摘要：利用電能采集模塊和(he)(he)環境參數(shu)傳感器(qi)，通過無線通信網絡，組建配電房(fang)無線監控終端系(xi)統，采集和(he)(he)傳輸配電變壓器(qi)總輸出(chu)電壓和(he)(he)電流，功(gong)率因素，有(you)功(gong)無功(gong)電度，配電房(fang)各路(lu)低壓出(chu)線的電流，配電房(fang)溫(wen)度和(he)(he)濕度，門禁(jin)狀態等數(shu)據，實(shi)現配電房(fang)運行的實(shi)時(shi)監控，提高配網管理的自(zi)動化和(he)(he)信息(xi)化水平。

關鍵詞：配電房；無線監控

1. 配電房設(she)備(bei)運行參(can)數采集(ji)

配電(dian)(dian)變(bian)壓(ya)器(qi)(以(yi)下簡稱(cheng)配變(bian))是配電(dian)(dian)房內的核心(xin)設備,對(dui)配變(bian)二次則電(dian)(dian)壓(ya),三相電(dian)(dian)流,功(gong)率因素(su),用功(gong)無功(gong)電(dian)(dian)度(du)等進行實(shi)時(shi)(shi)采集和分析,能夠及時(shi)(shi)掌握(wo)其運行負載(zai)情況和三相不平衡情況,及時(shi)(shi)發現異常狀態。

公用(yong)(yong)配電(dian)(dian)房(fang)的供電(dian)(dian)對象一般包含多(duo)個(ge)用(yong)(yong)戶,分散于不同方向(xiang)的區(qu)域。配電(dian)(dian)房(fang)內(nei)設置有低(di)壓(ya)出(chu)(chu)線柜,分接(jie)出(chu)(chu)多(duo)條低(di)壓(ya)出(chu)(chu)線,向(xiang)多(duo)個(ge)方向(xiang)供電(dian)(dian)。由于用(yong)(yong)戶性質和(he)變(bian)化多(duo)樣,各條出(chu)(chu)線的負荷情況經(jing)常發生變(bian)化,往往出(chu)(chu)現配變(bian)未超載,但一條出(chu)(chu)線超載,或者一條出(chu)(chu)線中某一相中重負荷等不良情況出(chu)(chu)現。因(yin)此各路低(di)壓(ya)出(chu)(chu)線的三相電(dian)(dian)流也(ye)納入到監(jian)控范圍。

圖1監控(kong)終端(duan)網絡結構圖

對配變(bian)電(dian)(dian)(dian)(dian)能參數采集通(tong)過力(li)創的(de)EDA9033E三(san)(san)相電(dian)(dian)(dian)(dian)參數采集模(mo)塊完成。EDA9033E能夠(gou)準確(que)測(ce)(ce)量三(san)(san)相四線(xian)(xian)制交流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)路中的(de)三(san)(san)相電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)、三(san)(san)相電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)、功(gong)率因素、有功(gong)無(wu)功(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)度(du)等多(duo)項參數。而(er)多(duo)路低(di)壓(ya)出線(xian)(xian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)將(jiang)通(tong)過力(li)創EDA9015A電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)測(ce)(ce)量模(mo)塊采集,該模(mo)塊最大能夠(gou)采集12路電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)輸入,能夠(gou)滿足多(duo)路低(di)壓(ya)出線(xian)(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)檢測(ce)(ce)的(de)需(xu)求。

EDA9033E和(he)EDA9015A均使(shi)用RS485或RS232總(zong)線通(tong)信(xin),支持(chi)ASCII碼,十六進制和(he)Modbus協(xie)議,通(tong)信(xin)方式統一,兩個采集(ji)模(mo)塊能夠(gou)掛在同一條通(tong)信(xin)總(zong)線上,通(tong)過不同的地址(zhi)進行訪問(wen)。

