高速公路配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用探討

摘要：為了提升高速公路運(yùn)維工作質(zhì)量和效率，支撐技術(shù)發(fā)展向數(shù)字化、精益化、智能化轉(zhuǎn)型，在大量的配電房現(xiàn)狀問題分析以及較新的監(jiān)測技術(shù)調(diào)研的基礎(chǔ)上，主要討論了高速公路配電房監(jiān)控系統(tǒng)的智能化方案及應(yīng)用現(xiàn)狀，并著重從環(huán)境、安防、視頻等多個(gè)系統(tǒng)功能出發(fā)，分析智能化、可視化、自動化及互動化新型現(xiàn)代化配電房的可行性發(fā)展。

01引言

作為配電網(wǎng)中的重要供電節(jié)點(diǎn)，配電房分散布置在高速公路的各個(gè)收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)和隧道中，由于配電房之間的距離較遠(yuǎn)，單獨(dú)采用巡視的方式，效率低、成本高，且難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)及解決問題，這就給電力系統(tǒng)成效帶來了一定的負(fù)面影響。高速公路配電房的作用是為高速路段提供電源，進(jìn)而確保高速路段的安全穩(wěn)定運(yùn)營，確保路段收費(fèi)、通風(fēng)及照明等系統(tǒng)的正常使用，其一旦出現(xiàn)嚴(yán)重問題，后果不堪設(shè)想。

交通行業(yè)基于實(shí)際現(xiàn)狀調(diào)研分析，提出了“智慧配電房”的理念，旨在推進(jìn)配電房智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)配電房可控、可測及可觀，降低運(yùn)維管理成本，提升運(yùn)維質(zhì)量和安全管理水平。

智慧配電房監(jiān)控系統(tǒng)是采用現(xiàn)代自動化技術(shù)，并結(jié)合傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和電氣技術(shù)，在電力系統(tǒng)中對電能進(jìn)行分配與監(jiān)控的整套智能化系統(tǒng)。它可以針對高速公路的特點(diǎn)，采用數(shù)字化技術(shù)合理地開發(fā)設(shè)計(jì)配電房智能監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)配電房的管控。經(jīng)過近幾年的研究和發(fā)展，目前市場上已有幾種技術(shù)比較成熟的智慧配電房監(jiān)控系統(tǒng)。

02整體化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)以動環(huán)監(jiān)控整體化主機(jī)為核心，采用ARM架構(gòu)和B/S模式以及Web服務(wù)方式，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲，并與上級管理平臺相連實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。在監(jiān)控系統(tǒng)與主機(jī)相接時(shí)，采用RS485、RS232等方式，簡化了中間環(huán)節(jié)，且性能可靠性較好，性價(jià)比更高。整體化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

功能特點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)配電站環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)管；

（2）實(shí)現(xiàn)配電柜電壓、電流的智能儀表監(jiān)測；

（3）監(jiān)測重要開關(guān)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)自動報(bào)警并記錄；

（4）監(jiān)測六氟化硫、臭氧、甲烷等濃度值，超閾值告警；

（5）監(jiān)測溫濕度，過高或過低時(shí)自動報(bào)警；

（6）監(jiān)測入侵環(huán)境人員的狀態(tài)信息，進(jìn)出數(shù)據(jù)可歷史查詢；

（7）區(qū)域配置視頻監(jiān)控，支持多畫面瀏覽、錄像回放、觸發(fā)報(bào)警、設(shè)備聯(lián)動等功能；

（8）消防控制箱的報(bào)警信號由開關(guān)量采集模塊進(jìn)行傳送，主要將它傳送至監(jiān)控服務(wù)器，對機(jī)房消防報(bào)警情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。整體化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)配電房數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及遠(yuǎn)程管理，且具有故障預(yù)警功能，可及時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無人值守目標(biāo)。另外，利用監(jiān)控室可及時(shí)掌握配電房設(shè)備的運(yùn)行情況和環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的集中管理，減少不必要的工作量，進(jìn)而大大提高系統(tǒng)的運(yùn)維效率，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1整體化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

03智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)

智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的在線監(jiān)測技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、無線通信技術(shù)以及分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，利用多種傳感器和監(jiān)測裝置對電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，以及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，如果發(fā)生設(shè)備故障，包括短路、高溫等，可利用裝置進(jìn)行信息的自動采集，并發(fā)送語音、數(shù)據(jù)、視頻等信息，使工作人員及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控。智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

系統(tǒng)功能：

（1）值班監(jiān)控功能：值班人員可通過監(jiān)控中心24h遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握配電房運(yùn)行情況，并可遠(yuǎn)程控制設(shè)備啟停。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢：實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前配電房溫濕度、O2/SF6濃度、水浸狀況等環(huán)境數(shù)據(jù)以及各設(shè)備電流、電壓、功率等電力參數(shù)。

