淺談山東新能源發(fā)電廠配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：設(shè)計(jì)基于當(dāng)前Web應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中流行的5層架構(gòu)B/S模式，提出了配電室電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)軟件的總體設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法，規(guī)范報(bào)警信息和提升報(bào)警效率的方案。
關(guān)鍵詞：配電工程，監(jiān)測(cè)，報(bào)警，配電監(jiān)控。
0 引言
隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，當(dāng)前企業(yè)對(duì)電力依賴(lài)性逐漸增強(qiáng)，企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。為保證有良好的電能質(zhì)量，現(xiàn)使用網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一套配電室監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)有些系統(tǒng)通過(guò)采取監(jiān)控信息“定值式”管理、屏蔽干擾信息、消除常亮光字牌、采用遠(yuǎn)程工作站驗(yàn)收監(jiān)控信息等綜合措施來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室的監(jiān)控。但這些方案通常僅具有監(jiān)控功能，而無(wú)法對(duì)異常情況進(jìn)行分析與處理。另外，很多系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理，報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)和報(bào)警方式等方面也存在一些問(wèn)題[1-7]。為解決上述問(wèn)題，本文提出一種基于Web的配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。
1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)
本文設(shè)計(jì)的是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)。多功能儀表能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的無(wú)功、負(fù)序分量及諧波進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，并且還能將每個(gè)電能質(zhì)量參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較。在電能質(zhì)量參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果越限時(shí)報(bào)警，同時(shí)通過(guò)光電隔離后驅(qū)動(dòng)繼電器，保護(hù)電網(wǎng)中的設(shè)備。此外，本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)采用Web技術(shù)將監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同配電室的電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。
2 系統(tǒng)架構(gòu)
本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中，電能質(zhì)量信息發(fā)布的模式采用了當(dāng)前流行的Web應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中5層架構(gòu)B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式。配電室以Web瀏覽器作為運(yùn)行平臺(tái)，所有開(kāi)發(fā)、升級(jí)和維護(hù)都集中在服務(wù)器端，這樣可以為以后系統(tǒng)維護(hù)提供方便。基于B/S模式的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，可以允許客戶(hù)在計(jì)算機(jī)上不安裝任何軟件，僅通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室的監(jiān)控功能。
配電室監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測(cè)多條線(xiàn)路的電能質(zhì)量參數(shù)。由于本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)使用模塊化結(jié)構(gòu)，可移植性強(qiáng)，也為以后接口擴(kuò)展提供便利。遵照“面向?qū)ο蠛头謱臃植肌钡脑瓌t，分布式多通道電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)統(tǒng)硬件分為5層結(jié)構(gòu)：展現(xiàn)層、服務(wù)層、儲(chǔ)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(cè)量多功能表、傳感器、攝像頭等設(shè)備。（2）傳輸層：本層次主要是用來(lái)把感知層采集的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)庫(kù)。（3）儲(chǔ)存層：本層根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)采集時(shí)間建立數(shù)據(jù)庫(kù),將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)表格中。（4）服務(wù)層：J2EE的Web組件包括JSP頁(yè)面和Servlet兩種。JSP頁(yè)面是一個(gè)嵌入Java程序的網(wǎng)頁(yè)文件，它在服務(wù)器端被編譯成Java，運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上。（5）展現(xiàn)層：主要作用是將各類(lèi)操作功能提供給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠有效地運(yùn)用系統(tǒng)。
3 系統(tǒng)報(bào)警功能
配電室電能質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維護(hù)，否則將影響整個(gè)配電室供電，甚至造成巨大損失。本文設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)分為電能質(zhì)量不合格報(bào)警和配電室運(yùn)行異常報(bào)警兩部分。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，主動(dòng)以聲音、彈出對(duì)話(huà)框的形式告知用戶(hù)，并記錄相關(guān)事件供今后查詢(xún)統(tǒng)計(jì)。
3.1電能質(zhì)量報(bào)警設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)
電能質(zhì)量的概念非常廣泛，電能質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題可能會(huì)產(chǎn)生諸多影響。例如電壓過(guò)低可能導(dǎo)致供電設(shè)備無(wú)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(zhì)量問(wèn)題還對(duì)一些儀器產(chǎn)生影響。本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的電能質(zhì)量問(wèn)題的報(bào)警限值均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
3.2事件報(bào)警
配電室除了有電能質(zhì)量問(wèn)題，還對(duì)配電室的溫濕度，煙霧濃度等環(huán)境參數(shù)有嚴(yán)格要求。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)值，報(bào)警系統(tǒng)便會(huì)報(bào)警。配電室運(yùn)行環(huán)境參數(shù)主要分為以下兩個(gè)方面。（1）環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)。采集配電室環(huán)境信息，如：溫度濕度、煙感、溢水報(bào)警、門(mén)狀態(tài)等。通過(guò)檢測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)，可有效地監(jiān)測(cè)配電室內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。（2）紅外探測(cè)系統(tǒng)。紅外探測(cè)系統(tǒng)由聲光報(bào)警器和探測(cè)器構(gòu)成，用于監(jiān)測(cè)配電室內(nèi)是否有動(dòng)物闖入。當(dāng)紅外探測(cè)裝置探測(cè)到配電室內(nèi)有貓、鼠等小動(dòng)物闖入時(shí)，隨即在配電室和監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信號(hào)，監(jiān)視主機(jī)自動(dòng)調(diào)出相應(yīng)配電室的視頻畫(huà)面，以提醒運(yùn)行維護(hù)人員配電室內(nèi)有動(dòng)物闖入。同時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警警示動(dòng)物，盡量避免動(dòng)物闖入造成配電室內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障。
4 應(yīng)用案例
本文提出的配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)在北京市東直門(mén)某配電室投入使用。本文提出的基于報(bào)警規(guī)范，統(tǒng)一通信協(xié)議、多層模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)集及混合計(jì)算技術(shù)的監(jiān)控配電室運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，在配電室監(jiān)控的運(yùn)行過(guò)程中取得了預(yù)期的運(yùn)行效果，系統(tǒng)運(yùn)行情況如圖所示。
配電室出線(xiàn)電路圖
