论文部分内容阅读
摘要：随着社会的发展，我国的电力系统的发展也突飞猛进。配电房是配网中最重要的供电节点，配电房数量众多，且在地域分布上分散、广泛。为了减少日常运维工作量，需提高运维水平和供电可靠性，推进智能配电房建设，实现配网可观、可测、可控等发展目标。因此，本文详细阐述了智能配电房的功能和要求，分析了当前配电房的发展现状和建立智能配电房监控系统的组成部分。
关键词：智能配电房；监控系统；技术研究
引言
配电房环境引起的跳闸事故主要有局放、温湿度、漏水浸水、灰尘、小动物等。其中，局放在配电房环境因素引起的事故中占比最大，而高压开关柜发生局放的元器件主要为电缆终端头。可见，配电设备在不符合设备工作条件的环境下运行，成为配电网的一个安全隐患。此外，由于配电房数量众多，且在地域上分布非常分散和广泛，导致对配电房的巡检工作量急剧增加。在目前运维人力物力有限的情况下，将加长巡检周期，存在巡检安全隐患。因此，研究和开发智能配电房监控系统显得十分必要和迫切。该系统能让运维人员足不出户全景掌握配电房的状态，减少巡检次数，降低日常维护的人员、车辆以及物资等维护成本，挖掘配电房状态数据中的价值，提高配电房运维管理水平。
1智能配电房监控系统的总体要求
智能配电房监控系统应具备对环境、安防、电气设备状态等信息的监测和控制功能（参考下方系统功能图）。系统分析各种监测及报警数据，实时反映现场运行情况，通过联动控制保证配电房安全运行，防止因环境改变、非授权活动、设备状态变化等引起的事故，满足对配电房远程运维的可靠调度。智能配电房监控系统整体上应遵循标准性、可靠性、可用性、安全性、扩展性、先进性原则，具备与终端设备和运维平台的数据交换能力；采用开放式体系结构，提供开放式环境，支持多种硬件平台，硬件、软件产品应通过行业认证机构检测，满足系统长期稳定运行的要求；应灵活配置功能模块，模块的增加和修改不应影响其它模块正常运行，人机界面友好，操作与维护模块应工具化、图形化；电力监控系统安全防护规定，具有完善的权限管理机制和安防响应机制，重要数据实现本地和运维平台两级备份；容量可扩充，功能可升级，提供二次开发接口；选用符合行业应用方向的主流硬件、软件产品，设计和架构具有前瞻性，可以支持配电网智能运维、智慧城市和大数据分析的要求。智能配电房监控系统采用云部署模式，可减少所需硬件设备，减少运维工作量，提高系统应用灵活性。本系统主要分四层组成，包括应用层、平台层、通信层和终端层。应用层包括视频监控、现场环境监控、设备状态监控、统计、APP移动应用、远程控制、告警管理和运维管理等。平台层由接口服务器节点、采集服务器节点、移动应用服务器节点、应用服务器节点、流媒体服务器节点和数据库服务器节点等组成。通信层采用光纤通信和无线通信方式，负责数据流通信。在配电房与监控室之间敷设光纤，构成光纤主干网络。在配电房配置一台光纤交换机，将配电房监控终端机接入光纤网络，实现配电房与系统主站之间的通信。终端层主要包括各类传感器、执行设备及监控终端机，实现站房内环境温度、湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾火灾、水浸、噪声、振动、防小动物等环境信息及变压器、高压柜、低壓柜的温度、局放等设备状态采集，并与风机、灯光、视频、门禁等智能执行设备联动控制，实现配电房远程智能化运维管理。
2智能配电房监控系统功能
2.1 实现对配电设备的监控
通过对变压器、中压开关柜、电缆和低压柜的温度、局放等设备状态进行信息采集，并结合扩展设备实现电气设备预警联动，对配电房设备进行实时在线监控。
2.1.1 温度监测
采用红外热成像对变压器进行整体监测，采用温度传感器对容易发生温升故障的高低压接线桩温度进行在线监测，并将变压器温控器、冷却风机状态信息接入系统，实时监测变压器运行状态，掌控变压器本体及关键点的温度变化情况，实现温度预警和风机联动。采用无线温度传感器对油变外壳进行监测。干变风机监控、干变绕组温度监测、干变铁芯温度监测利用变压器原有温控器功能，实现温度预警和风机联动。
2.1.2 局放监测
能够准确在线测量局部放电引起的变压器中压电缆头、开关柜局放电量，并可以使用标准的局部放电脉冲信号发生器在线进行校准。具有局部放电分析功能，可以了解局部放电的类型、相位、强度，能够准确反映变压器中压电缆头局部放电的严重程度和运行状态；适用于变压器中压电缆头局部放电的带电测试，具有很强的抗干扰能力；具备单次和连续实时在线检测、监测模式，并能对放电严重程度予以报警指示；具备多通道测试功能，且每个通道可单独由用户自行设置报警警戒值，具有报警值设置、局放采集相位角设置等功能；具有检测数据的保存和导出功能；具备自检功能，自检通过后有明确的提示标识；具有传感器防短路功能，传感器、连接测试电缆短路、断路设备应有提示。
