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(hào)“蘇迪羅"臺(tái)風(fēng)期間福州市區(qū)一百多個(gè)小區(qū)配電站房進(jìn)水，半數(shù)以上電氣設(shè)備遭受浸泡損毀，造成大面積長(zhǎng)時(shí)間停電。對(duì)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(tái)風(fēng)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(yùn)行維護(hù)質(zhì)量無法保證。因此電力部門有必要實(shí)時(shí)掌握對(duì)配電站運(yùn)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(shè)備的運(yùn)行情況，進(jìn)而合理安排巡視、檢修計(jì)劃，對(duì)發(fā)現(xiàn)有可能影響配電網(wǎng)安全的缺陷隱患及時(shí)處理，同時(shí)提高運(yùn)行維護(hù)人員工作效率。本文設(shè)計(jì)基于TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)的集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，采用 FCS 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，通過建立配電站房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以期解決目前配電站房存在的運(yùn)維管理困難。

2、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與說明

配電站房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通過構(gòu)建三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，由監(jiān)控中心的綜合管理機(jī)集中監(jiān)控管理所有被監(jiān)控動(dòng)力設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)參數(shù)并遠(yuǎn)程控制各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的受控設(shè)備。

（1）整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)所轄的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)通過以太網(wǎng)（IP網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行站間數(shù)據(jù)通信。

（2）監(jiān)控中心主要承擔(dān)所轄區(qū)域內(nèi)各站房的監(jiān)測(cè)、報(bào)警閥值設(shè)置以及對(duì)個(gè)站房的集中監(jiān)控和管理，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

（3）配電站房?jī)?nèi)各個(gè)采集設(shè)備采集的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)（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(jìn)行集中處理，具有實(shí)時(shí)性及可靠性。

（4）系統(tǒng)轄區(qū)內(nèi)的所有溫濕度、空調(diào)、漏水、門禁、變壓器監(jiān)測(cè)等現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備均留有用于后期設(shè)備擴(kuò)充的擴(kuò)展接口，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行后期的擴(kuò)展和升級(jí)不會(huì)影響原系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，具有高度的靈活性。

（5）基于 RS-485 總線串聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)了各個(gè)采集設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)對(duì)各采集設(shè)備集中供電，極大地減少了現(xiàn)場(chǎng)布線的工作量、系統(tǒng)故障和檢修的難度和時(shí)間，大大提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

（6）嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于本監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備中，使得各個(gè)采集設(shè)備與整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接，極大地提高了模塊運(yùn)行的穩(wěn)定性，使得后期維護(hù)更加方便。

圖 1 動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架圖

3、數(shù)據(jù)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(jí)監(jiān)控系統(tǒng)之間采用了基于 TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)傳輸方式。配電站房中的監(jiān)控對(duì)象包括了變壓器、空調(diào)、門禁、UPS、電纜防盜、室內(nèi)溫濕度、煙霧、水浸以及站房視頻監(jiān)控等，對(duì)這些對(duì)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(jìn)行各個(gè)參量的采集，在通過搭載在各監(jiān)控對(duì)象采集模塊中的數(shù)據(jù)采集器將傳感器傳遞過來的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，進(jìn)而通過組建的基于 TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電站房各動(dòng)力環(huán)境設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。

4、三級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)

（1）各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊將采集的數(shù)字量信號(hào)和視頻信號(hào)上傳給監(jiān)控單元SU的監(jiān)控主機(jī)。

（2）監(jiān)控單元 SU 的監(jiān)控主機(jī)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過 3G/4G 網(wǎng)絡(luò)上傳給區(qū)域監(jiān)控中心SS的監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，以方便后期的運(yùn)維和管理。

（3）區(qū)域監(jiān)控中心 SC，以達(dá)到集中管理的目的。

（4）各級(jí)監(jiān)控中心對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將遙控和遙調(diào)指令通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)下傳至各個(gè)下級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，直至實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)監(jiān)控對(duì)象的控制和調(diào)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(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī)）、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統(tǒng)（燈光、空調(diào)、除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、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(cè)器）。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

5.3.2數(shù)據(jù)查詢

在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

5.3.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

5.3.4運(yùn)行報(bào)表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。

5.3.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸?、有害氣體、設(shè)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?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。 

5.3.7用戶權(quán)限管理

設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

5.3.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5.3.9遙控功能

可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

5.4系統(tǒng)硬件配置

6、總結(jié)

配電站動(dòng)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(dòng)力環(huán)境監(jiān)控，適應(yīng)電力系統(tǒng)自身特點(diǎn)，能夠即能穩(wěn)定地運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)行成本又經(jīng)濟(jì)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(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，快速實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)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(yùn)行信息的監(jiān)視和溫濕度、門禁、漏水感應(yīng)、視頻等動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控，有效提升配電站房設(shè)備運(yùn)維水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭鑫.應(yīng)用 3G 網(wǎng)絡(luò)的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)[D].山東大學(xué)，2010.

[2]王艷文，宗凌.動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控集中系統(tǒng)的現(xiàn)狀與演化[J].電信科學(xué)，1998(8).

[3]鄭瑞晨，閻東升，張福剛等.城市配電所遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的技術(shù)探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38(6)：126-128，150.

[4] 葉燊.小區(qū)配電站房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用.

[5] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.