智能配电房综合监控系统在智能型一体化配电房改造中的应用

一、行业背景

配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施。近年来，我国配电网建设投入不断加大，配 电网发展取得显著成效，但用电水平相对国际先进水平仍有差距，城乡区域发展不平衡，供电质星有待 改善。为贯彻落实中央“稳增长、防风险”有关力峨配电网建设改造，推进转型升级，服务经济 社会发展，国家能源局于2015年7月31日印发了《配电网建设改造彳询计划（2015〜2020年）》。

配电网在电网中起分配电能的作用，是电力系统中二次降压变电站低压侧直接或者降压后向用户 供电的网络，由馈线、配电变压器、断路器、补偿电容器、各种开关等配电设备构成。在我国110kV 电压等级以下电网称为配电网：大于等于35kV属于高压配电网；小于35kV,大于等于1kV属于中 压配电网；380/220V属于低压配电网。

随着现代化进程的推进，城市化的快速发展，开闭站、环网柜、配电室、箱式变压器分布在城市 的每个角落，在保障企业、居民可靠用电的过程中发挥着积极的作用。配电设施的稳定运行至关重要， 而配电设施一般为无人值守模式，需要定期派专人巡检。一旦出现不利于设备正常运行的故陣时，就会 影响配电系统正常运行，对企业、居民的安全可靠用电的构成威胁，如安全隐患不能及时获知并立即处 理时，就有可能损坏电气设备，造成严重后果。

二、需求分析

近几年，针对配电设施的盗窃行为时有发生，同时老旧设备用电过负荷过热易引发火灾，防盗、 防火就成为了配电网管理的重心。在与供电局及设计院交流后，同时结合近年来电科恒钛在全国的配网项目，需求汇总如下：

大多数配电室都属于供电局代为管理，并没有部署光纤传输网络，需要通过3G/4G信号进行传输； 甶于采用3G/4G信号传输，考虑到资费问题，传统的视频监控实时监控并不适用，需采用实时录像本 地存储现场调阅、定时抓图本地存储远程调阅、报曾抓图本地存储上传中心相结合的应用模式；考虑到现场电气柜会阻挡视线，需要在两排 电气柜中间部署一个摄像机，在电气 拒后方各部署一个摄像机；通过对之前发生的多起电缆及变压器偷盗事件 的分析发现，不法分子都是通过凿墦 进入，需要在配电室四周墙面上部署振动传感器；为了管理进出配电室的人员，需在配电室门口部署门禁，同 时大门上方部署红外双鉴，一旦有人开门进入，就能实现联动抓图上传；同时为了避免检修情况下，人员频繁进出而导致频繁抓图上传造成资费浪费，需要现场具备撒防功能，一旦通过按钮撖防，红外双鉴将不产生报警及联动；为了实现现场的火情早提醒，还需部署烟感，当出现火灾时能够 时向中心报警；为了确保配电室失电时的电源供应，配电室的安全防范设备需采用现场UPS电源进行供电； 为了现场的环境监控，还需部署温湿 度传感器、水浸传感器、AC220V 电控制器（控制灯光、风机）。

三、系统设计

(一）技术路线

电科恒钛智能配电网综合辅助系统是集硬件、软件、网络于一体的联网监控系统，以TIP3000平台软件为核心，实现联网及跨区域监控， 在调控中心即可对前端系统集中监 控、统一管理，为城乡配电保驾护肮。 系统通过物联网技术对配电室进行全局管控，除了实现配电室运行环境的图像可视化，还能实现环境数据 的可视化。对于入侵、火灾、环境异常等报警，实现可视化图片复核，并实现相关预案（开启开灯、排风）。

(二）总体架构

1•系统拓扑（见下图)

2.系统组成

智能配电网综合辅助系统由前端系统（配电室）、传输网络、监控平台（电力调控中心、检修工区、手持终端）这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。

前端系统：前端系统通过对配电室的运行环境进行采集、控制，保障配电室的稳定运行。物联网智能主机对摄像机、温湿度传感器、水浸传感器、 振动传感器、红外双鉴、烟感、灯光、风机、门禁等设备进行了整合，负责对配电室现场遥视、遥测、遥信 数据进行采集、编码、存储及上传，并接受监控平台的遥控，而门禁负责对配电室出入口进行管控。同时，通过HT500物联网智能主机的预置规则，设备间可实现智能联动。

传输网络：智能配电网综合辅助系统通信网络，用于前端与平台之间通信。实现 遥测、遥信可上传至平台，调用查看，并实现远程遥控。

通过电力调控中心的网络安全隔 离装置并经过身份认证后，在运营商的3G/4G网络，检修人员也可随时随地在手持终端査看现场工况。

监控平台：监控平台由电力调 中心、检修工区、手持终端三部分组成，根据使用者不同，功能各不相同。

电力调控中心部署有监控平台的服务端及客户端，可管理辖区配电室 的所有设备，接收由配电室上报的环 境和报警信息，满足调控中心值班人 员现场图像、环境及报警信息管理的 需求；检修工区部署有监控平台的客 户端，满足维护中心值班人员现场图 像、环境及报警信息查看、设备遥控的需求；手持终端部署有监控平台的移动客户端，满足检修人员现场图像、 环境及报警信息查看的需求。

3.系统组网

由于智能配电网综合辅助系统部署在运营商公网，为了保障前端设施与平台的信息安全，需在运营商处申请虚拟专网（VPN)的服务。VPN 是通过公网建立一个临时的、安全的 连接，可以对数据进行加密，达到安全使用互联网的目的。VPN是对企 业内网的扩展，可以帮助远程用户与 公司内网建立起可信的安全连接。

