CN102684302B

CN102684302B - 配电房远程智能监控系统

Info

Publication number: CN102684302B
Application number: CN201110400727.5A
Authority: CN
Inventors: 刘械
Original assignee: CHONGQING YINGHUA ELECTRIC SWITCH Co Ltd
Current assignee: Chongqing Sakura Energy Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: CN102684302A

Abstract

本发明公开了一种配电房远程智能监控系统，在配电房中设有门禁系统、监视配电房周围状况的视频监视系统和分布式数据终端单元，门禁系统、视频监视系统和分布式数据终端单元的输出通过集线器接无源光网络，无源光网络通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统。与现有技术相比，本发明能对配电房各种信息和参数进行采集，并对相关信息和参数（包括通过计算得到的参数）适时通过显示系统进行显示，同时由在线控制系统对配电房内相关设备进行遥控，实现配电监控、无功补偿，实现配变经济运行，并具有较强和灵活的门禁和安防功能。

Description

配电房远程智能监控系统

技术领域

本发明涉及电力系统、工矿企业配电房技术改进，具体指配电房远程智能监控系统，本系统可对这些配电房实现远程监控及管理，属于电力系统技术领域。

背景技术

在各级电力系统、大型或特殊的工矿企业都设置有配电房，以实现对电力的配送和管理。配电房内各种开关众多，布满了各种仪器仪表。在10KV-0.4KV的供配电系统中，配电房运行数量大、台数多、分布面积广、总容量大、负荷季节性强、峰谷差大。这些配电房主要存在下述问题：

1、配电变压器及其开关柜中一二次设备自动化、通讯等计算机技术未普遍采用，缺乏运行数据的收集传输，以及对设备运行状态的监测和控制，且实施难度大。

2、季节变换，负荷变化较大时主要靠人力凭经验进行变压器运行方式的切换，实时性不强，缺乏数据支撑。

3、配电房环境恶劣，夏季用电负荷多，用电量大，设备发热量大，而环境设备工作依靠人员定期维护检修时投入设备，一二次供电设备长期运行于高温环境，设备寿命严重受到影响。

4、现有配电房的管理是由工作人员开启工作票，由相关人员到现场进行管理，实际施工人员与工作票人员可能存在较大的差异，甚至存在非施工人员进入配电房的可能性，对供电的安全性，可靠性存在较大的安全隐患，即现有配电房不能对进入人员进行有效的控制和管理。

5、大部分现场设备层不具备通信功能，不能及时采样各种参数数据，没有原始数据作支持，对设备的更换及管理没有有效数据支持。

6、由于各配电房的地理位置分散，需要大量的人力、物力才能对设备进行有效的管理及维护，增加了管理和维护的难度，甚至不能对现场设备进行有效的管理和维护。

7、当配电房发生异常情况时，不能及时将信息传递出去并发出报警信息，及时的通知相关工作人员，相关人员不能在第一时间掌握完整的信息并采取方法进行处理。

8、如果有人或异物非法进入配电房时，不能及时发现并采取措施。

总之，如何才能有效的对配电房内设备进行监控和维护，使设备工作在合理的工况区间，实时记录设备运行工况，使设备的安全性、可靠性及经济性得到有效的提高，在现有技术还是一个空白。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种可对配电房进行远程监控的智能系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：配电房远程智能监控系统，其特征在于：在配电房中设有门禁系统、监视配电房周围状况的视频监视系统和分布式数据终端单元（DTU），门禁系统、视频监视系统和分布式数据终端单元的输出通过集线器接无源光网络（ONU），无源光网络通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统。

进一步地，所述配电房有多个，所有配电房的无源光网络均通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统。

进一步地，所述分布式数据终端单元由主机和各种信号采集模块构成，各种信号采集模块的输出接主机的输入。

更进一步地，所述信号采集模块包括带光纤隔离的电缆头温度传感器、变压器负荷电流采集单元、变压器顶层及底层油温采集单元、变压器油位采集单元、开关开断电流采集单元、开关分合闸次数计数器、位于开关柜电缆室内的温度传感器、配电房室内烟雾传感器、配电房室内水浸传感器、配电房室内温度传感器、配电房室内湿度传感器、高压进出线电流传感器、高压进出线电压传感器、每路开关遥信量采集单元、低压母线回路电流采集单元和低压母线回路电压采集单元。

与现有技术相比，本发明能对配电房各种信息和参数进行采集，并对相关信息和参数（包括通过计算得到的参数）适时通过显示系统进行显示，同时由在线控制系统对配电房内相关设备进行遥控，实现配电监控、无功补偿，实现配变经济运行，并具有较强和灵活的门禁和安防功能。

