并設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：配電房 ；環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) ；無線遠程通信

早期配電房一般處于地下室，運行環(huán)境密閉，通風(fēng)性差， 溫度濕度大，特別是夏季，房間內(nèi)部溫度高達60℃左右，且 配電房多且分散，夏季必須開啟排風(fēng)扇或空調(diào)等用于散熱。 配電房理想狀態(tài)下的通風(fēng)情況，在實際運行時還會遇到各種 各樣的問題，如風(fēng)機運行老化、污穢使噪聲增加，現(xiàn)有降噪手段效果達不到居民區(qū)實際要求，尤其是對于已經(jīng)建成的老舊式配電房，要進行通風(fēng)改造更是難上加難。而部分排風(fēng)扇運行 時噪聲較大，對附近居民影響很大，只能白天部分時段運行，晚上關(guān)閉，頻繁采用人工開啟造成日常維護工作繁重，既不切實際的，又會增加成本，難以執(zhí)行。因此，建立一種的自動化管理手段勢在必行。

調(diào)控配電房內(nèi)環(huán)境溫度主要是通過對通風(fēng)機、空調(diào)、抽濕機等設(shè)備運行控制，達到降溫除濕的效果。其中，風(fēng)機價格較低，應(yīng)用非常廣，數(shù)量非常多，但溫度調(diào)節(jié)效果不明顯；空調(diào)功率大， 降溫效果好，但價格比較昂貴，能耗較大，所以目前應(yīng)用較少； 抽濕機或者抽水機只有在個別有特殊需要的場所，比如地勢低洼、排水不好、容易積水的地下場所才應(yīng)用。要對溫控設(shè)備進行控制，就要明確控制限制條件與控制方式。 

（1）風(fēng)機長期運行，受質(zhì)量和環(huán)境的影響，容易出現(xiàn)故障。 因為巡視時間間隔較長，風(fēng)機發(fā)生故障后很難被發(fā)現(xiàn)，這需要自動化裝置能夠即時的發(fā)現(xiàn)故障，并能夠把這個信息實時發(fā)送給配電管理人員。

（2）風(fēng)機應(yīng)該可以設(shè)置停開機時間，按照需要進行風(fēng)機起停，以免過熱故障，也能達到節(jié)能的目的。比如冬季不需開啟風(fēng)機等。 

（3）部分配電房安裝有抽濕風(fēng)機，應(yīng)實時監(jiān)測現(xiàn)場濕度， 依據(jù)濕度限值來控制抽濕機開停。 

（4）實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境溫度，超過限值溫度時開啟風(fēng)機， 當(dāng)溫度降至一定溫度時，可關(guān)停風(fēng)機 ；實時監(jiān)測變壓器繞組溫度，當(dāng)超溫告警時，強制開啟風(fēng)機，并即時通知配電管理人員。但是由于直接監(jiān)測繞組溫度比較困難，可以采集變壓器溫控儀超溫告警信號作為依據(jù)。 （5）對于小區(qū)居民用配電房，為了避免噪音擾民，引發(fā)糾紛，并且隨著夜間用電量減少，變壓器散熱量也相應(yīng)減少， 可以增加夜晚模式，設(shè)置在晚上12點以后禁止風(fēng)機開啟，停止對空調(diào)設(shè)備的操作。 

通過控制被控設(shè)備電源回路斷開節(jié)點的開閉狀態(tài)，來達到接通、斷開被控設(shè)備電源的目的， 從而控制空調(diào)設(shè)備的啟動與關(guān)停。 

（1）季節(jié)控制報文。配電房夏季負荷大，外部氣溫高， 相對的室內(nèi)溫度也會很高，對溫控需求大，要采用夏季策略 ； 冬季外部氣溫低，室內(nèi)溫度也低，對溫控需求不大，出于節(jié)能考慮，則采用冬季策略。 

（2）遠程自動 / 手動控制切換。為適應(yīng)不同應(yīng)用場合和操作人員的需要，設(shè)備控制配置為自動控制和手動控制兩種模式，自動模式下系統(tǒng)會自動根據(jù)溫度越限告警等觸發(fā)條件自行控制設(shè)備開停，手動模式需要值班操作人員的手動確認才可執(zhí)行操作命令。 

