淺談配電室智能監控系統的設計與實踐探索

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：配電室智能監控系統可以運用計算機技術將配電工程的各個環節有機結合起來，全面控制配電系統工作狀態，科學測量系統工作信息，提高配電工作的可靠性與安全性，確保電力系統順利運行。通過部署設計智能監控系統，可以遠程監控配電室工作狀態，提高配電網工作的信息化與自動化程度，明確系統工作需求，及時發現系統工作以外狀況，提高系統工作效率。文章主要闡述了配電室智能監控系統的設計與實踐方案。

關鍵詞：配電室智能監控系統；功能設計；實踐意義

0 引言

作為電力系統的基礎設施，配電室工作的穩定性具有重要意義。人工管理方式錯誤率較高、實時性較差，影響了配電網絡的作用。因此，運用信息技術、網絡通信技術等方式監控配電室是電力部門發展的關鍵所在，需要增大研究強度，做好軟件開發工作，為電力系統正常運行提供強有力保障。

1 配電室智能監控系統設計與實踐意義

配電室管理的信息化程度不高，仍然使用人工的方式進行管理。人員對于專業的新設備、新技術、新結構特征掌握不足，處理水平差，消耗時間較長，難以準確定位系統故障，影響了故障排查質量。

配電室中的電力設備種類較多，連接線路錯綜復雜，需要使用大量的人力、物力完成管理任務。

配電室所在地理位置比較分散，多位于較為偏僻的地區，增加了管理與監控配電室的難度，影響了電力系統的管理工作水平。

設計低壓配電室智能監控系統具有重要意義。

可以提高電力管理效率與管理質量，滿足電力管理工作的基本資源需求。配電室是電力系統中的基礎性設備，對于系統正常穩定運行具有重要意義。遠程監控系統工作狀況可以準確定位故障發生位置，掌握配電室實時運行狀況，有利于提高電力管理水平。

配電室智能監控系統可以排除設備維護與檢修過程中存在的安全隱患。電力設備檢測工作的危險程度較高，容易發生重大安全事故，從而導致嚴重的經濟損失與人員傷亡狀況。配電室智能監控系統可以減少檢修工作量，排除安全隱患，提高電力系統檢修工作效率與工作質量。

提高電力系統的信息化程度，符合當前電網建設的發展方向。配電室智能監控系統給區域電網建設提供了有效技術保障，對于國家電網的平安發展具有重要意義。

2 配電室智能監控系統總體設計

2.1系統組成

在進行配電室智能監控系統的設計過程中，實現監控智能化需要以通訊網絡為核心，對配電室的工作狀況進行實時監測，并將信息傳遞至控制室以便根據實際情況調整。其中，通用無線分組業務作為配電室智能監控系統的主要通訊操控系統，能夠適應配電室各個組件的工作需要，滿足不同領域的需求。

綜上，由通訊網絡進行信息數據傳遞，使得系統輸入輸出設備能夠將數據傳遞至控制鏈中的主站，主站將其傳遞至各個分站，細化到不同功能模塊，該控制系統的工作流程清晰，工作效率較高，能夠保障信息數據的傳遞質量。此外，在對配電室智能監控系統進行設計過程中，幫助工作人員了解該智能監控系統的設計結構與功能，通過配電室的應用場所明確其工作需求，來進行智能監控系統的設計，提高該監控系統的應用價值。

2.2軟件設計

在完成配電室智能監控系統的結構設計后，分析該系統的整體運行狀況，該系統的結構組成較為復雜，包含模塊與功能較多，各個組成部分之間聯系緊密，在該智能監控系統運行過程中，需要對每一模塊的運行狀況進行分析，來得到系統整體運行數據分析報告。當前對該監控系統進行檢測的方式為定期檢測或將輸入輸出設備所傳遞的數據進行總結分析，來達到對該智能監控系統的整體運行狀況的了解，若配電室出現異常，可自動報警，工作人員根據報警定位信息迅速到達現場維修，保障配電室運行效率。

2.3硬件設計

針對配電室智能監控系統設計中的硬件設計部分，需要分析各個硬件的組成，本文主要針對內核、直流模擬量采集、交流模擬量采集進行分析。

內核決定智能監控系統運行的穩定性，內核包含眾多功能，選擇用于計量的電子芯片，對配電室供電配電狀況進行計量，同時對產生的數據信息進行記錄處理。

直流模擬量是指緩慢變化的連續量，直流模擬量采集是利用通訊網絡將電路運行中產生的多個節點的模擬數據轉化為數字信號傳遞至主機中，能夠對配電室智能監控系統的整體運行情況進行實時監測，提高系統運行的穩定性與數據傳遞質量。

交流模擬是指周期性變化的模擬量，交流模擬量采集系統能夠對配電室多項運行參數進行監測，例如電壓、電流、頻率、功率等。通過檢測得到的數據進行總結分析，分析出當前配電室智能監控系統運行方案中存在的不足并進行優化調整，保障系統穩定運行。