配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)投入運(yùn)行后，有效解決了配電室運(yùn)行環(huán)境異常、報(bào)警信息混亂的現(xiàn)狀。以東直門(mén)配電室試點(diǎn)應(yīng)用情況為例，通過(guò)對(duì)覆蓋區(qū)域的電壓、電流、功率因數(shù)等電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)在正常范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，若發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常運(yùn)行，則可以迅速報(bào)警和做出相應(yīng)處理。
5 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
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(mén)禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測(cè)器）。
5.2應(yīng)用場(chǎng)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(hù)端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4系統(tǒng)功能
5.4.1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。
5.4.2數(shù)據(jù)查詢(xún)
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)。
5.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)
可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。
5.4.4運(yùn)行報(bào)表
查詢(xún)配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。
5.4.5實(shí)時(shí)告警
具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸取⒂泻怏w、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
5.4.6歷史事件查詢(xún)
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(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
5.4.7用戶(hù)權(quán)限管理
設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
5.4.8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)。
5.4.9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。
5.5系統(tǒng)硬件配置
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名稱(chēng) |
型號(hào) |
圖片 |
功能 |
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系統(tǒng) |
ACREL-2000E |
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Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、母線(xiàn)及電纜測(cè)溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控，可對(duì)燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)動(dòng)力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測(cè)與設(shè)備控制，優(yōu)化動(dòng)力環(huán)境，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，實(shí)現(xiàn)配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。 |
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智能通信管理機(jī) |
Anet-2E4SM |
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通用網(wǎng)關(guān)，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(kuò)展。 |
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主機(jī) |
Acrel-2000E/A |
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數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、報(bào)警事件記錄查詢(xún)，可以根據(jù)采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)、聲光報(bào)警器、空調(diào)、水泵等設(shè)備。 |
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Acrel-2000E/B |
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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢(xún)、報(bào)警圖片和視頻查詢(xún)功能。 |
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Acrel-2000E/M |
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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢(xún)、報(bào)警圖片和視頻查詢(xún)功能。立柜式安裝。 |
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Acrel-2000E/G |
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參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報(bào)警事件記錄查詢(xún)、報(bào)警圖片和視頻查詢(xún)功能。立柜式安裝 |
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環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件 |
RS-WS-NO1-8 |
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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 |
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BRJ-307 |
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光電式煙霧傳感;電源正極（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開(kāi)觸點(diǎn) |
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RS-SJ-N01R01-2 |
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接觸式水浸傳感器，監(jiān)測(cè)變電所、電纜溝、控制室等場(chǎng)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(yīng)時(shí)間：1s繼電器輸出：常開(kāi)觸點(diǎn) |
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環(huán)境監(jiān)測(cè)硬件 |
T35-II-5.6 |
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風(fēng)量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機(jī)變頻 |
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AT8002 |
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常開(kāi)型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點(diǎn)輸出 |
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DS-2DC6120BY-A |
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視頻監(jiān)控 |
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ARTU-KJ8 |
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8路開(kāi)關(guān)量輸入,8路繼電器輸出 |
6 結(jié)語(yǔ)
本文研究配電監(jiān)控系統(tǒng)主要意義在于：通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算、通信技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的運(yùn)用，可以規(guī)范現(xiàn)有的報(bào)警信息，優(yōu)化報(bào)警方式，設(shè)計(jì)與現(xiàn)有配電室需求相符的配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)。并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸采集、實(shí)時(shí)分析、雙向互動(dòng)及計(jì)算等方法，使系統(tǒng)對(duì)配電室的遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)得以實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)對(duì)企業(yè)供電實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化具有很好的促進(jìn)作用，對(duì)供電公司降低配電室運(yùn)營(yíng)成本、提高企業(yè)用電管理水平起到了積極的作用。
參考文獻(xiàn)：
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- 周志強(qiáng),唐云峰,袁明飛.基于Web的配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).
- 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
