摘要：在整個電能管理系統(tǒng)中,，配電室綜合監(jiān)控占據著極為重要的位置?，F(xiàn)階段,，配電室通常均運用無人值守,、定時巡查制度，此方式不僅需要投入諸多的物力與人力,，同時也不能實時監(jiān)控配電室的安全與環(huán)境,。而配電室環(huán)境的可靠性與穩(wěn)定性直接影響著變壓器等設備的正常運行。對此,，主要對10 kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺進行了探討,。

關鍵詞：配電室；監(jiān)測管理平臺,；關鍵技術

0 引言

10 kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺對分布在不同位置的動力設備,、環(huán)境監(jiān)測設備和安保設備進行遙測、遙信采集,，對各設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,，同時就相關監(jiān)測數(shù)據展開記錄與處理，第一時間監(jiān)測故障,，并做出必要的控制,，迅速開啟報警預案，通過手機短信,、聲光報警等方式第一時間向相關人員發(fā)出通知,，便于及時處理各種異常事件或險情，實現(xiàn)配電室無人值守,、少人值班,、高效管理的目的。

1 10 kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺設計

1.1站端設備集成系統(tǒng)

為滿足配電室各設備各種信息的共享要求,，建立動環(huán)系統(tǒng)勢在必行,。動環(huán)系統(tǒng)主要包括設備的集成和軟件的集成，從而促進管理效率有效提升,，*大化控制運行成本,，避免多個系統(tǒng)分散維護、管理不便的弊端,。通過動環(huán)系統(tǒng)的建立,，使整個配電室形成一個完整的體系。

1.1.1設備集成

1. 溫濕度傳感器,。實現(xiàn)對站房內溫度,、濕度的監(jiān)測功能。①溫濕度監(jiān)測傳感器借助RS485數(shù)字信號通訊上傳溫濕度數(shù),，通信協(xié)議為Modbus,；②實現(xiàn)對智能配電房內溫度濕度值實時監(jiān)測，溫濕度傳感器與動環(huán)系統(tǒng)之間數(shù)據采用有線傳輸方式,。

2. 氣體傳感器,。實現(xiàn)對配電站內六氟化硫濃度值和氧氣含量的實時監(jiān)測功能。①實現(xiàn)對智能配電房內六氟化硫（SF6）氣體濃度值,、氧氣含量實時監(jiān)測,，氣體傳感器與動環(huán)系統(tǒng)之間采用有線傳輸方式；②隨主機配置安裝掛件,，可方便固定于配電房墻面,。

3. 煙霧傳感器。實現(xiàn)監(jiān)測配電站內發(fā)生火災產生的煙霧狀況,，并發(fā)出聲音等告警信號功能,。①通過煙霧探測器，監(jiān)測站房,、電箱內煙霧狀況,，并發(fā)出報警信號；②煙霧傳感器通過有線節(jié)點方式,，接入系統(tǒng),；③當附近環(huán)境的煙霧濃度降至小于報警值時，探測器的工作狀態(tài)會自動恢復正常,；④具有電源指示燈,、運行燈，可直觀觀察設備的上電,、運行的狀態(tài),。⑤隨主機配置安裝掛件。

4. 水浸傳感器,。實現(xiàn)在線監(jiān)測配電站水浸狀態(tài),。可根據運維需求,，按不同高度的水浸傳感器,，以實現(xiàn)水浸預警和水浸停電等功能。①實時在線監(jiān)測配電房水浸狀態(tài),；②水浸傳感器通過有線節(jié)點信號,，接入系統(tǒng)；③有電源指示燈,、運行燈,，可直觀觀察設備的上電、運行的狀態(tài),；④隨主機配置安裝掛件,，可方便固定于配電房墻面,。

5. 調溫除濕設備。實現(xiàn)配電站內溫濕度的控制功能,。①具備手動控制和自動控制功能,，手動和自動控制功能，兩者相互獨立,；②具有掉電自恢復功能,，具備濕度數(shù)碼管顯示功能。

