歡迎進入安科瑞電氣股份有限公司!
技術文章
首頁 > 技術文章 > 關于配電室柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺分析

關于配電室柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺分析

 更新日期:2024-08-27 點擊量:240

摘要:在整個電能管理系統(tǒng)中,配電室綜合監(jiān)控占據著重要的位置。現階段,配電室通常均運用無人值守、定時巡查制度,此方式不僅需要投入諸多的物力與人力,同時也不能實時監(jiān)控配電室的安全與環(huán)境。而配電室環(huán)境的可靠性與穩(wěn)定性直接影響著變壓器等設備的正常運行。對此,主要對10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺進行了探討。

關鍵詞:配電室;監(jiān)測管理平臺;關鍵技術

0引言

10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺對分布在不同位置的動力設備、環(huán)境監(jiān)測設備和安保設備進行遙測、遙信采集,對各設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,同時就相關監(jiān)測數據展開記錄與處理,第一時間向相關人員發(fā)出通知,便于及時處理各種異常事件或險情,實現配電室無人值守、少人值班、高效管理的目的。

1 10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺設計

1.1站端設備集成系統(tǒng)

為滿足配電室各設備各種信息的共享要求,建立動環(huán)系統(tǒng)勢在必行。動環(huán)系統(tǒng)主要包括設備的集成和軟件的集成,從而促進管理效率有效提升,*大化控制運行成本,避免多個系統(tǒng)分散維護、管理不便的弊端。通過動環(huán)系統(tǒng)的建立,使整個配電室形成一個完整的體系。

1.1.1設備集成

(1)溫濕度傳感器。實現對站房內溫度、濕度的監(jiān)測功能。①溫濕度監(jiān)測傳感器借助RS485數字信號通訊上傳溫濕度數,通信協(xié)議為Modbus;②實現對智能配電房內溫度濕度值實時監(jiān)測,溫濕度傳感器與動環(huán)系統(tǒng)之間數據采用有線傳輸方式。

(2)氣體傳感器。實現對配電站內六氟化硫濃度值和氧氣含量的實時監(jiān)測功能。①實現對智能配電房內六氟化硫(SF6)氣體濃度值、氧氣含量實時監(jiān)測,氣體傳感器與動環(huán)系統(tǒng)之間采用有線傳輸方式;②隨主機配置安裝掛件,可方便固定于配電房墻面。

(3)煙霧傳感器。實現監(jiān)測配電站內發(fā)生火災產生的煙霧狀況,并發(fā)出聲音等告警信號功能。①通過煙霧探測器,監(jiān)測站房、電箱內煙霧狀況,并發(fā)出報警信號;②煙霧傳感器通過有線節(jié)點方式,接入系統(tǒng);③當附近環(huán)境的煙霧濃度降至小于報警值時,探測器的工作狀態(tài)會自動恢復正常;④具有電源指示燈、運行燈,可直觀觀察設備的上電、運行的狀態(tài)。⑤隨主機配置安裝掛件。

(4)水浸傳感器。實現在線監(jiān)測配電站水浸狀態(tài)??筛鶕\維需求,按不同高度的水浸傳感器,以實現水浸預警和水浸停電等功能。①實時在線監(jiān)測配電房水浸狀態(tài);②水浸傳感器通過有線節(jié)點信號,接入系統(tǒng);③有電源指示燈、運行燈,可直觀觀察設備的上電、運行的狀態(tài);④隨主機配置安裝掛件,可方便固定于配電房墻面。

(5)調溫除濕設備。實現配電站內溫濕度的控制功能。①具備手動控制和自動控制功能,手動和自動控制功能,兩者相互獨立;②具有掉電自恢復功能,具備濕度數碼管顯示功能。

(6)視頻監(jiān)控單元。網絡高速球型攝像機或網絡固定攝像機:實現場景可視化的基本功能,具備遠程控制視頻功能,支持報警信號(環(huán)境、安防、設備狀態(tài))及視頻預置位的聯(lián)動,可以和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)保持聯(lián)動,立足于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的告警或預警區(qū)域,對特定區(qū)域情況進行查看,為人工確認提供方便,可實現與安防設備系統(tǒng)聯(lián)動;可實現與設備狀態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動,對電力設備的運行狀態(tài)和操作展開錄像和拍照,以便于運維人員在對設備運行狀態(tài)進行判斷時有據可循。

