變配電安全智能監(jiān)控系統(tǒng)分析應(yīng)用

1、 系統(tǒng)概述

在當(dāng)今信息網(wǎng)絡(luò)科技高速發(fā)展時(shí)代，充分利用信息化技術(shù)改造傳統(tǒng)電網(wǎng)為智能電網(wǎng)是一項(xiàng)核心內(nèi)容。在電能生產(chǎn)、高壓傳輸、中繼變電站等環(huán)節(jié)的遙測(cè)、遠(yuǎn)動(dòng)等智能化技術(shù)已經(jīng)普及。但大多數(shù)電網(wǎng)末端的終端配電站卻沒(méi)有實(shí)施智能安全監(jiān)控系統(tǒng)，而這些節(jié)點(diǎn)大量地分布在城市、工廠、交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，其運(yùn)行狀態(tài)是否正常直接關(guān)系到終端用戶(hù)的用電安全，也會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定供電。因此，對(duì)末端變配電站進(jìn)行有效地實(shí)施和應(yīng)用變配電智能安全監(jiān)控，是解決智能電網(wǎng)建設(shè)末端站點(diǎn)的關(guān)鍵所在。

2、需求分析

變配電安全智能監(jiān)控系統(tǒng)采用智能化手段對(duì)配電房的電力、環(huán)境和安防、消防指標(biāo)進(jìn)行全實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)各種故障信息，并以短信、語(yǔ)音、聲光、郵件等多種方式發(fā)布報(bào)警，促使管理人員快速作出處理決策，避免造成更大的損失。

變配電智能安全監(jiān)控系統(tǒng)要素包括：

2.1 電力系統(tǒng)

v 高壓微機(jī)機(jī)電保護(hù)器

v 變壓器

v 輸出回路

2.2 環(huán)境系統(tǒng)

v SF6濃度

v 溫濕度

v 空調(diào)

v 風(fēng)機(jī)

v 水位

v 漏水

v 水泵

v 除濕機(jī)

2.3 安防監(jiān)控

v 紅外入侵

v 門(mén)禁

v 視頻安防

v 煙感

3、系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

v 管理革命：實(shí)現(xiàn)設(shè)備維護(hù)管理體制的重大改變，形成集中維護(hù)、統(tǒng)一管理和自動(dòng)考核的配電房運(yùn)維管理機(jī)制。

v 降低成本：采用變配電智能監(jiān)控系統(tǒng)，可大大節(jié)約管理維護(hù)人員，達(dá)到提高效率、降低成本的作用。

v 快速反應(yīng)：實(shí)現(xiàn)各類(lèi)告警信息的實(shí)時(shí)傳遞，正確定位故障點(diǎn)，確定故障解決方案，摒棄低效的人工現(xiàn)場(chǎng)巡查方式，第一時(shí)間掌握故障信息，及時(shí)作出反應(yīng)。

v 主動(dòng)管理：實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的連續(xù)性、真實(shí)性、可存儲(chǔ)性，并據(jù)此進(jìn)行科學(xué)、主動(dòng)的管理，徹底改變被動(dòng)的人工維護(hù)模式，做到責(zé)任明確、事件可追溯。

v 開(kāi)放平臺(tái)：平臺(tái)向下可集成現(xiàn)場(chǎng)級(jí)智能設(shè)備，如UPS、蓄電池、輸入/出配電柜、智能列頭柜、PDU、空開(kāi)、防雷器、空調(diào)、溫濕度、漏水、視頻、門(mén)禁、防盜報(bào)警、氣滅等設(shè)備數(shù)據(jù)；向上可提供WebService/SDK協(xié)議接口供其他平臺(tái)集成。

4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2008）

《電子信息系統(tǒng)機(jī)房施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50462-2008）

《計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范》（GB/T2887-2011）

《工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ79-85）

《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50348-2004）

《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50052-2009)

《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50054-2011)

《出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50396-2007）

《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50314-2015）

《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50055-2011)

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》GB50343-2012

5、系統(tǒng)架構(gòu)分析

5.1物理架構(gòu)

5.2組成原理

變配電安全智能監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式體系架構(gòu)，主要由采集層、協(xié)議層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。

v 采集層

由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和嵌入式網(wǎng)關(guān)組成的控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備泛指具有智能通信端口的設(shè)備，如微機(jī)機(jī)電保護(hù)器、SF6濃度檢測(cè)儀、UPS、空調(diào)、電量?jī)x、溫濕度儀、漏電監(jiān)測(cè)儀、漏水監(jiān)測(cè)儀、水位儀等；嵌入式網(wǎng)關(guān)通過(guò)智能端口接入各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維信息的初次集成，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)之間支持ZigBee無(wú)線通信。嵌入式網(wǎng)關(guān)內(nèi)置Web服務(wù)器，支持DHCP動(dòng)態(tài)IP獲取功能，能向指定IP的Server發(fā)起主動(dòng)連接；網(wǎng)關(guān)具備強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)協(xié)議解析能力，能將不同設(shè)備的通信協(xié)議封裝為TCP規(guī)范，并提供內(nèi)置Web和WebService接口，方便與后臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)集成。

