淺談基于Web的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：設計基于當前Web應用系統(tǒng)開發(fā)中流行的5層架構(gòu)B/S模式，提出了配電室電能質(zhì)量監(jiān)測軟件的總體設計方案和實現(xiàn)方法，規(guī)范報警信息和提升報警效率的方案。

關(guān)鍵詞：配電工程，監(jiān)測，報警，配電監(jiān)控。

0 引言

隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展，當前企業(yè)對電力依賴性逐漸增強，企業(yè)對電能質(zhì)量的要求也越來越高。為保證有良好的電能質(zhì)量，現(xiàn)使用網(wǎng)絡及計算機技術(shù)設計一套配電室監(jiān)控系統(tǒng)。當前國內(nèi)有些系統(tǒng)通過采取監(jiān)控信息“定值式”管理、屏蔽干擾信息、消除常亮光字牌、采用遠程工作站驗收監(jiān)控信息等綜合措施來實現(xiàn)對配電室的監(jiān)控。但這些方案通常僅具有監(jiān)控功能，而無法對異常情況進行分析與處理。另外，很多系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理，報警標準和報警方式等方面也存在一些問題[1-7]。為解決上述問題，本文提出一種基于Web的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)。

1 電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)

本文設計的是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)。多功能儀表能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的無功、負序分量及諧波進行監(jiān)測和分析，并且還能將每個電能質(zhì)量參數(shù)的檢測結(jié)果與設定值進行比較。在電能質(zhì)量參數(shù)的檢測結(jié)果越限時報警，同時通過光電隔離后驅(qū)動繼電器，保護電網(wǎng)中的設備。此外，本文設計的監(jiān)控系統(tǒng)采用Web技術(shù)將監(jiān)測分析系統(tǒng)進行組網(wǎng)，從而實現(xiàn)了對不同配電室的電能質(zhì)量參數(shù)進行統(tǒng)一管理。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設計的監(jiān)控系統(tǒng)中，電能質(zhì)量信息發(fā)布的模式采用了當前流行的Web應用系統(tǒng)開發(fā)中5層架構(gòu)B/S（瀏覽器/服務器）模式。配電室以Web瀏覽器作為運行平臺，所有開發(fā)、升級和維護都集中在服務器端，這樣可以為以后系統(tǒng)維護提供方便?；贐/S模式的監(jiān)控報警系統(tǒng)，可以允許客戶在計算機上不安裝任何軟件，僅通過互聯(lián)網(wǎng)即可實現(xiàn)對配電室的監(jiān)控功能。

配電室監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)同時監(jiān)測多條線路的電能質(zhì)量參數(shù)。由于本系統(tǒng)的硬件設計使用模塊化結(jié)構(gòu)，可移植性強，也為以后接口擴展提供便利。遵照“面向?qū)ο蠛头謱臃植肌钡脑瓌t，分布式多通道電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)統(tǒng)硬件分為5層結(jié)構(gòu)：展現(xiàn)層、服務層、儲存層、傳輸層和感知層。（1）感知層：感知層主要是接在配電室的電力測量多功能表、傳感器、攝像頭等設備。（2）傳輸層：本層次主要是用來把感知層采集的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)庫。（3）儲存層：本層根據(jù)數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)采集時間建立數(shù)據(jù)庫,將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫對應表格中。（4）服務層：J2EE的Web組件包括JSP頁面和Servlet兩種。JSP頁面是一個嵌入Java程序的網(wǎng)頁文件，它在服務器端被編譯成Java，運行在J2EE服務器上。（5）展現(xiàn)層：主要作用是將各類操作功能提供給用戶，使用戶能夠有效地運用系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)報警功能

配電室電能質(zhì)量和運行環(huán)境出現(xiàn)問題及時維護，否則將影響整個配電室供電，甚至造成巨大損失。本文設計的報警系統(tǒng)分為電能質(zhì)量不合格報警和配電室運行異常報警兩部分。當系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預設標準，報警系統(tǒng)會發(fā)出報警，主動以聲音、彈出對話框的形式告知用戶，并記錄相關(guān)事件供今后查詢統(tǒng)計。

3.1電能質(zhì)量報警設置標準

電能質(zhì)量的概念非常廣泛，電能質(zhì)量出現(xiàn)問題可能會產(chǎn)生諸多影響。例如電壓過低可能導致供電設備無法正常使用、電壓閃變可能造成燈光不停閃爍，頻率和諧波的電能質(zhì)量問題還對一些精密儀器產(chǎn)生影響。本文設計的監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的電能質(zhì)量問題的報警限值均采用國家標準。

