0引言
近年來,國家加大了農(nóng)村低壓配電網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)投入,低壓配電網(wǎng)供電可靠性及供電質(zhì)量得到明顯提升,但低壓配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)維水平及農(nóng)村電網(wǎng)用電安全尚處于較低水平。低壓配電變壓器、配電臺(tái)區(qū)和配電室數(shù)量多,且分布范圍廣,漏電、過負(fù)荷跳閘事故頻發(fā),降低了配電網(wǎng)運(yùn)維水平。本文基于無線通信技術(shù)及云端服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有10kV配電室的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造。
1 配電室現(xiàn)有監(jiān)控技術(shù)的不足之處
(1)現(xiàn)有配電室無法實(shí)現(xiàn)全天候數(shù)據(jù)信息上傳,目前國內(nèi)配電室除了表計(jì)采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取方式外,環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)、配電室門鎖及視頻數(shù)據(jù)均無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控,配電室存在嚴(yán)重的安全運(yùn)行隱患。同時(shí),部分配電室未安裝電磁門鎖及視頻監(jiān)控設(shè)備,無法有效預(yù)防人為破壞行為;無法監(jiān)控運(yùn)維人員作業(yè)操作是否符合規(guī)范要求。
(2)配電房所處地勢(shì)較低,每逢汛期,因?yàn)榕潘ǖ啦粫?/span>,人手不足等原因,極易出現(xiàn)配電房大量積水或者倒灌等情況,從而給室內(nèi)電力設(shè)備的運(yùn)行帶來嚴(yán)重的威脅。配電房水浸問題輕則引起斷電,重則使設(shè)備短路造成設(shè)備保護(hù)跳閘,甚至引起上級(jí)配電設(shè)備動(dòng)作從而擴(kuò)大受災(zāi)面積。
2福州連江海峽文化村10kV配電室概況及改造需求
2.1配電室概況
福州連江海峽文化村10kV配電室安裝3路高壓開關(guān)柜,1路進(jìn)線柜、2路出線柜;10/0.4kV配電變壓器兩臺(tái),0.4kV母線采用雙段布置形式;12面低壓柜。
2.2 功能需求如下:
(1)針對(duì)開關(guān)柜,需要配置具有耐高溫阻燃硅膠材料,捆綁式的無源無線測(cè)溫傳感器,來確認(rèn)開關(guān)柜母線溫度。
(2)針對(duì)每一面進(jìn)線柜,需要配置具有采集精度高、響應(yīng)速度快的SF6氣體監(jiān)測(cè)裝置,來確認(rèn)配電房內(nèi)環(huán)境安全。
(3)針對(duì)每一條電纜溝,需要配置水浸傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜溝內(nèi)的水位情況。
(4)針對(duì)每一排配電柜,需要配置一個(gè)球形攝像機(jī)或多個(gè)槍型攝像機(jī),實(shí)時(shí)監(jiān)視配電室內(nèi)情況。
(5 針對(duì)整個(gè)配電室工程配置一臺(tái)配電室環(huán)境檢測(cè)柜,監(jiān)控配電室的環(huán)境安全,其功能應(yīng)包含:
u 環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、SF6氣體濃度、O2氣體濃度、電纜溝水位以及煙感傳感器等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新。
u 采用紅外檢測(cè),防止不明人員或小動(dòng)物的入侵。
u 對(duì)視頻監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)顯示。
3技術(shù)方案
此次配電室改造項(xiàng)目基于智能變電設(shè)施云監(jiān)控平臺(tái),包括站端設(shè)備采集單元、站端和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)顯示等組成部分。改造完成后,可通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、智能移動(dòng)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室設(shè)備運(yùn)行情況,滿足配電室運(yùn)行環(huán)境安全及故障隱患的遠(yuǎn)程在線巡視需求。實(shí)現(xiàn)10kV配電室的無人值守、無人巡視。
