浅谈智能配电房监控系统研究

李艳秋

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：配电房是配电网的关键节点，为了提高供电可靠性，满足智能配电网的建设需求，必须加快智能配电房建设。通过研究和开发智能配电房监控系统，可以实现对配电房状态的全面监控和远程运维，从而提高配电房的运行可靠性和运维水平。文章通过分析智能配电房监控平台、数据传输系统、智能监控主机和物联监测及执行子系统4大模板的构成及功能，阐述了智能配电房监控系统的整体建设方案，对指导智能配电房的建设具有实际意义。

关键词：智能配电房；运维管理；传感器；智能配电网；物联网

0 引言

配电房在配电网中承担着传输、分配电能的重要任务，是连接配电网和用户的重要组成部分。配电房的稳定、可靠运行不仅直接影响配电网的运行可靠性，而且关系到用户的用电质量。随着智能配电网建设工作的深入开展，对配电房运行可靠性和信息化水平也提出了更高的要求。但是，目前配电房运维管理的水平相对较低，因此有必要在配电房中引进基于物联网（IoT）、大数据、机器学习等新兴技术的智能监控系统，以实现对配电房环境和设备运行状态的实时监控，深入挖掘各种监测数据的价值，降低配电房的运维成本，提高配电房的管理水平，从而更好地配合智能电网的建设。

1 配电房运维管理存在的问题

（1）配电房的环境监控程度及监控范围不足，无法进行有效的故障定位分析；

（2）配电房检查主要依靠人工定期巡检，不仅工作效率低，而且难以及时发现问题，存在巡检盲区；

（3）配电房地域分布广泛，内部有大量电气设备，存在触电、SF6中毒等风险，无法在存在人身安全威胁时发出警告；

（4）配电房的设备数量越来越多，功能日益复杂，对巡检人员的数量和技能的要求越来越高，导致人力成本不断增加；

（5）缺乏对设备状态的实时有效监控和在线可视化资料的支撑，无法进行远程操作，自动化水平难以提高；

（6）目前配电房的功能结构、设备条件、安全设置难以满足微电网、分布式能源、充电桩等新兴业务扩展的需求。

2 智能配电房监控系统整体建设方案

智能配电房监控系统能够实现对设备运行、环境、安防等状态自主监测的功能。同时，监控系统可以基于对采集到的状态信息进行深层次分析，从而实时、准确地反映设备运行状态、环境和安防状况，并且能够识别、判断异常状态，依据事件的不同级别发出预警。此外，监控系统通过联动控制，可以实现对一定范围内的环境变化、设备状态改变、无授权操作等异常事件自动进行管控，防止事件升级恶化。对于超范围的事件，及时发出警报，并对相关数据进行全面分析，定位故障位置，生成维修策略，在减少人力成本的同时，保证配电房稳定、可靠地运行。

智能配电房监控系统整体上应该按照、可靠性、安全性、可扩展性原则，与各监测执行子系统、数据传输储存系统、数据分析管理系统等具有信息流通交互的能力。以安全授权为前提，系统采用开放性结构和模块化集成方式，设置多种硬件标准接口，支持功能模块的灵活配置，在不影响系统原有功能的前提下，满足系统功能升级的需求。其中，数据分级管理可以实现重要数据自动上传云平台，异常数据优先处理，既保证数据的安全，又提高数据的分析效率。组成系统的硬件和软件均符合行业应用的主流方向，结构设计满足智能配电网未来发展需要。监控系统整体方案如图1所示。智能配电房监控系统主要包括智能配电房监控平台、数据传输系统、智能监控主机（MTU）、各监测及执行子系统四大模块。

图1智能配电房监控系统总体方案图

2.1智能配电房监控平台

智能配电房监控平台是一个基于IoT、云计算、大数据等前沿技术开发而来的IoT联接管理平台，具有弹性伸缩、智慧管理、安全可靠、数据共享的特点。

第一，弹性伸缩。智能配电房监控平台简化了各种复杂设备接口，使多种终端设备能够快速接入，同时通过与移动终端进行无线连接，实现移动数据交互、灵活监控，具有强大的开放能力，可以快速实现各种IoT功能应用。

第二，智慧管理。智能配电房监控平台是集智慧综合监测治理及重大突发事件预告预警于一体的智慧管理平台，其利用大数据挖掘技术对所采集的设备和环境状态数据进行系统分析，对配电房设备和环境状态进行判断，对异常状况自动发出预警。针对一般异常事件，通过短信、App即时信息等方式通知相关负责人，并按照预设程序进行自动调节，维持设备和环境状态稳定；针对重大故障，同时通知相关负责人和主管领导，在按预定程序维持设备稳定的同时，通过分析运行日志，定位故障位置，并给出维修策略。