3.2事件報警

配電室除了有電能質(zhì)量問題，還對配電室的溫濕度，煙霧濃度等環(huán)境參數(shù)有嚴格要求。當系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預設值，報警系統(tǒng)便會報警。配電室運行環(huán)境參數(shù)主要分為以下兩個方面。（1）環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)。采集配電室環(huán)境信息，如：溫度濕度、煙感、溢水報警、門狀態(tài)等。通過檢測配電室環(huán)境參數(shù)，可有效地監(jiān)測配電室內(nèi)各設備的運行環(huán)境。（2）紅外探測系統(tǒng)。紅外探測系統(tǒng)由聲光報警器和探測器構(gòu)成，用于監(jiān)測配電室內(nèi)是否有動物闖入。當紅外探測裝置探測到配電室內(nèi)有貓、鼠等小動物闖入時，隨即在配電室和監(jiān)控中心發(fā)出報警信號，監(jiān)視主機自動調(diào)出相應配電室的視頻畫面，以提醒運行維護人員配電室內(nèi)有動物闖入。同時，發(fā)出聲光報警警示動物，盡量避免動物闖入造成配電室內(nèi)設備發(fā)生故障。

4 應用案例

本文提出的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)已經(jīng)在北京市東直門某配電室投入使用。本文提出的基于報警規(guī)范，統(tǒng)一通信協(xié)議、多層模塊設計、數(shù)據(jù)集及混合計算技術(shù)的監(jiān)控配電室運行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，在配電室監(jiān)控的運行過程中取得了預期的運行效果，系統(tǒng)運行情況如圖所示。

配電室出線電路圖

配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)投入運行后，有效解決了配電室運行環(huán)境異常、報警信息混亂的現(xiàn)狀。以東直門配電室試點應用情況為例，通過對覆蓋區(qū)域的電壓、電流、功率因數(shù)等電網(wǎng)運行指標在正常范圍內(nèi)的實時監(jiān)測與分析，若發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常運行，則可以迅速報警和做出相應處理。

5 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

5.1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(diào)、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）。

5.2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。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

5.4.1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(guān)故障、告警等信息。

5.4.2數(shù)據(jù)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(jù)。

5.4.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

5.4.4運行報表

查詢配電室內(nèi)設備的運行數(shù)據(jù)報表。

5.4.5實時告警

具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

5.4.6歷史事件查詢

能夠?qū)Ξa(chǎn)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。

5.4.7用戶權(quán)限管理

設置了用戶權(quán)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(quán)限。

5.4.8網(wǎng)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

5.4.9遙控功能

可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。

5.5系統(tǒng)硬件配置

	Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調(diào)控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。
智能通信管理機	Anet-2E4SM		通用網(wǎng)關(guān)，2路網(wǎng)口，4路RS485，可選配1路LORA，帶電告警功能，支持485，4G從模塊擴展。
主機	Acrel-2000E/A

	參數(shù)設置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝
環(huán)境監(jiān)測硬件	RS-WS-NO1-8		用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH
BRJ-307		光電式煙霧傳感;電源正極（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點
RS-SJ-N01R01-2		接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點
環(huán)境監(jiān)測硬件	T35-II-5.6

	風量4800，帶溫控器，帶消聲段，電機變頻
AT8002		常開型；感應距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
DS-2DC6120BY-A

	視頻監(jiān)控
ARTU-KJ8		8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出

6 結(jié)語

本文研究配電監(jiān)控系統(tǒng)主要意義在于：通過計算機計算、通信技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的運用，可以規(guī)范現(xiàn)有的報警信息，優(yōu)化報警方式，設計與現(xiàn)有配電室需求相符的配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)。并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸采集、實時分析、雙向互動及精準計算等方法，使系統(tǒng)對配電室的遠程控制與監(jiān)測得以實現(xiàn)。該系統(tǒng)對企業(yè)供電實現(xiàn)配網(wǎng)自動化具有很好的促進作用，對供電公司降低配電室運營成本、提高企業(yè)用電管理水平起到了積極的作用。

參考文獻：

金芬蘭,王昊,范廣民,余建明,米為民.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的變電站集中監(jiān)控功能設計[J].電力系統(tǒng)自動化,2015,39(01):241-247.

周志強,唐云峰,袁明飛.基于Web的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).

安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

審核編輯 黃宇