6. 視頻監(jiān)控單元,。網絡高速球型攝像機或網絡固定攝像機：實現(xiàn)場景可視化的基本功能,，具備遠程控制視頻功能，支持報警信號（環(huán)境,、安防,、設備狀態(tài)）及視頻預置位的聯(lián)動,，可以和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)保持聯(lián)動,，立足于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的告警或預警區(qū)域,，對特定區(qū)域情況進行查看，為人工確認提供方便,，可實現(xiàn)與安防設備系統(tǒng)聯(lián)動,；可實現(xiàn)與設備狀態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動，對電力設備的運行狀態(tài)和操作展開錄像和拍照,，以便于運維人員在對設備運行狀態(tài)進行判斷時有據可循,。

7. 門狀態(tài)傳感器。實現(xiàn)采集門開啟,、關閉的狀態(tài)信息的功能,。①門狀態(tài)傳感器通過有線節(jié)點信號，將配電房門的開啟,、關閉狀態(tài)信號上傳至采集系統(tǒng)的功能,；②選擇帶有觸點的機械式限位開關或帶極性的磁開關的傳感器；③門狀態(tài)傳感器采用無源設計,，無需鋪設電源線或者外接電源,。

（8）開關柜局放傳感器。①主要功能：暫態(tài)地電波/超聲波聯(lián)合技術在線監(jiān)測各種柜體局部放電狀態(tài),，記錄各種柜詳細歷史數(shù)據,；②裝置分類：依據監(jiān)測技術指標分為暫態(tài)地電波及超聲波傳感器；③傳感器外殼絕緣防護罩的防護等級為IP65,；④傳感器裝置結構合理,、方便安裝、方便檢修接地使用。

1.1.2軟件集成

專用于數(shù)據管理和高級應用功能,，以一個實時數(shù)據庫為核心,，實現(xiàn)實時數(shù)據處理、事件處理和通知,、內部運算和歷史數(shù)據存檔,；各級操作員對系統(tǒng)的監(jiān)視和操作,。

圖1為技術拓撲圖,。

圖1 技術拓撲圖

1.2 SAAS版IT執(zhí)行

因項目硬件均實地部署，而演示,、調閱,、管理在遠程辦公室，該項目的軟件運行端（邊緣側）就地部署,，軟件總控部分須運行在電信機房（云側）,。

“云側"協(xié)同“邊緣側"，“邊緣側"協(xié)同就地傳感與聯(lián)控“端設備",，形成“端-邊-云"的基礎構架,。當部署N個邊緣側時，云端軟件事實上須升級為SAAS版本軟件,。

一個客戶擁有一個或多個動環(huán)現(xiàn)場,，在SAAS版本軟件中，分配一個賬號給該客戶,，類似賬號也稱為“租戶",。按當前業(yè)務形態(tài)現(xiàn)狀，此階段的SAAS版本軟件初定按容納1 000個租戶“動環(huán)站點"的標準執(zhí)行（如圖2所示）,。

圖2 SAAS版本軟件

2 關鍵技術

2.1 MQTT消息傳輸技術

消息傳輸采用MQTT（消息隊列遙測傳輸協(xié)議,，詳見圖3），其具有能用有限的寬帶以及極少的代碼,，為連接遠程提供更具可靠性和實時性的消息服務的優(yōu)點,。

圖3 MQTT消息傳輸技術

MQ遙測傳輸（MQTT）是輕量級以代理的發(fā)布/訂閱為基礎的消息傳輸協(xié)議，在設計中秉持易實現(xiàn),、輕量,、簡單、開放的原則,。此特點決定了其在受限環(huán)境中適合運用,。因為其屬于一種低寬帶、低開銷占用的即時通訊協(xié)議,，因此其在移動應用,、小型設備和物聯(lián)網等方面應用十分廣泛。

MQTT協(xié)議為不可靠、低寬帶的網絡遠程傳感器以及控制設備通訊而設計的協(xié)議,，其主要具有下述特性：

1. 借助發(fā)布/訂閱消息模式,，提供一對多的消息發(fā)布，將應用程序耦合解除,。此點與XMPP很相似,，但MQTT的信息冗余更小，其原因是XMPP在數(shù)據傳遞中采用的是XML格式文本,。

（2）傳輸負載內容屏蔽的消息,。

（3）運用TCP/IP提供網絡連接。常用的MQTT是以TCP連接為基礎推送數(shù)據,，但同樣有以UDP為基礎的版本,，被稱之為MQTT-SN。兩種版本因為連接方式有所區(qū)別,，優(yōu)缺點也不一樣,。