附图说明

图1-本发明总体构架图。

图2-本发明单个配电房内部构架图。

图3-本发明分布式数据终端单元结构框图。

图4-本发明单个配电房内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1-图4，从图上可以看出，本发明配电房远程智能监控系统，在每一个配电房中设有三大部分：门禁系统、监视配电房周围状况的视频监视系统和分布式数据终端单元（DTU，也叫数据传输单元），门禁系统、视频监视系统和分布式数据终端单元的输出通过集线器接无源光网络（ONU）（图2所示），无源光网络通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统。

见图1，所述配电房有多个，所有配电房的无源光网络均通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统。

进一步地，所述分布式数据终端单元由主机和各种信号采集模块构成，各种信号采集模块的输出接主机的输入，见图3。所述信号采集模块包括带光纤隔离的电缆头温度传感器、变压器负荷电流采集单元、变压器顶层及底层油温采集单元、变压器油位采集单元、开关开断电流采集单元、开关分合闸次数计数器、位于开关柜电缆室内的温度传感器、配电房室内烟雾传感器、配电房室内水浸传感器、配电房室内温度传感器、配电房室内湿度传感器、高压进出线电流传感器、高压进出线电压传感器、每路开关遥信量采集单元、低压母线回路电流采集单元和低压母线回路电压采集单元。这些信号采集模块可以根据实际需要进行扩展和减并。

本系统采用模块化结构设计、各功能模块可独立运行；系统与总后台之间（或次级子站）采用工业以太网通信实现数据共享，其通信协议为IEC-61850-5-104；系统与现场智能设备之间采用标准通信接口进行数据交换；其接口为RS485或RS232；通信协议由现场设备厂家提供相关通信归约。

图4为本发明单个配电房内部结构示意图，虚线以上为开闭所结构，虚线以下为配电房。如图4所示，由其它DTU对两路进线电源实现“三遥”功能（即图4所示的断路器和由其它DTU控制），本系统对公用配电房内实现“二遥”功能（即遥信：配电房进线总路状态，如图所示断路器和；遥测：对低压母线电压和电流进行检测，如图所示测量单元）；

本系统能实现公用配电房内断路器（图4中的断路器）的管理及控制功能，由配变房智能综合控制装置实现就地控制及故障隔离功能；对配电房内电气设备进行在线监测及管理。

本如下。

一、信息采集功能

1）采集状态量信息，每路开关遥信量采集；

2）采集高压进出线电流、电压，低压总路全电量信息；

3）具有采集数据当地存储功能；

4）能够每5分钟保存一次电流值，保存不少于30天的数据；

5）采集环境温度、湿度，电缆头温度；

功能

1）独立运行功能：根据集中管理分散控制思想智能配电房具备系统独立运行功能；

2）经济运行功能：自主控制配电系统运行于高效节能状态，同时上传动作信息；

3）智能补偿功能：系统具备无功智能补偿功能，保证电力系统高效运行；

4）统一控制功能：高低压具备远程遥控功能；

5）事件上报功能：开关变位，外部因数跳闸信息主动及时上传；

6）具有远方和本地控制切换功能，支持开关的就地操作功能；

7）历史数据就地存储功能：系统具备一年历史数据存储能力，防止电力数据因网络原因丢失；

8）各类SOE事件、开关状态变化、报警数据就地存储，每类不少于1000条；

9）现场显示功能：通过现场LCD显示屏可直观显示各装置运行状况、通讯状态以及变压器上下端详细电力参数。

三、无功补偿子系统

1）采集低压母线回路的电流、电压，并对无功补偿系统进行在线监视；

2）可实现遥控；

3）可实时显示电网功率因数、电压、电流、有功 / 无功功率、电压总谐波畸变率、电容器投切状态和故障警示；

5）可显示电流变比、过压保护、谐波设置、投 / 切延时、投 / 切门限、编码方式、电容路数、电容容量等设置参数；

6）取样物理量为无功功率，无投切振荡、无补偿呆区；

7）具有手动投切和自动投切两种运行方式；

8）逻辑投切方式，每组容量自由设定；

9）投切方式采用全 △ 接法；

10）控制输出能适应电子开关、交流接触器、复合电子开关或真空接触器等不同投切元件；

11）控制输出接点 12 路、每路 DC12V 、 60mA 或 AC220V 、 5A ；

12）具有自检复归和自动复位功能；

13）具有欠压、过压保护功能；

14）具有谐波超限保护功能；

15）超限及故障警示功能；

16）当电网出现故障或某个参数超限时，报警指示点亮闪烁，提示过压、欠压或其它某个参数超限。

四、配变经济运行子系统

1）可手动运行/自动运行；

2）记录变压器及开关的动作次数以及设备健康状态；

3）遥控合/分闸功能可使人员远程操作，可减少设备本身安全问题对人身造成的伤害；

4）参数可设置，更换设备后现场设置参数即可改变运行方式；

5）带确认功能，防止误操作；

6）切换过程中，检测到设备发生故障后返回前一稳定工作状态；

7）优化变压器的使用，使总输出功率不变的情况下，两台变压器的总损耗最小，变压器单台运行时，不仅可以减少空载损耗，还能减少变压器空载损耗引起高压线路上的线路损耗，实现节能降耗；