2.配電房環(huan)境參數(shu)采集

配(pei)(pei)電(dian)(dian)房(fang)(fang)的環境參數(shu),包括溫度(du)、濕度(du)等對配(pei)(pei)變的運(yun)行(xing)有(you)著一定影響。通(tong)過安裝溫濕度(du)傳感器(qi),能夠使(shi)運(yun)行(xing)單(dan)位(wei)同時(shi)間(jian)了解配(pei)(pei)電(dian)(dian)房(fang)(fang)環境,保障設備(bei)安全運(yun)行(xing)。在(zai)(zai)鄉鎮地區,部(bu)分配(pei)(pei)電(dian)(dian)房(fang)(fang)位(wei)置往(wang)(wang)往(wang)(wang)較為偏僻,存在(zai)(zai)電(dian)(dian)力設備(bei)被盜和人為損壞的危險,因此在(zai)(zai)配(pei)(pei)電(dian)(dian)房(fang)(fang)需設置門(men)禁檢測裝置,當有(you)非法闖入時(shi)能及時(shi)通(tong)知(zhi)管(guan)理單(dan)位(wei),降低損失。

配電房溫(wen)濕度(du)(du)傳感器的核心部分(fen)采用SENSIRION的SHT1溫(wen)濕度(du)(du)傳感單元(yuan),該單元(yuan)整合傳感原(yuan)件和(he)信(xin)號(hao)處(chu)理器,結構(gou)簡單、穩定性好(hao),輸出標(biao)準的數字信(xin)號(hao),支持串行通信(xin)。門禁(jin)檢(jian)測采用磁(ci)式門禁(jin)檢(jian)測裝(zhuang)置，通過開合時改變高低電阻值(zhi)實現(xian)門狀態監(jian)測。

圖2配電房終端(duan)監控系統工作(zuo)流程

圖3配電(dian)房實時監控數據

3.通信網絡

配電房監控終端系統有兩個(ge)通信(xin)網(wang)絡,其一是(shi)傳(chuan)感(gan)網(wang)絡,負責連(lian)接各傳(chuan)感(gan)器(qi)，收集、傳(chuan)輸(shu)和(he)(he)處理傳(chuan)感(gan)器(qi)信(xin)息。其二是(shi)數據傳(chuan)輸(shu)網(wang)絡,負責與(yu)外(wai)部(bu)網(wang)絡連(lian)接,和(he)(he)遠方服務器(qi)進行數據交(jiao)換。

由于(yu)EDA9033、EDA9015、SHT1傳感(gan)器均(jun)支持串行(xing)通(tong)信，傳感(gan)網絡(luo)采(cai)用RS485通(tong)信網絡(luo)。RS485采(cai)用差分傳輸,抗干擾能(neng)力強,布線簡單,可掛載多個(ge)個(ge)設備,便于(yu)傳感(gan)器的擴展。

數據(ju)(ju)傳輸網(wang)絡的(de)(de)(de)(de)選擇有(you)多(duo)種可用(yong)方案。對于(yu)(yu)變電(dian)(dian)(dian)站(zhan)來說(shuo),數據(ju)(ju)傳輸采用(yong)的(de)(de)(de)(de)光(guang)纖(xian)網(wang)絡,具(ju)有(you)高(gao)速(su),實(shi)時(shi)性好的(de)(de)(de)(de)特點,但需(xu)(xu)要鋪設專(zhuan)用(yong)通(tong)(tong)信(xin)(xin)通(tong)(tong)道(dao),建(jian)造難度(du)大(da),造價高(gao)。由于(yu)(yu)配(pei)電(dian)(dian)(dian)房(fang)點多(duo)分(fen)散,而且舊(jiu)有(you)配(pei)電(dian)(dian)(dian)房(fang)很(hen)多(duo)不具(ju)備鋪設光(guang)纖(xian)的(de)(de)(de)(de)條件,光(guang)纖(xian)網(wang)絡不能很(hen)好地(di)適用(yong)于(yu)(yu)配(pei)電(dian)(dian)(dian)房(fang)監控(kong)改造。現時(shi),移動無(wu)線通(tong)(tong)信(xin)(xin)網(wang)絡發展已經十分(fen)成熟,覆蓋面廣,GPRS通(tong)(tong)信(xin)(xin)最高(gao)能夠實(shi)現114kbps的(de)(de)(de)(de)傳輸速(su)率,由于(yu)(yu)配(pei)電(dian)(dian)(dian)房(fang)監控(kong)數據(ju)(ju)量少,GPRS可以滿足(zu)監控(kong)數據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)傳輸需(xu)(xu)求(qiu)。采用(yong)無(wu)線通(tong)(tong)信(xin)(xin)具(ju)有(you)靈活組網(wang)、建(jian)設難度(du)和建(jian)造成本低(di)的(de)(de)(de)(de)優點,是(shi)配(pei)電(dian)(dian)(dian)房(fang)監控(kong)改造的(de)(de)(de)(de)網(wang)絡形(xing)式。GPRS通(tong)(tong)信(xin)(xin)和數據(ju)(ju)傳輸選用(yong)了平升DATA-6106工(gong)業級GPRS通(tong)(tong)信(xin)(xin)模塊,支持(chi)串行通(tong)(tong)信(xin)(xin),便于(yu)(yu)與傳感(gan)網(wang)絡連接。