（4）有3種消息發(fā)布服務質量：①“至多一次"，借助底層TCP/IP網絡發(fā)布消息,。會有消息重復或丟失的問題出現(xiàn),。此級別可以在下述情況中運用：環(huán)境傳感器數(shù)據，丟失一次讀記錄關系不大,，其原因是不久之后還會再發(fā)送一次,。此方式主要是普通的APP的推送，如果智能設備在推送消息的過程中沒有聯(lián)網,，沒有收到推送的消息,，重新聯(lián)網也無法接收到了。②“至少一次",，保證消息達到,，但可能出現(xiàn)消息重復的現(xiàn)象。③“只有一次",，保證消息到達一次,。在部分具有嚴格要求的計費系統(tǒng)中，可以對這一級別進行運用,。在計費系統(tǒng)中,，消息丟失或重復造成結果有誤。此類*高質量的消息發(fā)布服務還可以在即時通訊類的APP推送中使用,，保證用戶可以接收到,，同時只能接收一次。

（5）小型傳輸,，成本較低（固定長度的頭部是2字節(jié)）,，協(xié)議交換*小化,，以促使網絡流量降低。這就是說它“在物聯(lián)網領域,，服務器和傳感器的通訊以及信息的收集"中十分適合的原因,，要了解到嵌入式設備的元代以及運算能力均不強，因此在傳遞消息中十分適合運用此類協(xié)議,。

（6）使用Last Will以及Testament特性通知相關各方客戶端異常中斷的機制,。

Last Will：也就是遺言機制，在對同主題下的其他設備發(fā)出通知,，發(fā)送設備已斷開了連接,。

Testament：也就是遺囑機制，功能和Last Will相似,。

2.2 Web應用軟件組合技術

“LAMP包"的腳本組件中涉及了CGIweb接口,。基于此技術,，網頁瀏覽器的用戶可以在服務器上執(zhí)行一個程序，同時與接受靜態(tài)的內容一樣對動態(tài)的內容予以接受,。程序員借助腳本語言對這些程序進行創(chuàng)建,，其原因是其可以對文本流進行有效操作，甚至當這些文本流并不是從程序自身而來時也一樣,。正因如此,，系統(tǒng)設計人員經常將這些腳本語言叫作膠水語言。

2.3 RESTful架構

RESTful架構的核心規(guī)范與約束：統(tǒng)一接口分為4個子約束：①每個資源都擁有一個資源標識,，所有資源的資源標識可以用來地標明該資源,；②消息的自描述性；③資源的自描述性,；④HATEOAS Hypermedia As The Engine Of Application State（超媒體作為應用狀態(tài)引擎）,。

3 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

3.1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,、UPS電源,、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)（云臺球機、槍機）,、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度,、濕度、水浸,、煙感）,、控制子系統(tǒng)（燈光、空調,、除濕機,、風機,、水泵）、門禁監(jiān)控子系統(tǒng)（讀卡器,、開門按鈕,、磁力鎖）、安防監(jiān)控子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）,。

3.2應用場所

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

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實時監(jiān)測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài),，實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實時顯示有關故障,、告警等信息,。

3.4.2數(shù)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(shù)據,。

3.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線,。

3.4.4運行報表

查詢配電室內設備的運行數(shù)據報表。

3.4.5實時告警

具有實時告警功能,，系統(tǒng)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(fā)出告警,。

3.4.6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(tǒng)事件和進行歷史追溯,、查詢統(tǒng)計,、事故分析。

3.4.7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。

3.4.8網絡拓撲圖

支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài),，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構,。

3.4.9遙控功能

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4 結束語

10 kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺可以對開配電室的工作狀態(tài)與環(huán)境進行實時監(jiān)控,，第一時間發(fā)出警報,，使配電室無人值守、少人值班,、高效管理的目的順利實現(xiàn),，促進配電室可靠性和安全性有效提升,。對此，相關人員應充分認識10 kV站所柜內運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺的優(yōu)勢,，同時積極運用此平臺高效開展工作,。

安科瑞侯文莉