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1、背景及目的
目前小區(qū)配電站房大多位于居民住宅小區(qū)地下、半地下等低洼地帶，排水通道不夠順暢。逢汛期極易積水，若遇暴雨，雨水甚至有可能倒灌至配電站所。在 13 號“蘇迪羅"臺風期間福州市區(qū)一百多個小區(qū)配電站房進水，半數以上電氣設備遭受浸泡損毀，造成大面積長時間停電。對供電部門來說小區(qū)站房巡檢工作量大。特殊情況如暴雨臺風期間往往措手不及，因此靠以往人工巡視的方法存在著很大弊病和隱患，運行維護質量無法保證。因此電力部門有必要實時掌握對配電站運行環(huán)境（包括如環(huán)境溫、濕度、安防情況、漏水情況）和配電房所屬電氣設備的運行情況，進而合理安排巡視、檢修計劃，對發(fā)現(xiàn)有可能影響配電網安全的缺陷隱患及時處理，同時提高運行維護人員工作效率。本文設計基于TCP/IP 網絡的集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，采用 FCS 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，通過建立配電站房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對其進行遠程監(jiān)控，以期解決目前配電站房存在的運維管理困難。
2、系統(tǒng)架構設計與說明
配電站房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過構建三級監(jiān)控網絡，由監(jiān)控中心的綜合管理機集中監(jiān)控管理所有被監(jiān)控動力設備、環(huán)境狀態(tài)參數并遠程控制各監(jiān)測站點的受控設備。
（1）整個監(jiān)控系統(tǒng)所轄的監(jiān)控區(qū)域內的監(jiān)測站點通過以太網（IP網絡）進行站間數據通信。
（2）監(jiān)控中心主要承擔所轄區(qū)域內各站房的監(jiān)測、報警閥值設置以及對個站房的集中監(jiān)控和管理，它是整個系統(tǒng)的核心。
（3）配電站房內各個采集設備采集的實時監(jiān)控數據（溫濕度、UPS工作狀態(tài)、門禁系統(tǒng)狀態(tài)等）同步上傳至本地區(qū)監(jiān)控中心進行集中處理，具有實時性及可靠性。
（4）系統(tǒng)轄區(qū)內的所有溫濕度、空調、漏水、門禁、變壓器監(jiān)測等現(xiàn)場采集設備均留有用于后期設備擴充的擴展接口，對系統(tǒng)進行后期的擴展和升級不會影響原系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，具有高度的靈活性。
（5）基于 RS-485 總線串聯(lián)方式實現(xiàn)了各個采集設備之間的數據通信，同時對各采集設備集中供電，極大地減少了現(xiàn)場布線的工作量、系統(tǒng)故障和檢修的難度和時間，大大提高了系統(tǒng)的經濟性。
（6）嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于本監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場采集設備中，使得各個采集設備與整個監(jiān)控系統(tǒng)之間能夠實現(xiàn)無縫連接，極大地提高了模塊運行的穩(wěn)定性，使得后期維護更加方便。
圖 1 動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)構架圖
3、數據通信方式
SU-SM 之間采用了基于 Modbus 協(xié)議的 RS-485 總線傳輸方式，SC-SS-SU 三級監(jiān)控系統(tǒng)之間采用了基于 TCP/IP 協(xié)議的以太網傳輸方式。配電站房中的監(jiān)控對象包括了變壓器、空調、門禁、UPS、電纜防盜、室內溫濕度、煙霧、水浸以及站房視頻監(jiān)控等，對這些對象的監(jiān)控通過各類傳感器（如煙霧傳感器、水浸傳感器、溫濕度傳感器）進行各個參量的采集，在通過搭載在各監(jiān)控對象采集模塊中的數據采集器將傳感器傳遞過來的模擬量轉換為數字量，進而通過組建的基于 TCP/IP 協(xié)議的以太網絡進行數據的傳遞，以實現(xiàn)對配電站房各動力環(huán)境設備的遠程監(jiān)控與管理。
4、三級監(jiān)控網絡數據通信的實現(xiàn)
（1）各個現(xiàn)場監(jiān)控模塊將采集的數字量信號和視頻信號上傳給監(jiān)控單元SU的監(jiān)控主機。
（2）監(jiān)控單元 SU 的監(jiān)控主機將實時數據通過 3G/4G 網絡上傳給區(qū)域監(jiān)控中心SS的監(jiān)控服務器進行數據的分析與處理，并建立實時數據庫，以方便后期的運維和管理。
（3）區(qū)域監(jiān)控中心 SC，以達到集中管理的目的。
（4）各級監(jiān)控中心對上傳的數據進行分析，將遙控和遙調指令通過3G/4G網絡下傳至各個下級監(jiān)控系統(tǒng)，直至實現(xiàn)對現(xiàn)場各個監(jiān)控對象的控制和調整。
5、安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型
5.1概述
配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括智能監(jiān)控系統(tǒng)屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。
5.2系統(tǒng)結構
5.3系統(tǒng)功能
5.3.1實時監(jiān)測
能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。
5.3.2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。
5.3.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
5.3.4運行報表
查詢配電室內設備的運行數據報表。
5.3.5實時告警
具有實時告警功能，系統(tǒng)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(fā)出告警。
5.3.6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(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、事故分析。
5.3.7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。
5.3.8網絡拓撲圖
支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構。
5.3.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。
5.4系統(tǒng)硬件配置
名稱 | 型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng) | ACREL-2000E |
| Acrel-2000E 配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)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(xiàn)配電動力環(huán)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(tài)監(jiān)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(tài)聯(lián)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(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)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(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)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(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)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(huán)境監(jiān)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(jiān)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(huán)境監(jiān)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(jiān)控 | |
ARTU-KJ8 |
| 8路開關量輸入,8路繼電器輸出 |
6、總結
配電站動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一種能適用于小區(qū)配電站房動力環(huán)境監(jiān)控，適應電力系統(tǒng)自身特點，能夠即能穩(wěn)定地運行，同時運行成本又經濟的監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠方便地通過無線 3G/4G 網絡組網，快速實現(xiàn)區(qū)域內配電站房的有效覆蓋，為用戶提供配電站所的配變電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等運行信息的監(jiān)視和溫濕度、門禁、漏水感應、視頻等動力環(huán)境監(jiān)控，有效提升配電站房設備運維水平。
參考文獻：
[1]郭鑫.應用 3G 網絡的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設計開發(fā)[D].山東大學，2010.
[2]王艷文，宗凌.動力環(huán)境監(jiān)控集中系統(tǒng)的現(xiàn)狀與演化[J].電信科學，1998(8).
[3]鄭瑞晨，閻東升，張福剛等.城市配電所遠程集中監(jiān)控的技術探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38(6)：126-128，150.
[4] 葉燊.小區(qū)配電站房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究與應用.
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