(7)門狀態(tài)傳感器。實現采集門開啟、關閉的狀態(tài)信息的功能。①門狀態(tài)傳感器通過有線節(jié)點信號,將配電房門的開啟、關閉狀態(tài)信號上傳至采集系統(tǒng)的功能;②選擇帶有觸點的機械式限位開關或帶極性的磁開關的傳感器;③門狀態(tài)傳感器采用無源設計,無需鋪設電源線或者外接電源。

(8)開關柜局放傳感器。①主要功能:暫態(tài)地電波/超聲波聯(lián)合技術在線監(jiān)測各種柜體局部放電狀態(tài),記錄各種柜詳細歷史數據;②裝置分類:依據監(jiān)測技術指標分為暫態(tài)地電波及超聲波傳感器;③傳感器外殼絕緣防護罩的防護等級為IP65;④傳感器裝置結構合理、方便安裝、方便檢修接地使用。

1.1.2軟件集成

數據管理和高級應用功能,以一個實時數據庫為核心,實現實時數據處理、事件處理和通知、內部運算和歷史數據存檔;各級操作員對系統(tǒng)的監(jiān)視和操作。

圖1為技術拓撲圖。

2deef10e9d781f96e3c49f75d58fa5c0_f89d3bca204245ce9daa2aa426c358cf.png

圖1技術拓撲圖

1.2SAAS版IT執(zhí)行

因項目硬件均實地部署,而演示、調閱、管理在遠程辦公室,該項目的軟件運行端(邊緣側)就地部署,軟件總控部分須運行在電信機房(云側)。

“云側"協(xié)同“邊緣側",“邊緣側"協(xié)同就地傳感與聯(lián)控“端設備",形成“端-邊-云"的基礎構架。當部署N個邊緣側時,云端軟件事實上須升級為SAAS版本軟件。

一個客戶擁有一個或多個動環(huán)現場,在SAAS版本軟件中,分配一個賬號給該客戶,類似賬號也稱為“租戶"。按當前業(yè)務形態(tài)現狀,此階段的SAAS版本軟件初定按容納1000個租戶“動環(huán)站點"的標準執(zhí)行(如圖2所示)

d93f972bedba32296277b29ac35dcc55_7219742b44634ccebde9c9129db27487.png

圖2SAAS版本軟件

2 關鍵技術

2.1MQTT消息傳輸技術

消息傳輸采用MQTT(消息隊列遙測傳輸協(xié)議,詳見圖3),其具有能用有限的寬帶以及極少的代碼,為連接遠程提供更具可靠性和實時性的消息服務的優(yōu)點。

aaf78133e2808d1c22c4218c7ba00a4c_31e95e4ea17746e4b20c0cd470086936.png

圖3MQTT消息傳輸技術

4dbc536ce1fa86fc342cba905d35bde7_6ac8983f464c43c491b32c75945ab2c7.jpeg7f0f7687be8379b88daa469037b9a149_cd08d99cb75b46dbbc76bfe640a70260.jpegMQ遙測傳輸(MQTT)是輕量級以代理的發(fā)布/訂閱為基礎的消息傳輸協(xié)議,在設計中秉持易實現、輕量、簡單、開放的原則。此特點決定了其在受限環(huán)境中適合運用。因為其屬于一種低寬帶、低開銷占用的即時通訊協(xié)議,因此其在移動應用、小型設備和物聯(lián)網等方面應用十分廣泛。

MQTT協(xié)議為不可靠、低寬帶的網絡遠程傳感器以及控制設備通訊而設計的協(xié)議,其主要具有下述特性:

(1)借助發(fā)布/訂閱消息模式,提供一對多的消息發(fā)布,將應用程序耦合解除。此點與XMPP很相似,但MQTT的信息冗余更小,其原因是XMPP在數據傳遞中采用的是XML格式文本。

(2)傳輸負載內容屏蔽的消息。

(3)運用TCP/IP提供網絡連接。常用的MQTT是以TCP連接為基礎推送數據,但同樣有以UDP為基礎的版本,被稱之為MQTT-SN。兩種版本因為連接方式有所區(qū)別,優(yōu)缺點也不一樣。

(4)有3種消息發(fā)布服務質量:①“至多一次",借助底層TCP/IP網絡發(fā)布消息。會有消息重復或丟失的問題出現。此級別可以在下述情況中運用:環(huán)境傳感器數據,丟失一次讀記錄關系不大,其原因是不久之后還會再發(fā)送一次。此方式主要是普通的APP的推送,如果智能設備在推送消息的過程中沒有聯(lián)網,沒有收到推送的消息,重新聯(lián)網也無法接收到了。②“至少一次",保證消息達到,但可能出現消息重復的現象。③“只有一次",保證消息到達一次。在部分具有嚴格要求的計費系統(tǒng)中,可以對這一級別進行運用。在計費系統(tǒng)中,消息丟失或重復造成結果有誤。此類*高質量的消息發(fā)布服務還可以在即時通訊類的APP推送中使用,保證用戶可以接收到,同時只能接收一次。

(5)小型傳輸,成本較低(固定長度的頭部是2字節(jié)),協(xié)議交換*小化,以促使網絡流量降低。這就是說它“在物聯(lián)網領域,服務器和傳感器的通訊以及信息的收集"中十分適合的原因,要了解到嵌入式設備的元代以及運算能力均不強,因此在傳遞消息中十分適合運用此類協(xié)議。

(6)使用LastWill以及Testament特性通知相關各方客戶端異常中斷的機制。

LastWill:也就是遺言機制,在對同主題下的其他設備發(fā)出通知,發(fā)送設備已斷開了連接。

Testament:也就是遺囑機制,功能和LastWill相似。

2.2Web應用軟件組合技術

“LAMP包"的腳本組件中涉及了CGIweb接口?;诖思夹g,網頁瀏覽器的用戶可以在服務器上執(zhí)行一個程序,同時與接受靜態(tài)的內容一樣對動態(tài)的內容予以接受。程序員借助腳本語言對這些程序進行創(chuàng)建,其原因是其可以對文本流進行有效操作,甚至當這些文本流并不是從程序自身而來時也一樣。正因如此,系統(tǒng)設計人員經常將這些腳本語言叫作膠水語言。

2.3RESTful架構

RESTful架構的核心規(guī)范與約束:統(tǒng)一接口分為4個子約束:①每個資源都擁有一個資源標識,所有資源的資源標識可以用來地標明該資源;②消息的自描述性;③資源的自描述性;④HATEOASHypermediaAsTheEngineOfApplicationState(超媒體作為應用狀態(tài)引擎)。

3 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

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應用場所

適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1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)境參數信息,實時顯示有關故障、告警等信息。

