简析居民小区配电房动力环境监控系统设计与实现
叶根胜
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：智能配电站电力环境监测系统建立了基于TCP/IP网络协议作为通信框架的三级监测网络，并建立了IP网络和监测中心进行传输。实现配电站房屋的远程监控管理。同时，采用集中管理模式，快速实现区域内配电站房屋的有效覆盖，监测温湿度、门禁、漏水感应、视频等动力环境，为用户提供配电站配变电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等运行信息，有效提高配电站房屋设备的运行维护水平。
关键词：配电站房；动力环境；监控
1、背景及目的
现在小区内的配电站大多位于小区地下、半地下等低洼地区，排水通道不够顺畅。每逢汛期都容易积水，如遇暴雨，雨水甚至可能倒灌到配电站。13日“苏迪罗”台风期间，福州市100多个小区配电站进水，超过一半的电气设备被浸泡损坏，导致大面积长时间停电。对于供电部门而言，小区站房检查工作量较大。特殊情况如暴雨台风期间常常措手不及，所以以往人工检查的方法存在很大的弊病和隐患，运行维护质量无法保证。因此，电力部门需要实时掌握配电站的运行环境(包括环境温度、湿度、安全和漏水)和配电室所属电气设备的运行情况，然后合理安排检查和维护计划，及时处理可能影响配电网安全的缺陷和隐患，提高运行维护人员的工作效率。本文以TCP/IP网络为基础，采用FCS现场总线控制系统，通过建立配电站房动力环境监控系统，对其进行远程监控，从而解决当前配电站房存在的运行维护管理困难。
2、系统结构设计及说明
通过构建三级监控网络，配电站房动力环境监控系统由监控中心的综合管理机对所有被监控动力设备、环境状态参数进行集中监控和管理，并对各监控站点的受控设备进行远程控制。
(1)通过以太网(IP网络)通过整个监控系统管辖的监控区域内的监控站点进行站间数据通信。
(2)监控中心主要负责辖区内各站房的监控、报警阀值的设置以及对各站房的集中监控和管理，是整个系统的核心。
(3)实时监控数据(温度、湿度、UPS工作状态、门禁系统状态等)。)在配电站房内各采集设备采集的同时上传到当地监控中心进行集中处理，具有实时性和可靠性。
(4)系统辖区内所有现场采集设备，如温度、湿度、空调、漏水、门禁、变压器监控等。，都留有扩展接口，用于后期设备的扩展。后期系统的扩展升级不会影响原系统的稳定运行，具有很高的灵活性。
(5)各采集设备之间的数据通信是通过RS-485总线串联实现的，各采集设备的集中供电大大减少了现场布线的工作量、系统故障和维护的难度和时间，大大提高了系统的经济性。
(6)嵌入式系统广泛应用于本监控系统的现场采集设备中，使各采集设备与整个监控系统无缝连接，大大提高了模块运行的稳定性，使后期维护更加方便。
图 1 动力环境监控系统构架图
3、数据交流方式
SU-在Modbus协议的基础上，SM采用RS-485总线传输方式，SC-SS-基于TCP/IP协议的以太网传输模式在SU三级监控系统之间进行。变压器、空调、门禁、门禁、变压器、UPS、电缆防盗、室内温度和湿度、烟雾、水浸和站房视频监控等。通过各种传感器(如烟雾传感器、水浸传感器、温度和湿度传感器)对这些对象进行监控，通过安装在各种监控对象采集模块中的数据采集器将传感器传输的模拟量转换为数字量，然后通过基于TCP/IP协议的以太网络传输数据，实现对配电站房内各动力环境设备的远程监控和管理。
4、实现三级监控网络数据通信
(1)各现场监控模块向监控单元SU的监控主机上传采集的数字信号和视频信号。
(2)监控单元SU的监控主机通过3G/4G网络向区域监控中心SS的监控服务器上传实时数据进行数据分析和处理，并建立实时数据库，方便后期运行和管理。
为了达到集中管理的目的，区域监控中心SC。
(4)各级监控中心对上传数据进行分析，通过3G/4G网络将遥控和遥控指令下传至各下级监控系统，直至现场控制和调整各监控对象。
5、介绍和选择安科瑞配电室环境监测系统
5.1概述
配电室综合监控系统包括智能监控系统屏幕、通信管理机、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、烟雾)、控制子系统(灯光、空调、除湿机、风扇、水泵)、门禁监控子系统(读卡器、开门按钮、磁锁)、安全监控子系统(双鉴探测器)。
5.2系统结构
5.3系统功能
5.3.1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。
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。
5.3.3曲线查询
可以直接查看各电参量曲线。
5.3.5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。
5.3.6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。
5.3.7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。
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。
5.3.9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。
5.4系统硬件配置
6、总结
配电站动力环境监控系统是一种能适用于小区配电站房动力环境监控，适应电力系统自身特点，能够即能稳定地运行，同时运行成本又经济的监控管理系统。该系统能够方便地通过无线 3G/4G 网络组网，快速实现区域内配电站房的有效覆盖，为用户提供配电站所的配变电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等运行信息的监视和温湿度、门禁、漏水感应、视频等动力环境监控，有效提升配电站房设备运维水平。
参考文献：
[1]郭鑫.应用 3G 网络的配变监控系统的设计开发[D].山东大学，2010.
[2]王艳文，宗凌.动力环境监控集中系统的现状与演化[J].电信科学，1998(8).
[3]郑瑞晨，阎东升，张福刚等.城市配电所远程集中监控的技术探讨[J].电力系统保护与控制，2010，38(6)：126-128，150.
[4] 叶燊.小区配电站房动力环境监控系统研究与应用.
[5] 企业微电网设计与应用手册2022.05版.
作者简介:
叶根胜，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事配电室环境监控系统的研究与应用
