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淺談基于Web的配電室監控報警系統的設計與實現

更新時間：2023-10-25

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吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要：設計基于當前Web應用系統開發中流行的5層架構B/S模式，提出了配電室電能質量監測軟件的總體設計方案和實現方法，規范報警信息和提升報警效率的方案。

關鍵詞：配電工程，監測，報警，配電監控。

0 引言

隨著經濟迅速發展，當前企業對電力依賴性逐漸增強，企業對電能質量的要求也越來越高。為保證有良好的電能質量，現使用網絡及計算機技術設計一套配電室監控系統。當前國內有些系統通過采取監控信息“定值式"管理、屏蔽干擾信息、消除常亮光字牌、采用遠程工作站驗收監控信息等綜合措施來實現對配電室的監控。但這些方案通常僅具有監控功能，而無法對異常情況進行分析與處理。另外，很多系統在數據處理，報警標準和報警方式等方面也存在一些問題[1-7]。為解決上述問題，本文提出一種基于Web的配電室監控報警系統。

1 電能質量監測和分析系統

本文設計的是一種基于互聯網的電能質量監測和分析系統。多功能儀表能夠對電網中的無功、負序分量及諧波進行監測和分析，并且還能將每個電能質量參數的檢測結果與設定值進行比較。在電能質量參數的檢測結果越**報警，同時通過光電隔離后驅動繼電器，保護電網中的設備。此外，本文設計的監控系統采用Web技術將監測分析系統進行組網，從而實現了對不同配電室的電能質量參數進行統一管理。

2 系統架構

本文設計的監控系統中，電能質量信息發布的模式采用了當前流行的Web應用系統開發中5層架構B/S（瀏覽器/服務器）模式。配電室以Web瀏覽器作為運行平臺，所有開發、升級和維護都集中在服務器端，這樣可以為以后系統維護提供方便。基于B/S模式的監控報警系統，可以允許客戶在計算機上不安裝任何軟件，僅通過互聯網即可實現對配電室的監控功能。

配電室監控系統可以實現同時監測多條線路的電能質量參數。由于本系統的硬件設計使用模塊化結構，可移植性強，也為以后接口擴展提供便利。遵照“面向對象和分層分布"的原則，分布式多通道電能質量監測和分析系統統硬件分為5層結構：展現層、服務層、儲存層、傳輸層和感知層。（1）感知層：感知層主要是接在配電室的電力測量多功能表、傳感器、攝像頭等設備。（2）傳輸層：本層次主要是用來把感知層采集的數據信息傳輸到云端數據庫。（3）儲存層：本層根據數據類型和數據采集時間建立數據庫,將數據存儲到數據庫對應表格中。（4）服務層：J2EE的Web組件包括JSP頁面和Servlet兩種。JSP頁面是一個嵌入Java程序的網頁文件，它在服務器端被編譯成Java，運行在J2EE服務器上。（5）展現層：主要作用是將各類操作功能提供給用戶，使用戶能夠有效地運用系統。

3 系統報警功能

配電室電能質量和運行環境出現問題及時維護，否則將影響整個配電室供電，甚至造成巨大損失。本文設計的報警系統分為電能質量不合格報警和配電室運行異常報警兩部分。當系統監測數據達到預設標準，報警系統會發出報警，主動以聲音、彈出對話框的形式告知用戶，并記錄相關事件供今后查詢統計。

3.1電能質量報警設置標準

電能質量的概念非常廣泛，電能質量出現問題可能會產生諸多影響。例如電壓過低可能導致供電設備無法正常使用、電壓閃變可能造成燈光不停閃爍，頻率和諧波的電能質量問題還對一些精密儀器產生影響。本文設計的監控系統所涉及的電能質量問題的報警限值均采用國家標準。

3.2事件報警

配電室除了有電能質量問題，還對配電室的溫濕度，煙霧濃度等環境參數有嚴格要求。當系統監測數據超過預設值，報警系統便會報警。配電室運行環境參數主要分為以下兩個方面。（1）環境參數采集系統。采集配電室環境信息，如：溫度濕度、煙感、溢水報警、門狀態等。通過檢測配電室環境參數，可有效地監測配電室內各設備的運行環境。（2）紅外探測系統。紅外探測系統由聲光報警器和探測器構成，用于監測配電室內是否有動物闖入。當紅外探測裝置探測到配電室內有貓、鼠等小動物闖入時，隨即在配電室和監控中心發出報警信號，監視主機自動調出相應配電室的視頻畫面，以提醒運行維護人員配電室內有動物闖入。同時，發出聲光報警警示動物，盡量避免動物闖入造成配電室內設備發生故障。

4 應用案例

本文提出的配電室監控報警系統已經在北京市東直門某配電室投入使用。本文提出的基于報警規范，統一通信協議、多層模塊設計、數據集及混合計算技術的監控配電室運行數據分析系統，在配電室監控的運行過程中取得了預期的運行效果，系統運行情況如圖所示。

配電室出線電路圖

配電室監控報警系統投入運行后，有效解決了配電室運行環境異常、報警信息混亂的現狀。以東直門配電室試點應用情況為例，通過對覆蓋區域的電壓、電流、功率因數等電網運行指標在正常范圍內的實時監測與分析，若發現電網異常運行，則可以迅速報警和做出相應處理。

5 安科瑞配電室環境監控系統

5.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風機、水泵）、門禁監控子系統（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

5.2應用場所

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

5.3系統結構

5.4系統功能

5.4.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實時監測配電室環境參數信息，實時顯示有關故障、告警等信息。

5.4.2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。

5.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

5.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數據報表。

5.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。

5.4.6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，方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。

5.4.7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。

5.4.8網絡拓撲圖

支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

5.4.9遙控功能

可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

5.5系統硬件配置

名稱	型號	圖片	功能
系統	ACREL-2000E		Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環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，實現配電動力環境的分布式遠程管理。
智能通信管理機	Anet-2E4SM		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		數據采集、狀態監測、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聯動啟動風機、聲光報警器、空調、水泵等設備。
	Acrel-2000E/B		參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。
	Acrel-2000E/M		參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、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		參數設置、通信管理、圖形繪制、狀態監測、設備控制、視頻監控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝
環境監測硬件	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
環境監測硬件	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		視頻監控
	ARTU-KJ8		8路開關量輸入,8路繼電器輸出

6 結語

本文研究配電監控系統主要意義在于：通過計算機計算、通信技術及數據庫技術的運用，可以規范現有的報警信息，優化報警方式，設計與現有配電室需求相符的配電室智能監控系統。并且可以根據數據傳輸采集、實時分析、雙向互動及精準計算等方法，使系統對配電室的遠程控制與監測得以實現。該系統對企業供電實現配網自動化具有很好的促進作用，對供電公司降低配電室運營成本、提高企業用電管理水平起到了積極的作用。

參考文獻：

金芬蘭,王昊,范廣民,余建明,米為民.智能電網調度控制系統的變電站集中監控功能設計[J].電力系統自動化,2015,39(01):241-247.
周志強,唐云峰,袁明飛.基于Web的配電室監控報警系統的設計與實現.
安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者簡介：

吳柯霓，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線監控系統相關產品的研發及應用。

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