2.1.3 门状态监测
利用配电设备实现原有电子闭锁装置功能。
2.1.4 湿度监控
对中压开关柜机构室、二次室内湿度实时监测，湿度传感器与湿度信号接收装置之间数据采用无线传输方式、
2.2 实现对运行环境的监控
通过对环境温度、湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾火灾、水位、粉尘、噪声、振动防小动物等环境进行信息采集，并结合扩展设备实现预警联动，实现对配电房运行环境的实时在线监控。
2.2.1 实现运行设备台账的物联网标签管理
利用物联网技术，通过扫描配电房设备的RFID电子标识，采集电力设备各方面信息，包括台账、实验、缺陷等，实现对运行设备台账的在线信息采集，建立完整的设备管理档案。基于物联网技术的设备全生命周期管理，将设备状态信息与资产管理信息有效整合，实现对资产规划、建设、运行维护等过程的智能化动态实时跟踪和集中监控，提高资产全生命周期的自动化和智能化。
2.2.2 实现配电站房的远程智能运维
利用视频信息、设备运行信息、设备台账信息、告警信息等，发现配电站房设备存在的故障，实时故障研判、准确定位、分析故障影响范围，主动派发抢修工单和日常巡检工单，合理调度抢修资源，高效指挥抢修工作开展和日常巡检任务的进行，实现故障抢修时间最小化，提高故障抢修效率和服务水平。远程控制视频可与环境监测系统联动，根据环境监测系统的预警或报警区域，查看特点区域情况，供人工确认。当某区域发生入侵报警时，自动联动视频监控系统，并自动将对应位置的图像画面切换至监控屏幕上。对电力设备的操作和运行状态进行拍照和录像，给运维人员判断设备运行状态正常与否提供佐证。在配电房中安装远程语音对讲系统，实现与主站的双向语音对讲。
2.2.3 满足综合管理和竞争性业务扩展的需求
智能配电房作为能源中心不能仅仅局限于供电，还应该具备数据中心、传输中心的功能，对智能小区、分布式电源、充电桩等数据输入、安全运行状态监测应预留接口，使得智能配电房满足未来物联网、智能小区等综合管理和竞争性业务扩展的需求。
结语
近年来，国家大力发展智能电网，随着智能电网建设工作的进一步深入，配电网智能化信息化已成为下一步的主要工作。为构建完善的智能配电网，必须制定科学、合理的智能配电房建设技术标准，以促进智能配电网的大力发展。
参考文献：
[1] 刘 伟.智能配电房的关键技术研究[J].数字技术与应用，2015，（1
（作者单位：惠州海格电气有限公司南京分公司）
关键词：智能配电房；监控系统；技术研究
引言
配电房环境引起的跳闸事故主要有局放、温湿度、漏水浸水、灰尘、小动物等。其中，局放在配电房环境因素引起的事故中占比最大，而高压开关柜发生局放的元器件主要为电缆终端头。可见，配电设备在不符合设备工作条件的环境下运行，成为配电网的一个安全隐患。此外，由于配电房数量众多，且在地域上分布非常分散和广泛，导致对配电房的巡检工作量急剧增加。在目前运维人力物力有限的情况下，将加长巡检周期，存在巡检安全隐患。因此，研究和开发智能配电房监控系统显得十分必要和迫切。该系统能让运维人员足不出户全景掌握配电房的状态，减少巡检次数，降低日常维护的人员、车辆以及物资等维护成本，挖掘配电房状态数据中的价值，提高配电房运维管理水平。
1智能配电房监控系统的总体要求
智能配电房监控系统应具备对环境、安防、电气设备状态等信息的监测和控制功能（参考下方系统功能图）。系统分析各种监测及报警数据，实时反映现场运行情况，通过联动控制保证配电房安全运行，防止因环境改变、非授权活动、设备状态变化等引起的事故，满足对配电房远程运维的可靠调度。智能配电房监控系统整体上应遵循标准性、可靠性、可用性、安全性、扩展性、先进性原则，具备与终端设备和运维平台的数据交换能力；采用开放式体系结构，提供开放式环境，支持多种硬件平台，硬件、软件产品应通过行业认证机构检测，满足系统长期稳定运行的要求；应灵活配置功能模块，模块的增加和修改不应影响其它模块正常运行，人机界面友好，操作与维护模块应工具化、图形化；电力监控系统安全防护规定，具有完善的权限管理机制和安防响应机制，重要数据实现本地和运维平台两级备份；容量可扩充，功能可升级，提供二次开发接口；选用符合行业应用方向的主流硬件、软件产品，设计和架构具有前瞻性，可以支持配电网智能运维、智慧城市和大数据分析的要求。智能配电房监控系统采用云部署模式，可减少所需硬件设备，减少运维工作量，提高系统应用灵活性。本系统主要分四层组成，包括应用层、平台层、通信层和终端层。应用层包括视频监控、现场环境监控、设备状态监控、统计、APP移动应用、远程控制、告警管理和运维管理等。