b2c87a1dc3d446e6c52f7c42cf26e656_fabc648a388448019d367121d7195494.png

3.4.2數據查詢

在人機界面中,可以直接查看配電室中各個設備的運行數據。

e1febeaed850807e3cde07daf9c60708_8af18165c57f4fcda09d7c34e08f6df3.png

3.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

282ca2b3c15623e428c1bde387122ddb_cca9556114a64d3090095dbb8c6a787f.png

3.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數據報表。

9d3e9addb540a4f53bc670d178dd382f_8c6b05a37d9e4506bc9c28453946f11d.png

3.4.5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。

2ee0347ab43f6cda71f77aaeb05a9b22_02390688ea624c06b4d8dca378c9f033.png

3.4.6歷史事件查詢

能夠對產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。 

dc3479a91169a286dbc943717094678d_a56e5396bc1d4ab39389c184fee87434.png

3.4.7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。

59b913728b3e19ce3351daab6240c154_3ab95dea393244b9880697d7589b1c54.png

3.4.8網絡拓撲圖

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)網絡結構。

c6cb5beaba7f030b95fa6bd23d7b2fd6_459add958d0c431680290619a3bbc72e.png

3.4.9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。

56e3af8533e0eebb3086920c20d065f3_f9668befd9624c7f881980565cc63733.png

3.5系統(tǒng)硬件配置

名稱

型號

圖片

功能

系統(tǒng)

ACREL-2000E

f31c1076d687585b56b6eba710dec981_10ea198852334346a8c2f30d8b76e076.png

Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),可實現開關柜運行監(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。實現動力環(huán)境各數據的檢測與設備控制,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,實現配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

智能通信管理機

Anet-2E4SM

5b243d48fda5b0827d73c774df5eb956_a1dcb02ed74b42b4b91ae2f14ce0f1d3.jpeg

通用網關,2路網口,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

d52de91dad771d0c0e4b3d0c49902a3d_a015135c4f034582ad7c77d75bcccc43.png

數據采集、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、報警事件記錄查詢,可以根據采集到的設備數據或狀態(tài)聯(lián)動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。

Acrel-2000E/B

e166e34732e8d410781f19ca345c095e_c53c88a3ca0c4a669b87518a71c29e65.png

參數設置、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

3248f19bf74b99581f15e57252cfcb2a_26844e1e6fad4b1bad4bc4b08636f283.png

參數設置、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

71cf2acdacdeefc616fbf5d18b710484_59f6ac7b83ef48d0aba177428c05c7a3.png

參數設置、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

892842a2e1bb56523c132e1f97c1d869_f1bbe094598349dcbbf8a486e5455f0e.png

用于配電房溫度和濕度。工作電源:AC/DC85~265V工作溫度:-40.0℃~99.9℃工作濕度:0%RH~99%RH

BRJ-307

04c547525db4667d11bb4dfafb628ed5_dd7b7a2ae9ae470da6369d732e692af6.png

光電式煙霧傳感;電源正極(DC12V):+12V,繼電器輸出:常開觸點

RS-SJ-N01R01-2

77f3878b34ea3e0b25a1aed000556691_5b6d3f6184b047dfaae2e54c21645ec4.png

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:DC10-30V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

3fe9f41401ee5cb17ba9b66dc413fee2_1c82185cfb8b4366a6cdbc3189659f00.png

風量4800,帶溫控器,帶消聲段,電機變頻

AT8002

4a185afe8daed38e343ddde7689d651b_e8434437ce4e478b819230b0d12b1c3f.png

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

94ea9dee605ded3879fe228677ebd498_8773cfb43d6c4370ad7e37f39fcdb1e3.png

視頻監(jiān)控

ARTU-KJ8

d9846ba724520b50d66ed3eb6e9adc2e_3798d30435bd4942b5515cd3ed425e62.png

8路開關量輸入,8路繼電器輸出

4 結束語

10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺可以對開配電室的工作狀態(tài)與環(huán)境進行實時監(jiān)控,第一時間發(fā)出警報,使配電室無人值守、少人值班、高效管理的目的順利實現,促進配電室可靠性和安全性有效提升。對此,相關人員應充分認識10kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺的優(yōu)勢,同時積極運用此平臺高效開展工作。

參考文獻

[1]陳偉凡,陳曉亮,高偉,等.變電站10kV開關柜運行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].電氣技術,2016,17(9):83-87.

[2]汪志建,吳鑫鑫,翁碧蕓.電機運行狀態(tài)及周圍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].電工技術,2019(5):54-55,65.

[3]丁滿.綜合監(jiān)測管理平臺的構建與應用[J].建設科技,2019(8):88-91.

[4]郭和川,任小勇,潘豪蒙,周 威,黃沙熠.10?kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺分析

[5]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2019.11版