8）因变压器为感性负荷，当小负荷时切断高压断路器后，还可以提高高压线路上的功率因数；

9）当变压器长时间停运后再次投运需要做试验，自动烘潮功能可以减少做试验的费用及人工成本；

五、凝露监控子系统

1）子系统可独立运行，受网络影响小；

2）预防凝露功能：通过对开关柜内外环境的检测能主动预防凝露发生，保证设备运行安全；

3）易扩展的通信架构：标准RS485通讯接口。

六、安防功能要求

1）安装安防摄像头，可实时监视开闭所/配电房即时情况，实现“遥视”管理功能；

2）通过与SCADA数据不同的专用VLAN网络通道，将被监视的目标动态图像以IP组播方式传到监控中心，报警信号、站端状态信息、配置信息和控制信息以TCP/IP方式与监控中心实时通信；

3）支持帧率、码流、分辨率可通过软件操作界面进行参数设定，也可按预先设置的方案自动调整，支持25帧/S；

4）运行维护人员可通过开闭所/配电房安防摄像头对站内设备或现场进行监视，对开闭所/配电房任一摄像头进行（左右、上下、远景/近景、远焦/近焦）控制，实现对摄像头视角、方位、焦距、光圈、景深的调整；对于带预置位的摄像头，操作人员能直接进行预置位的操作；

5）报警联动拍照功能：支持开闭所/配电房事故报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警等多种报警类别联动拍照上传功能；当发生报警时，能联动相关设备，如启动现场照明、警笛等，相关设备启动后，在设定的时间内自动关闭；报警发生后，开闭所/配电房安防摄像头向客户端和监控中心发送报警信息，并同时启动录像，录像时间可设定；

6）可设定非法闯入应用：设定监控范围，可有可疑人物闯入时，联动报警，拍照录像等并向主站以弹出输实时图像的方式告警；

7）门禁告警：站房门打开时，联动拍照，并主站以弹出输实时图像的方式告警；

8）站房巡视时通过智能配电房综合监控系统下发启动视频功能，实现与照明系统联动开启照明。

七、门禁功能要求

1）安装门禁系统，通过与视频信息的同一VLAN网络通道与综合管理系统通信，实现刷卡开门、密码开门、门禁实时记录、遥控开门等管理功能；

2）门禁可按区域、时间段及人员分组管理，对持卡人的出入时间和出入区域进行限制，并将时间与区域结合形成人员分组，将持卡人分配给不同的人员分组，即实现了持卡人在什么时间允许进入哪些区域的权限定义；

3）临时卡管理功能。设置某人几月几日生效，几月几日卡片过期。生效日期以前，卡片尚未生效，不可使用；至生效日期时，将自动生效使用；至过期日期，卡片将自动作废不可以使用。