3.1 環(huán)境與非法入侵監(jiān)測(cè)
在高、低壓室內(nèi)各安裝一臺(tái)溫濕度監(jiān)測(cè)模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,確保配電室設(shè)備的正常運(yùn)行。無人值守配電室在運(yùn)行過程中,會(huì)受到不明人員或小動(dòng)物的入侵威脅,為此安裝紅外雙鑒探測(cè)器一套,實(shí)現(xiàn)入侵自動(dòng)報(bào)警。
3.2 視頻監(jiān)控
在高、低壓室各加裝360°全景攝像頭一臺(tái),監(jiān)控?cái)z像頭可自動(dòng)對(duì)焦,用以配電室運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。遇故障報(bào)警時(shí),自動(dòng)上傳現(xiàn)場(chǎng)視頻至后臺(tái)存儲(chǔ),配合運(yùn)維需求,由后臺(tái)調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)情況錄像。
3.3設(shè)備控制
設(shè)備控制主要是對(duì)配電房內(nèi)一些設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制,主要控制設(shè)備是:照明設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵。具體功能如下:
(1)對(duì)配電房的環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行防盜、防火、防人為事故的監(jiān)視。通過通信網(wǎng)絡(luò)通道,將被監(jiān)視目標(biāo)的實(shí)時(shí)圖像及報(bào)警信號(hào)上傳到主站,并實(shí)現(xiàn)控制功能。
(2)操作人員可通過主站對(duì)智能配電房的設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視,可對(duì)智能配電房攝像機(jī)進(jìn)行控制(左右、上下、遠(yuǎn)景/近景、近焦/遠(yuǎn)焦),對(duì)于帶預(yù)置點(diǎn)云臺(tái),操作人員可以直接進(jìn)行云臺(tái)的預(yù)置和操作。
(3)根據(jù)浸水探測(cè)器返回的信號(hào)或遠(yuǎn)程控制,主控主機(jī)開啟或關(guān)閉水泵,完成對(duì)積水的清除。
(4)根據(jù)溫濕度探測(cè)器返回的信號(hào)或遠(yuǎn)程控制,主控主機(jī)開啟或關(guān)閉風(fēng)機(jī),完成對(duì)室內(nèi)空氣、濕度、溫度調(diào)節(jié),改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。
(5)根據(jù)時(shí)間或遠(yuǎn)程控制,主控主機(jī)開啟或關(guān)閉照明燈,完成對(duì)室內(nèi)光線補(bǔ)充,協(xié)助攝像機(jī)進(jìn)行視頻采集。
3.4數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與視頻數(shù)據(jù)備份
配電室內(nèi)加裝通信機(jī)柜一面,內(nèi)置通信管理單元,建立配電室與云端服務(wù)器的4G無線通信鏈路,實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)、低壓監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的集中管理。配電室配置視頻錄像機(jī)一套,安裝于通信機(jī)柜內(nèi),用于現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)備份,服務(wù)于日常設(shè)備維護(hù)與故障處理。
3.5 云端數(shù)據(jù)處理分析
云端服務(wù)器完成通信管理單元上發(fā)數(shù)據(jù)的整理、分析與轉(zhuǎn)發(fā),將用戶需求數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)端(PC或移動(dòng)APP)進(jìn)行展示。
3.6 不同用戶權(quán)限
云端服務(wù)器可設(shè)定不同用戶權(quán)限,分配給不同層級(jí)的運(yùn)維及管理人員,通過PC、移動(dòng)APP端查看權(quán)限指定內(nèi)容,包括站端的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)。
4、系統(tǒng)特點(diǎn)