平台层由接口服务器节点、采集服务器节点、移动应用服务器节点、应用服务器节点、流媒体服务器节点和数据库服务器节点等组成。通信层采用光纤通信和无线通信方式，负责数据流通信。在配电房与监控室之间敷设光纤，构成光纤主干网络。在配电房配置一台光纤交换机，将配电房监控终端机接入光纤网络，实现配电房与系统主站之间的通信。终端层主要包括各类传感器、执行设备及监控终端机，实现站房内环境温度、湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾火灾、水浸、噪声、振动、防小动物等环境信息及变压器、高压柜、低壓柜的温度、局放等设备状态采集，并与风机、灯光、视频、门禁等智能执行设备联动控制，实现配电房远程智能化运维管理。
2智能配电房监控系统功能
2.1 实现对配电设备的监控
通过对变压器、中压开关柜、电缆和低压柜的温度、局放等设备状态进行信息采集，并结合扩展设备实现电气设备预警联动，对配电房设备进行实时在线监控。
2.1.1 温度监测
采用红外热成像对变压器进行整体监测，采用温度传感器对容易发生温升故障的高低压接线桩温度进行在线监测，并将变压器温控器、冷却风机状态信息接入系统，实时监测变压器运行状态，掌控变压器本体及关键点的温度变化情况，实现温度预警和风机联动。采用无线温度传感器对油变外壳进行监测。干变风机监控、干变绕组温度监测、干变铁芯温度监测利用变压器原有温控器功能，实现温度预警和风机联动。
2.1.2 局放监测
能够准确在线测量局部放电引起的变压器中压电缆头、开关柜局放电量，并可以使用标准的局部放电脉冲信号发生器在线进行校准。具有局部放电分析功能，可以了解局部放电的类型、相位、强度，能够准确反映变压器中压电缆头局部放电的严重程度和运行状态；适用于变压器中压电缆头局部放电的带电测试，具有很强的抗干扰能力；具备单次和连续实时在线检测、监测模式，并能对放电严重程度予以报警指示；具备多通道测试功能，且每个通道可单独由用户自行设置报警警戒值，具有报警值设置、局放采集相位角设置等功能；具有检测数据的保存和导出功能；具备自检功能，自检通过后有明确的提示标识；具有传感器防短路功能，传感器、连接测试电缆短路、断路设备应有提示。
2.1.3 门状态监测
利用配电设备实现原有电子闭锁装置功能。
2.1.4 湿度监控
对中压开关柜机构室、二次室内湿度实时监测，湿度传感器与湿度信号接收装置之间数据采用无线传输方式、
2.2 实现对运行环境的监控
通过对环境温度、湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾火灾、水位、粉尘、噪声、振动防小动物等环境进行信息采集，并结合扩展设备实现预警联动，实现对配电房运行环境的实时在线监控。
2.2.1 实现运行设备台账的物联网标签管理
利用物联网技术，通过扫描配电房设备的RFID电子标识，采集电力设备各方面信息，包括台账、实验、缺陷等，实现对运行设备台账的在线信息采集，建立完整的设备管理档案。基于物联网技术的设备全生命周期管理，将设备状态信息与资产管理信息有效整合，实现对资产规划、建设、运行维护等过程的智能化动态实时跟踪和集中监控，提高资产全生命周期的自动化和智能化。
2.2.2 实现配电站房的远程智能运维
利用视频信息、设备运行信息、设备台账信息、告警信息等，发现配电站房设备存在的故障，实时故障研判、准确定位、分析故障影响范围，主动派发抢修工单和日常巡检工单，合理调度抢修资源，高效指挥抢修工作开展和日常巡检任务的进行，实现故障抢修时间最小化，提高故障抢修效率和服务水平。远程控制视频可与环境监测系统联动，根据环境监测系统的预警或报警区域，查看特点区域情况，供人工确认。当某区域发生入侵报警时，自动联动视频监控系统，并自动将对应位置的图像画面切换至监控屏幕上。对电力设备的操作和运行状态进行拍照和录像，给运维人员判断设备运行状态正常与否提供佐证。在配电房中安装远程语音对讲系统，实现与主站的双向语音对讲。
2.2.3 满足综合管理和竞争性业务扩展的需求
智能配电房作为能源中心不能仅仅局限于供电，还应该具备数据中心、传输中心的功能，对智能小区、分布式电源、充电桩等数据输入、安全运行状态监测应预留接口，使得智能配电房满足未来物联网、智能小区等综合管理和竞争性业务扩展的需求。
结语
近年来，国家大力发展智能电网，随着智能电网建设工作的进一步深入，配电网智能化信息化已成为下一步的主要工作。为构建完善的智能配电网，必须制定科学、合理的智能配电房建设技术标准，以促进智能配电网的大力发展。
参考文献：
[1] 刘 伟.智能配电房的关键技术研究[J].数字技术与应用，2015，（1
（作者单位：惠州海格电气有限公司南京分公司）