（3）實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境溫 / 濕度，并根據(jù)應(yīng)用場所情況因地制宜地設(shè)定限值，同時監(jiān)測變壓器溫控器信號、環(huán)境噪聲、 時間策略等作為觸發(fā)條件，配合內(nèi)置控制策略對設(shè)備進行控制。其動作邏輯說明如下 ： ① 變壓器超溫告警，或溫度超越上限，則風(fēng)扇與空調(diào)全部開啟。② 變壓器超溫告警消除或者溫度超過上限，可能是有溫度超過上限狀態(tài)剛下來，也可能是環(huán)境溫度剛超上限，然后判斷是否有噪音限制（是否有噪音傳感器，若無噪音傳感器， 則啟動空調(diào)。若無空調(diào)則開一號風(fēng)機組，其他設(shè)備狀態(tài)不做 改變）。③ 若裝有噪音傳感器，則判斷噪音是否越界，如果沒有越界，則啟動空調(diào) ；若無空調(diào)則開一號風(fēng)機組（其他設(shè)備狀態(tài)不做改變），如果噪音越界，則關(guān)風(fēng)扇開空調(diào)。判斷風(fēng)扇空調(diào)是否開啟，如果開啟就關(guān)閉，如果沒開啟，就結(jié)束。

居民區(qū)配電站智能監(jiān)控系統(tǒng)選用獨立運行的智能門禁系統(tǒng)，通過采用特制防火防盜門、C 級防盜的門禁鎖具和支持三級加密的門禁卡，支持防撬、防解密、遠程授權(quán)、現(xiàn)場報警及短信報警等豐富功能。 

本系統(tǒng)采用專為配電房電纜溝溢水監(jiān)測設(shè)計的低水位監(jiān)測傳感器。采用抗氧化、抗銹蝕、抗電解的特殊材料制作的水位電極，能夠?qū)崟r在線監(jiān)測低至1 cm的電纜溝水位情況，一旦探測到水位超限，水位控制器立即啟動報警、輸出節(jié)點聯(lián)動閉合，從而控制水泵聯(lián)動啟動排水，同時系統(tǒng)會通過GSM公網(wǎng)向后臺監(jiān)控中心和定向手機發(fā)出“龍湖4號配電房水位報警"的短信，及時通知運檢人員前往現(xiàn)場排查。

本系統(tǒng)采用數(shù)字式離子式煙霧傳感器，當(dāng)電力設(shè)備和電纜發(fā)生故障引發(fā)火災(zāi)的前期，煙霧會引發(fā)煙霧傳感器報警，系統(tǒng)會通過 GSM 公網(wǎng)向后臺監(jiān)控中心和定向手機發(fā)出“龍湖 4號配電房火災(zāi)報警"的短信，及時通知巡檢人員前往現(xiàn)場檢查，即便巡檢人員不方便，也可聯(lián)系小區(qū)物業(yè)值班人員、消防單位在時間前往現(xiàn)場排查問題，撲滅火源。同時，火災(zāi)報警時，如果此時站內(nèi)風(fēng)機處于啟動運行狀態(tài)時，系統(tǒng)會立即自動關(guān)閉風(fēng)機，從而防止火勢蔓延。 

本系統(tǒng)安裝紅外 + 微波雙鑒式防盜傳感器，當(dāng)防盜傳感器監(jiān)測到有人強行非法闖入配電房內(nèi)，將會延時發(fā)出語音警報 ：“高壓危險，請趕快離開！"進行提示和告警，同時，主機上光字牌紅燈和藍燈交替閃亮提示危險，并且系統(tǒng)會通過 GSM 公網(wǎng)向后臺監(jiān)控中心或定向手機發(fā)出“龍湖4號配電房 有人非法闖入"的短信，及時通知巡檢人員前往現(xiàn)場檢查。 即便巡檢人員不方便，也可聯(lián)系小區(qū)物業(yè)值班人員、警務(wù)工作人員在時間前往現(xiàn)場排查情況。