1. 支持本地通過觸摸屏進(jìn)行查看和操作, 移動(dòng)應(yīng)用巡檢、監(jiān)控中心電腦端遠(yuǎn)程運(yùn)維與操作。
2. 支持多級(jí)用戶權(quán)限,保證系統(tǒng)使用安全;支持聲光、短信、移動(dòng)應(yīng)用等多種方式報(bào)警。
3. 集成溫濕度、漏水、空調(diào)、SF6、O2、視頻、紅外、門禁等,進(jìn)行集中監(jiān)控。
4. 軟硬件高度一體化的解決方案。
5.涵蓋動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安全監(jiān)控、消防監(jiān)控、照明控制
6. 監(jiān)控主機(jī)裝置內(nèi)置系統(tǒng)軟件、搭配觸控屏實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控功能,十分方便管理與升級(jí)維護(hù)。
7. 電力屏柜、配電單元遵循電源規(guī)范化設(shè)計(jì),將強(qiáng)弱電進(jìn)行物理隔離,保證安全性。
8. 監(jiān)控系統(tǒng)具備完善的數(shù)據(jù)采集、展示、分析、上傳、存儲(chǔ)以及管理功能;
9. 支持 IEC61850,IEC104 等電力規(guī)約,無縫對(duì)接配電自動(dòng)化電力平臺(tái)。
10. 既能獨(dú)立運(yùn)行也可以組網(wǎng)完成跨地域的多配電所監(jiān)控。
5系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于軟硬件高度一體化的解決方案,建設(shè)與實(shí)施支持多種方案選擇,具體如下:
1)存量站點(diǎn),技術(shù)改造:針對(duì)存量配電房,開閉所,通過技術(shù)改造,保護(hù)用戶投資成本;完善站端系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)維。
2)新建站點(diǎn),擴(kuò)展升級(jí):針對(duì)新建的配電房,開閉所站點(diǎn),可根據(jù)現(xiàn)有站端系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范,實(shí)施構(gòu)建無人值守巡檢模式。
3)子站廠商,兼容接入:針對(duì)第三方廠商實(shí)施的配電房站點(diǎn)巡檢系統(tǒng),評(píng)估系統(tǒng)構(gòu)成后,可通過擴(kuò)展兼容的方式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入。
6配置清單
序號(hào) | 設(shè)備名稱 | 設(shè)備參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 智能配電一體化監(jiān)控終端 | HT500-6,1、32位工業(yè)級(jí)ARM嵌入式CPU,主頻可達(dá)到100MHz;2、1路RJ45,擴(kuò)展1路GPRS/CDMA接口,8路RS485。3、同時(shí)支持32路溫濕度接入和16路空調(diào)控制。4、支持硬件聯(lián)動(dòng):在設(shè)備上即可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警和燈光、水浸和水泵、SF6和風(fēng)機(jī)、溫度和空調(diào)、濕度和風(fēng)機(jī)等等的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)功能。5、8路4-20mA模擬量輸入、16路開關(guān)量輸入,16路繼電器輸出。7、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布/撤防的時(shí)間段管理,最多每路可支持5個(gè)時(shí)間段。8、實(shí)現(xiàn)報(bào)警、聯(lián)動(dòng)以及控制管理及記錄功能 | 1 |
2 | 智能配電輔助監(jiān)控綜合平臺(tái) | 三級(jí)中心、六大功能模塊、八大業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。包含環(huán)境監(jiān)控、門禁控制、視頻及可視對(duì)講、安防、消防、空調(diào)燈光等設(shè)備控制、電纜測(cè)溫、聯(lián)動(dòng)配置等模塊。實(shí)現(xiàn)所有子系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,以及和綜自系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),屬于真正的通信級(jí)集成平臺(tái)。 | 1 |