4）可选择卡片单独下传。如果用户只是新增几个或者修改几个人的权限，无需将所有权限重新下传一次，新增和修改的权限可以单独下传；

5）卡＋密码功能。用户刷卡后输入正确的密码才可开门。可以一卡一密码，即每个人都拥有自己的密码。该功能可以防止卡丢失后被人拾到开门，增加系统的安全性；

6）对于同一个门，可以设置某些人要求卡＋密码，某些人只需刷卡就可以进入。密码可以为 4－8位数。该功能必须使用密码键盘读卡器；

7）手动输入密码开门功能。如果用户启用该功能，则无需带卡，只需输入密码，就可以进行开门，并且存储该出入记录。每个门最多可设置10个密码，密码为4－8位数字；

8）消防报警紧急开门功能。如果控制器接收到消防开关信号来的时候，控制器所辖的门全部自动打开，便于人员逃生。并可以启动消防警笛和存储记录消防报警记录的时间；

9）联动输出功能。可接入出门按钮、门磁开关、红外传感器、火灾传感器等；可控制电锁、警铃、警灯等设备，实现安防各个系统功能联动；

10）强行开门报警。强行开门，即没有通过合法方式（刷卡或按钮等）强行开门或者破门而入，可启动报警输出，现场驱动报警器鸣叫，威慑犯罪人员和提醒保安赶来；

11）在线巡查记录功能，记录巡检时间；

12）与安防系统联动，实现门开拍照或门开录像功能；

13）门禁和视频数据直接上传到三区的智能配电房综合监控系统。

八、环境监测功能要求

1）安装室内环境温湿度传感器，实时监测对应室内空间的温湿度数据，并上传到配电主站；

2）高温报警。当室内温度高于设定上限时，立刻发出温度过高的报警信号，同时启动风机等降温系统，达到降低室内温度的目的；

3）高湿报警。当室内湿度高于设定上限时，立刻发出湿度过高的报警信号，同时启动抽湿机等抽湿系统，达到降低室内湿度的目的；

4）为防止风机等设备长时间超负荷工作导致损坏，设备应具有定时通风功能，风机等设备运行指定时间后需强制关闭一定时间；

5）安装开闭所/配电房室内水浸传感器，实时监测现场是否有积水险情；若发现有积水，则立即上传告警信息到配电主站；

6）安装开闭所/配电房室内烟雾传感器，实时监测现场是否有烟雾险情；若发现有烟雾，则立即上传告警信息到配电主站。

九、一次设备监测功能要求

1）安装成套带光纤隔离的电缆头温度传感器，实现电缆头温度在线实时监测；

2）电缆头温度在线监测采用间接测温方案，通过测量电缆头外部绝缘层温度依据预先由试验测定的环境温度修正值，得出铜芯导体发热温度的近似值；

3）在开关柜电缆室内安装温度传感器，当电缆室内与开闭所/配电房室内温差超过限值，启动加热器为电缆室驱潮；

4）开关分合闸次数在线监测。通过将开关分合闸辅助接点接入，开关每次分合闸动作，终端设备自动统计开关动作次数，并上传到配电主站；

5）开关分合闸时间在线监测。通过计算开关分合闸操作控制接点输出，直至对应开关分合闸辅助接点返回的时间差，终端设备统计开关每次分合闸操作的近似时间，并上传到配电主站；

6）开关开断电流在线监测。通过统计开关分闸操作时的开断电流，并上传到配电主站，为主站提供开关设备电磨损的基础数据；

7）变压器状态在线监测。通过实时采集变压器负荷电流、变压器顶层及底层油温、油位等运行参数，并上传到配电主站，为主站建立变压器运行状态监测、变压器故障早期判断及变压器失效模型提供有力数据基础；

本智能配电房综合监控系统安装于中压配电网现场，集配网监控系统（电能质量，运行状态，智能无功补偿）、设备健康管理（负荷率，机械，资产管理）、经济运行及故障自愈、动力环境（安防系统、门禁系统、温湿度控制、消防监控及报警）四大系统功能于一体的新型综合监控管理系统。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1. 配电房远程智能监控系统，其特征在于：在配电房中设有门禁系统、监视配电房周围状况的视频监视系统和分布式数据终端单元，门禁系统、视频监视系统和分布式数据终端单元的输出通过集线器接无源光网络，无源光网络通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统；

所述分布式数据终端单元由主机和各种信号采集模块构成，各种信号采集模块的输出接主机的输入；所述信号采集模块包括带光纤隔离的电缆头温度传感器、变压器负荷电流采集单元、变压器顶层及底层油温采集单元、变压器油位采集单元、开关开断电流采集单元、开关分合闸次数计数器、位于开关柜电缆室内的温度传感器、配电房室内烟雾传感器、配电房室内水浸传感器、配电房室内温度传感器、配电房室内湿度传感器、高压进出线电流传感器、高压进出线电压传感器、每路开关遥信量采集单元、低压母线回路电流采集单元和低压母线回路电压采集单元；当电缆室内与开闭所/配电房室内温差超过限值，通过位于开关柜电缆室内的温度传感器可启动加热器为电缆室驱潮；

电缆头温度在线监测采用间接测温方案，通过测量电缆头外部绝缘层温度依据预先由试验测定的环境温度修正值，得出铜芯导体发热温度的近似值；

本配电房远程智能监控系统在启动视频功能时，与照明系统联动开启照明；在站房门打开时，联动拍照；

门禁系统与安防系统联动，实现门开拍照或门开录像功能；

本配电房远程智能监控系统采用模块化结构设计，各功能模块可独立运行；系统与总后台之间或次级子站之间采用工业以太网通信实现数据共享，其通信协议为IEC-61850-5-104；系统与现场智能设备之间采用标准通信接口进行数据交换，其接口为RS485或RS232。

2.根据权利要求1所述的配电房远程智能监控系统，其特征在于：所述配电房有多个，所有配电房的无源光网络均通过以太网分别接在线监测显示系统和在线控制系统。