第三，安全可靠。在设备安全方面，设备的操作必须经过授权验证，根据需要自动生成新设备的接入策略，并通过权限认证方可允许新设备接入。在数据安全方面，数据信息严格保密传输，根据保密协议和用途，确定不同人员对数据的不同操作权限，并将重要数据自动上传至云平台备份。

第四，数据共享。智能配电房监控平台提供多种API接口，能够灵活对接4A系统、GIS系统、上层电网系统等数据平台，实现跨系统的综合应用。

2.2数据传输系统

整个系统的数据传输包括传感器、执行子系统与MTU之间的信息传输以及MTU与智能配电房监控平台之间的数据通信。各传感器将监测到的各种数据通过无线、RS232/485异步传输等方式传输到MTU，按IoT协议将数据转换后，通过网络交换机传输到电力系统内部的通信域中。由此，智能配电房监控平台可以在通信域中获取数据，通过分析数据、显示结果、反向通信，为管理终端提供数据服务。

2.3 MTU

MTU是智能配电房信息处理的中枢，主要由主机、备用电源管理系统、网络硬盘录像机（NVR）组成。监控主机一方面基于IoT采用无线公网、光纤等多种通信方式与智能配电房监控平台通信，另一方面为智能配电房内各个传感器及执行控制元件提供网关，具备多路信息同时输入输出功能，实现配电房内状态信息采集、传输以及各子单元间的联动。备用电源系统负责整个智能配电房内相关子系统的电源管理，保证供电稳定，并能在MTU、环境监控子系统等重要系统失去外部电源时，及时投入供电，保证特定子系统持续正常工作。NVR配置大容量硬盘，支持对多路网络视频的存储和回放，并可以通过光纤和无线网络与智能配电房监控平台通信。

2.4物联监测及执行子系统

物联监测及执行子系统负责采集配电房设备运行和环境参数，并通过MTU将数据传输到智能配电房监控平台，从而实现对配电房状态的全面智能化监控，包括环境监控、设备状态监测、安防及视频子系统。

环境监控子系统主要由环境温湿度、氧气、臭氧、SF6、烟雾、水浸等传感器组成，传感器的监测数据由MTU读取，然后根据预设值，启动风机、除湿机等执行系统，使环境异常参数恢复正常，同时将环境参数上传至智能配电房监控平台，对异常值发出报警。

设备状态监测子系统主要由变压器进出线测温、变压器热成像测温、开关柜局放监测等部分组成，测温、热成像、局部放电等传感器将采集到的设备状态数据通过MTU上传至智能配电房监控平台进行存储、分析，并识别异常情况，然后通过联动控制排除异常，定位故障，通知运维人员采取有效措施。

安防子系统通过配电房内的红外入侵探测器监测安全状况，并将实时监测数据通过MTU上传至智能配电房监控平台，通过对数据、图像分析识别安全状况异常，对非法入侵发出声光报警，并通知相应区域安全负责人。

视频子系统通过安装在配电房内的红外球形摄像机监控配电房内的安防和设备运行状态，正常情况下对配电房内的状态进行实时循环录像，出现异常情况时进行实时抓拍，并将数据通过MTU上传至智能配电房监控平台储存。此外，运维人员可以通过智能监控平台控制视频监控子系统，对特定区域、仪表进行查看。

3 安科瑞配电室环境监控系统

3.1概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统（云台球机、枪机）、环境监测子系统（温度、湿度、水浸、烟感）、控制子系统（灯光、空调、除湿机、风机、水泵）、门禁监控子系统（读卡器、开门按钮、磁力锁）、安防监控子系统（双鉴检测器）。

3.2应用场所

适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

3.3系统结构

3.4系统功能

3.4.1实时监测

能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，实时显示有关故障、告警等信息。

3.4.2数据查询

在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

3.4.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

3.4.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

3.4.5实时告警

具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

3.4.6历史事件查询

能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。

3.4.7用户权限管理

设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

3.4.8网络拓扑图

支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

3.4.9遥控功能

可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

3.5系统硬件配置

4 结语

建设智能配电房是发展智能电网的重要组成部分。文章通过分析智能配电房监控系统整体建设方案，不仅向大众展示了目前智能配电房的发展状况，而且表明了智能配电房监控系统对配电房的智能化升级改造具有至关重要的作用，这对未来智能配电房的建设具有重要的指导作用和参考价值。

参考文献：

（1）韩鹏.城市智能配电通信网络关键技术方案研究[D].济南:山东大学,2018.

（2）张敏,方健,尹旷,杨帆,林翔,何嘉兴.智能配电房监控系统研究.

（3）安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.

审核编辑 黄宇