本系統(tǒng)采用先進的數(shù)字式免校準(zhǔn)溫濕度傳感器實時監(jiān)測站內(nèi)的環(huán)境溫濕度情況。其中，溫度檢測精度可達±0.5℃，濕度檢測精度可達±3%RH。一旦傳感器監(jiān)測到溫度、濕度異常時（不包含火災(zāi)引起的溫度過高），就會引發(fā)報警，系統(tǒng)會通過GSM公網(wǎng)向后臺監(jiān)控中心和定向手機發(fā)出“龍湖4號配電房溫度 XX℃，濕度 XX%RH"的短信，及時通知巡檢人員前往現(xiàn)場檢查。 

3.6 照明/除濕/風(fēng)機/窗簾聯(lián)動控制功能 

原配電房里的風(fēng)機僅有風(fēng)機集中控制箱控制，無法實現(xiàn)和火災(zāi)傳感器進行聯(lián)動控制，從而會導(dǎo)致發(fā)生火情時，風(fēng)機仍在運行，加速火災(zāi)的蔓延。本系統(tǒng)支持聯(lián)動控制站內(nèi)風(fēng)機 ：火災(zāi)報警時，如果此時站內(nèi)風(fēng)機處于啟動運行狀態(tài)時，系統(tǒng)會立即自動關(guān)閉風(fēng)機，從而防止火勢蔓延。

3.7 監(jiān)測系統(tǒng)具備SF6氣體泄漏在線監(jiān)測的功能 

監(jiān)測裝置顯示主機安裝在配電房、配電房門外，在進口處懸掛式安裝，便于巡檢人員查看和操作；氣體采集終端安 裝在 SF6高壓柜底部的電纜溝內(nèi)，便于測 SF6氣體的泄漏；當(dāng)風(fēng)機控制單元和風(fēng)機控制箱采用壁掛式安裝在配電房風(fēng)機控制電源箱旁邊，便于和風(fēng)機聯(lián)動。當(dāng)環(huán)境中 SF6氣體含量超標(biāo) 或缺氧時能進行報警，同時自動開啟風(fēng)機進行通風(fēng)。當(dāng)空氣中的微量 SF6氣體泄漏發(fā)生微小變化時都能及時反應(yīng)出來。能夠檢測分辨率到達1000 uL/L（可設(shè)定），及時報警，穩(wěn)定性高、使用壽命長，采用 MODBUS 通訊協(xié)議，通過 RS-485支持測 量數(shù)據(jù)遠傳輸出。 

對配電房、配電房內(nèi)的高壓柜的 A、B、C 三相電纜頭進行溫度監(jiān)測，對變壓器的高壓側(cè)、低壓側(cè)的各3個母線接點進行溫度監(jiān)測，每個監(jiān)測點1支無線測溫傳感器，每面高壓柜3 支測溫傳感器 ；每臺主變6支測溫傳感器 ；裝置采用先進的無線通訊技術(shù)，傳感器和接收裝置之間的通訊采用2.4 GHz 頻率 波段的無線傳輸，ZigBee 技術(shù)，符合 lEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。所有數(shù)據(jù)都可以傳輸?shù)絽R控柜，統(tǒng)一分析判別。

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監(jiān)控、母線測溫監(jiān)測、電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門禁、燈光、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制等功能。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實現(xiàn)動力環(huán)境優(yōu)化，避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，保證維護人員，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過高，同時實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.2.1 通信管理

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

4.2.2實時監(jiān)測

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.2.3 數(shù)據(jù)查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

4.2.4曲線查詢

在曲線查詢界面，可以直接查看遙測參量曲線，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線。

4.2.5運行報表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。

4.2.6實時告警

科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)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(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：

4.2.7 歷史事件查詢

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)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。

4.2.8 用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

4.2.9網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？稍诰€診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

4.2.10操作

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程操作。

陳飛，劉東，李慶生.主動配電網(wǎng)建設(shè)條件及運行關(guān)鍵技術(shù)分析 [J]. 供用電 .2015（09）：1-8.

何曉偉，劉蓉.智能配電房標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及規(guī)范化管理應(yīng)用研究

安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版