3 | 站端巡檢主機(jī) | CPU:Intel Core i5-4570 (4核/3.20Hz, 84W TDP) | 1 |
4 | 本地運(yùn)維終端 | 17”液晶顯示器、機(jī)架式組屏安裝 | 1 |
5 | 輔助監(jiān)控屏柜 | 2260*800*600MM 電力標(biāo)屏,7035 | 1 |
6 | 組線排及插件 | 電力標(biāo)準(zhǔn)端子排及配件 | 1 |
7 | 綜合電源 | 輸出:AV24V8A×6 DC24V5A×3;DC12V5A×3 | 1 |
8 | 電源分配單元(PDU) | 8位10A插孔、270度內(nèi)置絕緣層,功率:最大2500W | |
9 | 數(shù)據(jù)傳輸單元 | 24口機(jī)架式工業(yè)級(jí)交換機(jī),通訊速率:10/100/1000Mbps,輸入電壓:100v-240v AC/50/60Hz | 1 |
10 | 站端視頻處理單元 | 嵌入式LINUX系統(tǒng),16路網(wǎng)絡(luò)視頻接入,16路D1\8路720P\4路1080P | 1 |
視頻專用硬盤 | SATA、2T、7200轉(zhuǎn) 2T/塊 | 4 | |
11 | 開關(guān)柜 | HT-TNCW-02B:無線頻率:2.4G、433MHz可選 | 1 |
12 | 高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)球機(jī) | 200萬紅外防水筒型攝像機(jī),H.265編碼可選H.264,1/3" 逐行掃描 CMOS,IP67防護(hù)等級(jí),紅外距離60M,支持寬動(dòng)態(tài)功能,支持移動(dòng)偵測(cè)、視頻遮擋、周界、絆線報(bào)警,支持音頻輸入,鏡頭4/6/8/12mm可選,電源DC12V | 1 |
13 | 溫濕度傳感器 | 全數(shù)字型,商業(yè)級(jí)產(chǎn)品,測(cè)量范圍:﹣10~60°,0-100%RH;精度測(cè)量精度:±0.4℃ (25 ℃下)。濕度測(cè)量精度:±2%RH (25 ℃下);<±5%RH (-10-60℃);規(guī)格:86×86×30mm;室內(nèi)帶顯示屏,室外防水殼(無屏)。RS485接口,ModBus協(xié)議,總線驅(qū)動(dòng)可掛載32個(gè)。 | 1 |
14 | 煙霧報(bào)警傳感器 | 電 源:12~24VDC;工作電流<10mA ; | 1 |
15 | 燈光控制器 | 1路常開/常閉繼電器輸出;1路可配置輸入;每路繼電器支持定時(shí)開關(guān)控制; | 1 |
16 | 空調(diào)控制器 | 安裝方式:壁掛式/暗藏式;工作溫度:-20~60℃工作濕度:10%~95% | 1 |
17 | 風(fēng)機(jī)控制器 | 1路常開/常閉繼電器輸出;1路可配置輸入;每路繼電器支持定時(shí)開關(guān)控制; | 1 |
18 | SF6/O2氣體變送器 | 探頭檢測(cè)精度:SF6 ≤ 2%FS 氧氣 ≤ 1%FS; | 1 |
19 | 水浸傳感器 | 供電電壓:DC24V (9V~36V) ; 工作溫度:0℃~50℃ ; | 1 |
20 | 水位傳感器 | 量程:0-5米,輸出4-20mA,精度:0.5%FS;供電:24VDC | 1 |
21 | 門狀態(tài)傳感器 | HT-MC02,不銹鋼材質(zhì),開關(guān)量輸入,判斷門開合狀態(tài)。 | 1 |
22 | 紅外雙鑒探測(cè)器 | 探測(cè)類型:紅外+微波;外殼:金屬抗電磁干擾;探測(cè)范圍:90°14m×14m; | 1 |
23 | 站點(diǎn)聯(lián)動(dòng)管理單元 | 內(nèi)置智能開閉所輔助監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)一協(xié)議;可實(shí)現(xiàn)站端各子系統(tǒng)的不同品牌、不同型號(hào)主機(jī)的無縫接入及相互聯(lián)動(dòng) | 1 |
24 | 消防聯(lián)動(dòng)報(bào)警主機(jī) | 海灣報(bào)警主機(jī),支持聯(lián)動(dòng)報(bào)警,報(bào)表打印 | 1 |
25 | 消防聯(lián)動(dòng)板卡 | 實(shí)現(xiàn)消防報(bào)警與門禁、視頻、風(fēng)機(jī)等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能 | 1 |
27 | 智能門禁系統(tǒng) | 1 | |
28 | 無線路由器 | 工業(yè)級(jí)4G路由器,接入無線公網(wǎng)云平臺(tái) | 1 |
29 | 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)卡 | 插入4G無線路由器,提供數(shù)據(jù)傳輸信號(hào) | 1 |