（3）歷史數(shù)據(jù)查詢：可查詢到配電房以往的環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、電氣設(shè)備電力參數(shù)、報(bào)警信息、人員進(jìn)出信息、設(shè)備啟停等歷史數(shù)據(jù)。

圖2智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（4）報(bào)警預(yù)警功能：對于開關(guān)變位、保護(hù)動作、遙測越限、門禁安防異常、環(huán)境異常、通信異常、終端設(shè)備運(yùn)行異常等，系統(tǒng)將自動進(jìn)行報(bào)警預(yù)警。

（5）統(tǒng)計(jì)報(bào)表分析：對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，以便直觀了解某段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的變化趨勢，有助于對配電房各設(shè)備整體狀況的了解以及對形勢的預(yù)估。

（6）設(shè)備聯(lián)動設(shè)置：通信監(jiān)控主機(jī)可自動對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，當(dāng)發(fā)生數(shù)值越限時(shí)可自動聯(lián)動開啟相應(yīng)的設(shè)備，及時(shí)處理告警事件。智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)以及智能電網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，通過建立配電房綜合監(jiān)控平臺，配電房的電力信息、環(huán)境信息、安全門禁信息、視頻監(jiān)控信息可由監(jiān)控主機(jī)經(jīng)監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，工作人員有事外出時(shí)，也可通過手機(jī)實(shí)時(shí)了解配電房情況，實(shí)現(xiàn)配電房“無人值守”，大大降低因工作人員值班不到位所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

04新型智能化監(jiān)控系統(tǒng)

新型智能化監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控終端單元收集配電房的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過智能網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄鼙O(jiān)控平臺，用戶在路段監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)查看配電房的數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）運(yùn)用云端化的監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備安全運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣故障隱患；

（2）實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測與網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)配電房的無人值守；

（3）快捷查詢電氣參數(shù)（電流、電壓、功率等），并以曲線、柱狀圖和表格等形式顯示；

（4）按小時(shí)、日、月、年等時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并開展同比、環(huán)比分析對比；

（5）準(zhǔn)確定位報(bào)警區(qū)域，自主添加巡檢、維保、報(bào)警工單，提醒運(yùn)維人員及時(shí)處理；

（6）管理所屬設(shè)備資產(chǎn)臺賬，查看維保時(shí)間、維保項(xiàng)目，定期維護(hù)，通過線上線下相結(jié)合實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期的運(yùn)維管理。新型智能化監(jiān)控系統(tǒng)具備對配電房環(huán)境、安防、視頻設(shè)備狀態(tài)等信息的監(jiān)測和控制功能，可以定時(shí)自動采集數(shù)據(jù)，分析負(fù)荷變化過程，實(shí)現(xiàn)24h遠(yuǎn)程在線監(jiān)管，有利于進(jìn)一步推進(jìn)配電房的無人值班、少人值守，減少了人力和資源的投入，提升了供配電系統(tǒng)的管理能力和日常監(jiān)控水平，達(dá)到了實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控與現(xiàn)場管理相結(jié)合的目的。

05安科瑞產(chǎn)品介紹

（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)（云臺球機(jī)、槍機(jī)）、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(diào)、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)（雙鑒檢測器）。

（2）應(yīng)用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)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(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

06系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)測

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

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)。

曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線

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。

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?、濕度、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

歷史事件查詢

能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

用戶權(quán)限管理

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

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)。

遙控功能

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

07系統(tǒng)硬件配置

08結(jié)語

綜上所述，智慧配電房監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的配電房運(yùn)行模式相比，無須對配電房設(shè)備作出大的改變，只需增加一些系統(tǒng)設(shè)備，包括監(jiān)控平臺、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、傳感器等，即可對環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、視頻安防等信息進(jìn)行控制及監(jiān)測，并通過系統(tǒng)內(nèi)部的聯(lián)動控制，有效保障配電房的安全運(yùn)行，預(yù)防因設(shè)備狀態(tài)變化、非授權(quán)活動等引起的事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對配電房的整體態(tài)勢感知、設(shè)備運(yùn)行等狀況的全維度在線巡視，大大地簡化了設(shè)備運(yùn)檢流程，減少了人工巡檢的工作量，實(shí)現(xiàn)了變電所配電房的無人巡視，提高了管理效率，節(jié)約了運(yùn)營成本，同時(shí)可提前預(yù)估事故隱患，降低了事故風(fēng)險(xiǎn)。本文闡述的3種智慧配電房監(jiān)控系統(tǒng)在配電房建設(shè)過程中得到了廣泛應(yīng)用，能夠更好地規(guī)范智慧配電房的建設(shè)，為今后配電房建設(shè)提供有益的參考。

審核編輯：湯梓紅