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韓歡慶
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:隨著城市化規(guī)模擴大、建設速度加快，相應的城市附屬設施建設同樣發(fā)展迅速，供電網(wǎng)絡也因此得以快速發(fā)展，同時配電房環(huán)境監(jiān)測數(shù)量眾多，地理位置分散，存在巡檢周期長、巡檢盲區(qū)大、監(jiān)控不到位的情況。根據(jù)這一現(xiàn)狀和趨勢，提出了智能配電房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的技術方案，并就其在防水浸、溫濕度監(jiān)測、防位移系統(tǒng)等常見場景中的應用進行了分析。
關鍵詞:智能配電房;防水浸;監(jiān)測
0、引言
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷成熟，信息化技術也得到了廣泛應用。電力配電房環(huán)境監(jiān)測數(shù)量眾多、位置分散:需要運用通信網(wǎng)絡技術對配電房環(huán)境質量實施長期、有效、連續(xù)、科學、準確、全面高效的監(jiān)測，解決一直以來配電房環(huán)境監(jiān)測巡檢周期長、盲區(qū)大、人力資源消耗嚴重的情況。
通過安裝使用智能配電房環(huán)境監(jiān)測裝置，可以中心，隨時掌控各個無人值守配電房的狀態(tài)，同時*大程度節(jié)約前期施工成本和后期運維成本，因此該系統(tǒng)有充分的推廣和利用價值。
1、智能電房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)介紹
1.1系統(tǒng)技術原理
系統(tǒng)各傳感器帶有各類參量的感應元件,終端模塊用于遠距離組網(wǎng),傳感器可以其配對的終端模塊通信,通過GPRS(4G)網(wǎng)絡通信,使終端和云端服務器連接,而應用端通過和云端服務器連接可以做各種數(shù)據(jù)展示和報警。通信終端通過GPRS網(wǎng)絡與Internet連接,把數(shù)據(jù)基于 LORA通信協(xié)議以*大20 dBm頻率打包發(fā)送至數(shù)據(jù)中心存儲數(shù)據(jù)并做實時分析,同時在應用端提供用戶頁面展示。數(shù)據(jù)報警通過短信、微信、APP等形式通知相關人員。終端供電采用6.5 V的可充電電池或使用220V市電，保證24 h不間斷工作。系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示:
圖1 系統(tǒng)拓撲圖
1.2傳輸網(wǎng)絡
本系統(tǒng)結合以上集中無線通信技術,可以充分利用各種網(wǎng)絡各自的傳輸優(yōu)勢,根據(jù)網(wǎng)絡特點分工合作,確保監(jiān)測數(shù)據(jù)在惡劣環(huán)境下仍然保持穩(wěn)定的傳輸條件。該系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡有以下特點:
(1)可大規(guī)模組網(wǎng),不需要任何網(wǎng)絡設置,就能輕松地組成感應節(jié)點規(guī)模上千、面積超過十幾平方公里的LORA自組網(wǎng)。
(2)網(wǎng)絡可靠性高,標簽之間組成完整網(wǎng)狀互聯(lián),自動切換*佳路徑。
(3)持久的低能耗、超微功耗設計,平均工作電流10μA，電池可用5年以上。
(4)通信安全性,確保安全通信的方案,即發(fā)送設備和接收設備的合法身份;數(shù)據(jù)的有效性驗證,數(shù)據(jù)包的加密,可靠的數(shù)據(jù)訪問權限管理,可用繞開阻擋區(qū)域實現(xiàn)智能化通信。
(5)系統(tǒng)容量大,基于該技術的網(wǎng)關支持多信道多數(shù)據(jù)速率的并行處理,系統(tǒng)容量大。
(6)可支持測距和定位,基于終端和集中器/網(wǎng)關的系統(tǒng)可以支持測距和定位。
2、智能電房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的組成
系統(tǒng)包含智能無線水浸傳感器、智能無線溫濕度傳感器、智能無線位移傳感器、終端、后臺等組成部分。傳感器均通過 LORA進行數(shù)據(jù)傳輸,大大提高了收發(fā)的靈敏度,降低了功耗。傳感器標簽材質工藝采用抗老化、耐高溫ABS材質，IP65防護等級防水鋁外殼,工作溫度為-30~80℃。傳感器網(wǎng)絡通信心跳間隔小于60s,設備運行異常變化時智能喚醒,網(wǎng)絡喚醒及通信啟動時間小于3s，保證數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。終端采用6.5 V可充電電池或使用220V市電，保證24h不間斷工作和監(jiān)測系統(tǒng)獨立運行。
2.1 智能無線水浸傳感器