4.監控終端(duan)系統組成和(he)安裝(zhuang)

監控(kong)網絡采(cai)用總(zong)線(xian)式拓(tuo)撲結構(gou),把配電房內各個模塊和(he)傳感(gan)器利用RS485總(zong)線(xian)相連接。傳感(gan)網絡結構(gou)如圖(tu)1所示。

現場安裝時,終端(duan)系統(tong)將分為三(san)個主(zhu)要部分:

(1)電(dian)能采集(ji)條(tiao):EDA9033E和(he)EDA9015A兩(liang)模塊(kuai)(kuai)安(an)裝(zhuang)(zhuang)在(zai)一條(tiao)U型導軌中,并在(zai)導軌上安(an)裝(zhuang)(zhuang)三相開(kai)關(guan)(guan),接線端子(zi)和(he)AC-DC電(dian)源適配(pei)器。該(gai)采集(ji)條(tiao)安(an)裝(zhuang)(zhuang)到低(di)壓(ya)出線柜中。并在(zai)低(di)壓(ya)進線柜和(he)低(di)壓(ya)出線柜的二次則端子(zi)中引(yin)出電(dian)流互感(gan)器(CT)信號到兩(liang)模塊(kuai)(kuai),采集(ji)配(pei)變總(zong)電(dian)流和(he)各路(lu)低(di)壓(ya)出線電(dian)流,從低(di)壓(ya)母(mu)線引(yin)出三相電(dian)壓(ya)連接到三相開(kai)關(guan)(guan),并通(tong)過開(kai)關(guan)(guan)連接至EDA9033E和(he)AC-DC電(dian)源適配(pei)器,用于配(pei)變電(dian)壓(ya)采集(ji)和(he)為其他模塊(kuai)(kuai)提供工(gong)作電(dian)源。

(2)控制箱:該部分(fen)把DATA-6106通信(xin)模塊,中(zhong)(zhong)央微處理器,I/O模塊,后備電(dian)(dian)池整合到(dao)一(yi)個設備箱中(zhong)(zhong),安裝到(dao)配電(dian)(dian)房墻壁(bi)上。該部分(fen)使用一(yi)對(dui)電(dian)(dian)源線(xian)和(he)一(yi)對(dui)通信(xin)線(xian)與電(dian)(dian)能(neng)(neng)采(cai)(cai)集(ji)部分(fen)相連(lian)接,獲取工(gong)作電(dian)(dian)源和(he)采(cai)(cai)集(ji)電(dian)(dian)能(neng)(neng)數據。

(3)門禁和溫濕度傳感(gan)器模塊:門禁安(an)裝(zhuang)到配電房(fang)門上方(fang),溫濕度傳感(gan)器根據電房(fang)環境安(an)裝(zhuang),為便于(yu)接(jie)線,可以安(an)裝(zhuang)在控(kong)制箱附近。

5.系統運行

終端監(jian)控系統的工(gong)作(zuo)(zuo)基(ji)本流(liu)程為建立TCP網絡連接3,采集(ji)傳感器(qi)數(shu)據,處理數(shu)據,發(fa)送數(shu)據,工(gong)作(zuo)(zuo)流(liu)程圖如圖2所示。