(三）智能配电房的总体技术研究

3.1智能配电房总体架构

智能配电房是以坚强智能电网为坚实基础，以智能配电房组织管理及标准和智能配电房关键技术及装备为坚强支撑，以通信与安全保障体系为可靠保证，以智能配电信息通信平台为信息交换途径，通过智能配电房技术支持平台和智配电房一体化监控服务系统，为电力客户及供电局人员提供智能化、多样化的用电服务和运维服务，实现与电力客户进行能量流、信息流、业务流的友好互动，提升供电质量和运维水平。

3.2视频环境监控系统

智能环境监控系统分为配电房站端及主站系统共两个部分组成。

配电房站端系统对站内的视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、智能控制、门禁系统、保障系统及SF6泄漏报警系统进行了整合，主要负责对配电房内视频、音频、环境量、开关报警量等信息进行采集、编码、存储及上传，并根据制定的规则进行自动化联动；

主站系统可管理地区下属配电房的所有设备，接收由所辖配电房上报的环境、告警等信息，满足地区级主站用户视频、环境信息查看、配电房设备控制的需求，同时也提供相关的视频、环境等信息给省级主站。

智能配电房视频监控系统应具备如下功能：

（1）实时视频监视：通过视频监视可以实时了解配电房内所有设备的信息。

（2）环境数据监测：实时对温度、湿度、水浸、SF6浓度等环境信息进行采集、处理和上传，生成曲线和报表。

（3）远程控制：上级主站通过客户端和浏览器可对所辖配电房的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，对门禁、照明、语音的开启进行控制。

（4）系统联动：可以对各子系统进行关联。

（5）语音对讲：通过对讲设备呼叫远方值班人员开启门禁。

（6）录像回放：对监控视频进行实时存储，通过网络调用回放录像，为事故分析和事故处理提供帮助。

（7）配置维护：管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数。

（8）B/S方式访问：用户通过B/S（Brower/Server）方式访问站端系统，通过标准的IE浏览器，领导和值班人员可根据不同的权限对站端系统进行配置及控制。

3.3配电设备状态监测系统

基于配电网设备状态在线监测技术的发展水平和应用效果以及配网设备的重要程度，建议在线监测装置的配置原则如下：

（1）配电变压器绕组温度在线监测；

（2）开关柜、电缆分支箱可在关键接点部位配置温度在线监测装置及环境湿度在线监测装置；

（3）配电室可配置SF6气体浓度、环境温度、湿度、烟雾、水位、门禁等在线监测装置；

（4）电缆通道可配置烟雾、水位、气体（O2、CH4、CO、CO2、H2S等）浓度、温度、湿度、井盖、视频/图像等在线监测装置；

3.4电缆沟综合治理

（1）电缆沟状态监测。电缆状态监测系统包含电缆温度监测、局部放电监测等部分。

（2）电缆沟环境监测。电缆沟环境监测系统对电缆沟内的温度和火灾情况、水位情况和气体成分与浓度进行监测，保障电缆安全运行，避免检修人员被毒气所伤，保护电缆沟内设备安全。电缆沟环境监测包含电缆沟温度、水位监测、有毒气体监测等环境量的监测。

3.5安全报警系统

安全报警设备主要由电子围栏、红外对射、红外双鉴等设备组成。各探测器通过报警线缆直接与报警主机连接。电子围栏具有不同的防区，当检测到入侵事件时，报警主机输出相应防区的报警信息到环境监控主机。环境监控主机可根据预制规则联动相应功能：报警信息上传中心，相关人员可以迅速来到事发地点，触发声光报警器，震慑非法闯入者；联动相应的灯光照明，调用预制位，启动报警录像等。红外对射作为周界防范的有效补充，主要应用于距离比较远的围墙、楼体等建筑物，特别适合无人值守变电站。红外双鉴可以对已进入室内人员进行管控，同时可对小动物进行有效防范。

3.6门禁系统

门禁系统的普及给出入口带来了全新的管理模式。门禁系统属于智能弱电系统中的一种安防系统，作为一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体。网络化门禁系统的应用更是大大提高无人场所的实时监控能力和出入权限的管理能力、数据的自动存储、问题分析的水平，提高运行维护的效率和大大降低成本。同时门禁系统与视频监控系统的整合，可以有效的杜绝管理漏洞。门禁系统主要由门禁控制器、读卡器（包括键盘读卡器）、电控锁、门磁和门禁电源等组成。通过安装在建筑物的主要出入口、重要区域的通道口，从而实现对出入口的控制。

3.7智能控制系统

变电站内的相关辅助控制设备较多，许多设备都只能在前端进行控制，实现无人值守后，需要在某些情况下实现远程的控制功能，如远程打开现场灯光、风机、水泵、空调、门禁等，通过智能控制系统将变电站辅助控制设备集中、整合后能够远程手动、联动控制。

现场控制设备分为2大类：智能设备、开关设备。变电站内的灯光和空调需要通过协议控制，因此属于智能设备；其它如风机、水泵属于开关控制。

4 结语

本文通过对智能配电房的视频环境监控、设备状态监测、电缆沟综合治理等的关键技术研究，展示了未来智能配电房的总体技术发展方向。随着智能电网应用的不断成熟和推进，将在配电房状态监测建设的基础上，配合输电线路，变、配设备线状态监测和分析，建设涵盖输、变、配设备状态的完整监测体系，促进技术监督水平再上一个新台阶，最终建成基于电网模型的在线监测、智能诊断处理、应急指挥、“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的综合监控运行中心。

智能配电房是智能电网建设过程中智能配电研究成果实际应用的综合性工程，对智能配电技术的发展和完深化配网自动化的作用，具有十分重要的意义。善具有重要的促进作用，对提高供电可靠性和供电质量

审核编辑 黄宇