智能無線水浸傳感器主要用于電纜溝的水位監(jiān)測,當檢測到電纜溝的水位越過設置的告警門限值時,則立刻發(fā)送報警信息到終端，由終端上傳到云平臺處理。傳感器通過支架安裝固定在電纜溝壁上,保證其離溝壁10cm以上并垂直于被監(jiān)測面即可。
2.2 智能無線溫濕度傳感器
智能無線溫濕度傳感器主要用于電纜坑的溫濕度監(jiān)測，獲取到數(shù)據(jù)后由終端上傳到云平臺處理。傳感器通過螺絲固定安裝在坑板內側,適應路面絕大部分的電纜坑板智能化改造,監(jiān)測電纜井內環(huán)境溫濕度狀況，由終端上傳到云平臺處理。
2.3智能無線位移傳感器
智能無線位移傳感器主要用于電纜坑板的位移監(jiān)測，當檢測到電纜坑板被非法移動的情況時,一旦判斷異常,則立刻發(fā)送報警信息到終端,由終端上傳到云平臺處理。
2.4 終端
終端能把數(shù)據(jù)基于LORA通信協(xié)議以*大20dBm頻率打包發(fā)送至數(shù)據(jù)中心存儲數(shù)據(jù)并做實時分析,同時在應用端提供用戶頁面展示。
2.5云平臺
數(shù)據(jù)處理通過云平臺進行部署,具有高性價比、高穩(wěn)定性、安全可靠等特點,相對于自建服務器具有成本優(yōu)勢。數(shù)據(jù)儲存多重備份,按需擴容,靈活便捷,云端防火墻安全性高,減輕了工作人員維護壓力。報警可以設置多種形式，例如通過短信、微信、APP等形式告知管理者。
3、安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型
3.1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）。
3.2系統(tǒng)結構
3.3系統(tǒng)功能
3.3.1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(shù)信息，實時顯示有關故障、告警等信息。
3.3.2數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。
3.3.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
3.3.4運行報表
查詢配電室內設備的運行數(shù)據(jù)報表。
3.3.5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。
3.3.6歷史事件查詢
能夠對產(chǎn)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。
3.3.7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。
3.3.8網(wǎng)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(wǎng)絡結構。
3.3.9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。
3.4系統(tǒng)硬件配置
名稱 | 型號 | 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(shù)據(jù)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(wǎng)關，2路網(wǎng)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(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、報警事件記錄查詢，可以根據(jù)采集到的設備數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)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(shù)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 |
4、結語
隨著智能電網(wǎng)應用的不斷成熟和進步,現(xiàn)已實現(xiàn)對電力設備運行環(huán)境真實狀態(tài)的監(jiān)測和分析,*終將建成基于整個電網(wǎng)配電房的在線監(jiān)測、智能診斷處理、應急指揮、“電力流、信息流、業(yè)務流"高度一體化融合的綜合控制運行中心。
參考文獻:
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[2]鄒宇,李賓皚,胡鵬飛.城市變電站防洪澇設計及改造施工研究[J].建筑施工,2016,38(10):1419-1422.
[3]張恒.陳軍球.方振.智能電房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究.
[4]企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.
作者簡介：
韓歡慶，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用，
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