3 配電室智能監控系統技術與理論體系分析

3.1以太網通信技術與理論分析

配電室智能監控系統屬于分布式系統，包括多個功能模塊，各個模塊之間可以通過以太網發送與接收數據信息。以太網是當前使用*為廣泛的局域網技術，主要包括總線型以太網、星型以太網等。以太網將CSMA/CD作為基礎訪問控制協議，有效解決了網絡傳輸介質的沖突性問題，提高了網絡線路訪問的有序性與數據傳輸質量。以太網技術可以實現多臺計算機與服務器互聯的目標，提高數據共享效率。

3.2信息化建設相關技術

信息技術在配電室智能監控系統項目中發揮著重要作用。其中，基于UML的建模技術屬于面向對象的建模技術，提供了完整的標記與定義方法，展現出了軟件系統的建模過程，提高了軟件項目開發的工作效率與工作質量。UML在軟件系統開發中具有重要應用，可以給復雜軟件系統提供技術支撐。

4 配電室智能監控系統的功能設計

4.1配電室智能監控系統的設計原則

配電室智能監控系統的工作環境比較特殊，需要在設計過程中遵循以下原則。

需要提高系統的工作效率。配電室的工作效率對于電力系統的正常運行具有決定性意義。智能監控系統不能影響配電室的正常運轉，使得配電室原計劃正常工作。

需要遵循可靠性原則。配電室工作對于可靠性的要求較高。智能監控系統需要監控電力系統設備的實時運行狀態，及時發出故障警告信息，自動尋找故障發生位置，有效應對外界環境因素變化。

需要遵循兼容性原則。電力系統基礎設施種類較多。智能監控系統需要具備較高的兼容性，順應未來工作發展趨勢。在向系統添加設備時，不能對系統做出較大改動。

（4）需要遵循模塊性原則。詳細分析系統功能，模塊化設計系統工作，降低各個功能模塊之間的耦合性，降低后期維護工作的復雜程度。

4.2系統總體框架設計

4.2.1硬件部署模塊

該模塊包括電力基礎性設施及傳感器設備。電力基礎設施主要包括高壓配電室、低壓配電室中的硬件設施。傳感器設備可以提高電力基礎設備的互聯程度，獲得設備各項指標參數，如電壓、電流、溫度等。

4.2.2現場監控模塊

現場監控模塊可以搜集傳感器中電力設備的運行信息，將其傳輸到網絡通信系統中，將信息交給系統管理模塊處理，提高系統通信效率。

4.2.3網絡通信模塊

網絡通信模塊中有較多以太網接口芯片、網絡接頭、集線器等設備，可以傳輸電力設備中的監控數據信息，將其反饋給單片機。

4.2.4系統管理模塊

系統管理模塊主要安裝在中心服務器及管理PC機上，主要包括服務器模塊、客戶端模塊及后臺數據庫等信息。服務器是系統管理模塊的核心，也是操縱后臺數據庫的關鍵所在。客戶端模塊可以給管理人員提供可視化的管理數據信息，將管理人員的請求發送給服務器，在后臺顯示系統運行狀態。

4.3系統功能層次設計

配電室智能監控系統主要包括4個功能模塊，需要在設計過程中確定硬件設備型號、模塊內部框架結構、基本業務流程等信息。

4.3.1系統硬件部署情況

硬件部署模塊工作內容主要是部署測量傳感器信息、處理搜集到的信息等。

需要設置交流數據采集電路。在測量交流電壓及電流數值時，需要保證二者數值不存在時間差，減少測量誤差。

需要設置溫度測量電路。為了測量電力系統所在環境的溫度，可以將數字式溫度傳感儀作為主要檢測設備，在工作時間給系統提供工作電源。傳感器可以將搜集到的溫度數據信息轉變成為計算機可以直接處理的數字信號信息，無需額外參數即可加以計算。

（3）需要設置功率數據測量電路，將變壓器的頻率參數轉化成系統工作的功率參數。

4.3.2現場監控現場

監控是配電室智能監控系統的核心部分，承擔著原始數據轉換任務，可以將轉換后的數據信息交給網絡通信中心，需要計算電流及電壓的有效值、系統工作效率等數值，給系統分析數據提供有效支撐，提高系統配電工作的可靠性與有效性。

4.3.3網絡通信

網絡通信過程可以將處理后的數據信息傳輸給服務器，需要在單片機內實現通信的網絡協議信息。

4.3.4系統管理

根據響應方式進行功能劃分，可以將管理服務器分為以下幾個功能。①數據庫處理功能，接收通信模塊的監控信息，根據服務器請求查找或修改數據庫信息。②網絡通信功能，需要設置專門的通信子模塊，判斷用戶端的系統發送請求，明確故障發生位置。