v 傳輸層

傳輸層是控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用管理層之間的通信橋梁，它將采集層數(shù)據(jù)通過(guò)交換和路由傳遞給后臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)支持有線和無(wú)線解決方案，包括專(zhuān)網(wǎng)/DDN/ADSL/GPRS/3G/4G等形式。

v 管理層

管理層是應(yīng)用軟件的硬件支撐平臺(tái)，由一系列IT設(shè)備組成，如應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、3D服務(wù)器、客戶(hù)端電腦、輸出設(shè)備、語(yǔ)音服務(wù)器、短信服務(wù)器等。

v 應(yīng)用層

即整個(gè)變配電安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件平臺(tái)，是在數(shù)據(jù)集成基礎(chǔ)上的各類(lèi)應(yīng)用總稱(chēng)，如數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警發(fā)布、控制管理、報(bào)表管理、3D動(dòng)畫(huà)、移動(dòng)訪問(wèn)等，軟件支持跨平臺(tái)運(yùn)行，支持移動(dòng)客戶(hù)端。

6、系統(tǒng)特點(diǎn)

6.1可靠性

v 硬件設(shè)備采用高可靠工業(yè)級(jí)器件，可在-45℃----+70℃溫度、5%----95%濕度環(huán)境下正常工作

v 整個(gè)系統(tǒng)符合7*24小時(shí)關(guān)鍵運(yùn)行系統(tǒng)要求，智能網(wǎng)關(guān)平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）大于20萬(wàn)小時(shí)

v 硬件采用物理隔離、屏蔽及ESD保護(hù)技術(shù)，具備較強(qiáng)的抗干擾和浪涌保護(hù)能力

v 采用硬件和軟件看門(mén)狗（WatchDog）技術(shù)，系統(tǒng)具備自我恢復(fù)功能

v 支持雙機(jī)熱備冗余技術(shù)，能自動(dòng)切換主備角色，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行

v 采用容錯(cuò)技術(shù)、加密技術(shù)以及權(quán)限管理技術(shù)，確保信息始終處于安全可控范圍

6.2兼容性

v 采集層協(xié)議兼容性：采用動(dòng)態(tài)協(xié)議技術(shù)，支持同一物理層上不同設(shè)備之間的通信兼容

v 應(yīng)用層協(xié)議兼容性：支持OPC數(shù)據(jù)交換協(xié)議，應(yīng)用層部署獨(dú)立的OPC客戶(hù)端網(wǎng)關(guān)，可與各種協(xié)議的OPC Server進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（如BACnet/KNX/Lonworks/SNMP/Modbus等）

v 平臺(tái)兼容性：支持跨平臺(tái)運(yùn)行，可在Windows/Android/Linux平臺(tái)上運(yùn)行，無(wú)需代碼移植

v 系統(tǒng)開(kāi)放性：提供開(kāi)放的SDK和WebService接口，支持與第三方產(chǎn)品無(wú)縫集成

6.3實(shí)時(shí)性

v 采用高性能嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)，智能網(wǎng)關(guān)具備強(qiáng)大的本地處理能力

v 采用C++開(kāi)發(fā)高效率嵌入式Web服務(wù)器，減少系統(tǒng)資源依賴(lài)，充分發(fā)揮硬件平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，支持多任務(wù)、多線程技術(shù)，極大地提高了運(yùn)行效率

v 應(yīng)用層采用面向SOA的技術(shù)架構(gòu)，支持分布計(jì)算環(huán)境，組件可部署于不同的服務(wù)器上，最大限度發(fā)揮各自性能

6.4可維護(hù)性

v 采用動(dòng)態(tài)協(xié)議技術(shù)，新增設(shè)備只需擴(kuò)充協(xié)議庫(kù)即可完成與原有系統(tǒng)整合，無(wú)需改動(dòng)主控軟件

v 項(xiàng)目文件采用XML架構(gòu)，方便移植、修改、擴(kuò)充和備份

v 圖形界面、三維視圖、數(shù)據(jù)視圖三者互相分離，展示界面的修改不影響數(shù)據(jù)視圖，用戶(hù)可自行設(shè)計(jì)個(gè)性化圖形界面

v 柔性組態(tài)能力，為用戶(hù)開(kāi)放大量的資源，如項(xiàng)目管理、圖形工具、報(bào)表設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配置等，用戶(hù)可靈活進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，生成符合要求的個(gè)性化應(yīng)用

（文章作者：河南影響力電子科技有限公司 李勇軍）