通過數(shu)據服(fu)務器和客(ke)戶端軟件(jian)就能觀察到配電房的實時(shi)數(shu)據，如圖(tu)3所示。

6.安科瑞配電室環境監控系統的介(jie)紹與(yu)選型(xing)

6.1概述

配電(dian)室綜合監(jian)控(kong)(kong)系(xi)統(tong)包括智能監(jian)控(kong)(kong)系(xi)統(tong)屏、通訊管理機、UPS電(dian)源(yuan)、視頻監(jian)控(kong)(kong)子系(xi)統(tong)（云臺球(qiu)機、槍機）、環境監(jian)測子系(xi)統(tong)（溫度(du)(du)、濕度(du)(du)、水浸、煙感）、控(kong)(kong)制子系(xi)統(tong)（燈光(guang)、空調、除濕機、風機、水泵）、門(men)禁監(jian)控(kong)(kong)子系(xi)統(tong)（讀(du)卡器、開門(men)按(an)鈕、磁力鎖(suo)）、安防監(jian)控(kong)(kong)子系(xi)統(tong)（雙鑒檢測器）。

6.2系統結構

6.3系統功能

6.3.1實時監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態，實(shi)時監測配電室環境參數(shu)信(xin)息(xi)(xi)，實(shi)時顯示有關故障、告警等信(xin)息(xi)(xi)。

6.3.2數據查詢

在人機界面中，可以直接查看配電(dian)室中各個設(she)備(bei)的運行(xing)數(shu)據。

6.3.3曲線查詢

可(ke)以直接(jie)查(cha)看各電參量曲線。

6.3.4運行報表

查(cha)詢配電室(shi)內設備的(de)運行數據報表(biao)。

6.3.5實時告警

具有實(shi)時(shi)告(gao)警(jing)功能(neng)，系(xi)統能(neng)夠(gou)對配電室溫(wen)度、濕(shi)度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告(gao)警(jing)。

6.3.6歷史(shi)事(shi)件(jian)查(cha)詢(xun)

能夠對產生的所有事件(jian)記錄(lu)進(jin)行存儲和管(guan)理，方(fang)便用戶(hu)對系(xi)統(tong)事件(jian)和進(jin)行歷史追溯、查詢統(tong)計、事故分(fen)析。 

6.3.7用戶權(quan)限管理

設(she)置了用戶權(quan)限(xian)管理(li)功能，可以定(ding)義不同級別(bie)用戶的登錄名、密碼及操作權(quan)限(xian)。

6.3.8網(wang)絡拓(tuo)撲圖(tu)

支持(chi)實(shi)時(shi)監(jian)視并診斷各設備(bei)的通(tong)訊(xun)狀態，能夠完整的顯(xian)示(shi)整個系(xi)統網(wang)絡結(jie)構。

6.3.9遙控功能

可以(yi)對整(zheng)個配電系統范圍內的設備進行遠(yuan)程遙控操作。

6.4系統硬件配置

7.結論

通過先(xian)進的電(dian)能(neng)(neng)采集模塊、傳感器和(he)無線通信技術,制成的配(pei)電(dian)房運行(xing)參(can)(can)數(shu)和(he)環參(can)(can)數(shu)監(jian)控(kong)(kong)終端系統,實(shi)現了(le)配(pei)電(dian)房的實(shi)時(shi)(shi)監(jian)控(kong)(kong)。該(gai)系統能(neng)(neng)有助于供(gong)電(dian)企(qi)業提高(gao)配(pei)網(wang)(wang)監(jian)控(kong)(kong)自動化(hua)水平,為配(pei)網(wang)(wang)的運行(xing)管(guan)理,電(dian)網(wang)(wang)規劃提供(gong)實(shi)時(shi)(shi)有效的數(shu)據,利于供(gong)電(dian)企(qi)業的精益(yi)化(hua)、信息化(hua)管(guan)理水平的不斷提高(gao)。

安科瑞侯文莉