4.4系統管理模塊

系統管理模塊需要管理用戶權限信息、登錄單位信息及運行參數信息等多個部分，有效管理配電室業務，保證電力系統正常運行。底層傳感器設備可以管理系統的基礎數據信息，統計分析各項業務數據信息。視頻監控管理模塊需要在配電室安裝攝像頭，檢查其運轉情況，管理拍攝畫面，查詢用戶工作狀態。測溫管理模塊需要監測環境異常情況，及時發出警告信息。

4.5系統功能與特點

配電室智能監控系統含有較多功能：

（1）遙測遙信功能。遙測是指通過近距離觀察被測對象的各參數數據并將數據傳遞至遠距離達到較遠距離測量的目的，在配電室智能監控系統應用中，主要針對電流、電壓、電流頻率、直流電流等信號進行采集并將其傳遞至監控室。遙信是監測物體的物質的系統狀態，監測線路開關、刀閘的位置并將其位置信息傳遞至監控室。

（2）綜合監控功能。該功能較為全面，如傳遞配電室實時數據、自動監控、危險預測與自動報警、配電室運行數據記錄與查詢、數據分析總結等。其中，自動監控功能幫助工作人員實時掌握配電室運行狀況，實現遠程監控與操作。配電室數據記錄與查詢需要重點關注配電室運行中變壓器、低壓配電設備的電壓、電流、頻率等數據。需要根據現階段配電室工作需求，結合以往需求并分析以往工作數據，對現階段配電室工作進行調整。

配電室智能監控系統設計結構為分層分布式，能夠為不同崗位的工作人員提供便捷服務。通過瀏覽器/服務器模式將配電室監控管理內容進行拓展，得到更加全面的監測數據信息。

5 配電室智能監控系統實踐價值

5.1管理效率顯著提升

在完成配電室智能監控系統的設計并將其投入使用后，產生的經濟效益與社會價值取決于該系統設計的創新程度，且應用過程中智能監控系統需要加強對配電室供電配電狀況的監控與管理，并實時傳遞信息，節約工作人員現場巡查的時間，借助通訊網絡將信息傳遞至監控室或控制電腦，減少人工管理配電室存在的隱患，提高對配電室的管理效果。

5.2管理成本顯著降低

配電室智能監控系統設計是以系統創新為前提，以提高供電配電效率為目的，避免人工監控管理因工作流程復雜、耗費時間較多造成的管理成本較高，簡化對配電室的監控管理流程，優化人力資源配置，減少成本，在安裝并使用配電室智能監控系統過程中能夠縮減管理成本。

5.3管理方式便捷

配電室智能監控系統是以遠程實時監控、通訊網絡傳遞數據、掌握配電室整體情況為管理監控方式，改變傳統人工監控管理中掌握信息不全面、不及時、管理效率較低的問題。智能監控系統能夠檢測配電室各個線路的運行狀況，并定期對某條線路進行檢查，及時將檢測數據傳遞至控制室，降低配電室智能監控系統應用過程中存在的安全隱患。

6 安科瑞配電室環境監控系統

6.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子系統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

6.2應用場所

適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

6.3系統結構

6.4系統功能

6.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

6.4.2數據查詢

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

6.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

6.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數據報表。

6.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。

6.4.6歷史事件查詢

能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。

6.4.7用戶權限管理

設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

6.4.8網絡拓撲圖

支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

6.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

6.5系統硬件配置

名稱	型號	圖片	功能
系統	ACREL-2000E

	Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現配電動力環境的分布式遠程管理。
智能通信管理機	Anet-2E4SM		通用網關，2路網口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。
主機	Acrel-2000E/A

	數據采集、狀態監測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據采集到的設備數據或狀態聯動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。
Acrel-2000E/B

	參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。
Acrel-2000E/M

	參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。
Acrel-2000E/G

	參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝
環境監測硬件	RS-WS-NO1-8		用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH
BRJ-307		光電式煙霧傳感;電源正極（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點
RS-SJ-N01R01-2		接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點
環境監測硬件	T35-II-5.6

	風量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機變頻
AT8002		常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
DS-2DC6120BY-A

	視頻監控
ARTU-KJ8		8路開關量輸入,8路繼電器輸出

7 結束語

綜上所述，配電室智能監控系統可以提高空間利用效率，有效監控配電室工作狀況，降低工作風險，及時發現故障位置并發出警報信息，減少工作人員的維護工作量，提高設備保護功能，減少管理成本，保障供電配電的穩定，同時保障電力系統順利運行。

參考文獻：

謝正勇.六安配網配電室環境智能監控系統建設探索與實踐[J].中國電業（技術版）,2014（11）：83-84.

滕慧斌.配電室智能監控系統的設計與實踐探索.

安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.

審核編輯 黃宇