CN107834703A - 一种智能电网配电房监控管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能电网配电房监控管理系统及方法，其系统包括智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端，智能巡检终端用于采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；用电管理终端用于采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；主站管理终端用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；还用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数和所述用电管理终端采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。本发明将用电管理终端和智能巡检终端的全部功能集成为一体，可以实现真正意义上的配电房的全方位监控，减少了投资成本和维护难度。

Description

一种智能电网配电房监控管理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电网监控系统及方法，具体涉及一种智能电网配电房监控管理系统及方法。

背景技术

电能作为广泛使用的能源，其应用程度是衡量一个国家发展水平和综合国力的主要标准之一。一直以来，我国电能利用效率比较低，电力节能一直是我国国民经济建设中的重点之一。各个企业的电力节能，用电管理，用电安全等是国家关于电力政策布局的“最后一公里”工程，是将国家关于电能节约，电价制度，用电安全等政策贯彻执行到底的重中之重。而企业配电房安全，智能，合理化管理在相当长时间内将成为该企业在同行业中处于有利的竞争地位的筹码，其信息集成度直接影响着企业对电能的利用率，进而影响企业的整体能效。

随着电力工业的飞速发展，电力供需矛盾发生了很大的变化，特别是随着电力企业改革的进一步加速，如何利用高新科技手段来适应市场经济，如何提高效率，降低成本，实现高效优质服务，已经成为实现用电营销现代化的重要任务。长期以来，配电房管理工作一直是供电系统运行管理的可靠性的薄弱环节之一，一些配电房开关跳闸和配电房环境过热影响设备运行、配电房水浸导致设备损坏、配电房设备被盗等，既容易烧毁设备，也容易影响用户正常的用电情况，而这些故障却常常被人们忽视。但多年来，由于低压配电网络缺乏这方面的检测手段，一般都在每年或每季的几个典型日，由工作人员逐个测量配电装置及巡检，结果是费时费工，既不能及时反映真实情况，也不能及时解决实际问题。

另外，企业的经济运行靠许多指标支撑，其中产品的成本费用占主要部分，在成本费用中电费往往是不可忽视的，企业的用电状况，企业如何降低电费，如何合理选取电费缴费方式是许多大工业用户必须重视的问题。大工业企业用电及电费费用情况与企业配变容量、功率因素、峰谷用电、电费方案等多种因素相关，企业往往不了解自身的用电状况，或无法基于现有用电状况找到解决方案进行针对性的调整，导致电费费用的虚高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能电网配电房监控管理系统及方法，可以实时精确的监控电网中配电设备和企业用电的情况。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能电网配电房监控管理系统，包括智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端，

所述智能巡检终端，其用于采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；

所述用电管理终端，其用于采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；

所述主站管理终端，其用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；还用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数和所述用电管理终端采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。

本发明的有益效果是：本发明一种智能电网配电房监控管理系统将用电管理终端和智能巡检终端的全部功能集成为一体，可以实现真正意义上的配电房的全方位监控，减少了投资成本和维护难度；同时，智能巡检终端和用电管理终端进行有线和/或无线组网的方式实现联网，可以实现异地监测和控制，且能进行有效的进行管理，可扩展性强。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述智能巡检终端和用电管理终端分别通过网关且采用有线和/或无线的组网方式与所述主站管理终端通信；

所述智能巡检终端和用电管理终端分别与所述主站管理终端通信所采用的有线的组网方式包括RS485、M-BUS和网口RJ4拓扑结构中的一种或多种的组合；

所述智能巡检终端和用电管理终端分别与所述主站管理终端通信所采用的无线的组网方式包括GPRS、3G和4G拓扑结构中的一种或多种的组合。

进一步，当所述网关与所述主站管理终端采用无线的组网方式进行通信时，所述网关与所述主站管理终端之间采用PSAM卡加解密方法进行通信。

采用上述进一步方案的有益效果是：将金融业最高级别的PSAM卡加解密方法运用在终端(智能巡检终端和用电管理终端)和主站管理终端中，通过不可破解的PSAM卡加解密方法，对智能巡检终端和用电管理终端的安全进行严格认证；也对主站管理终端的安全进行严格认证，没有经过安全认证的通信点一律被杜绝在本系统之外，使得网络的数据传输安全性得以保证。

进一步，所述智能巡检终端实时采集电网中配电设备的运行及环境参数所采用的有线的组网方式包括RS485、M-BUS和网口RJ4拓扑结构中的一种或多种的组合；

所述智能巡检终端实时采集电网中配电设备的运行及环境参数所采用的无线的组网方式包括微功率无线、WIFI和ZIGBEE拓扑结构中的一种或多种的组合。

进一步，所述用电管理终端采集电网中企业用电线路上的电力参数所采用的有线的组网方式包括TCP和IP以太网中的一种或两种的组合；

所述用电管理终端采集电网中企业用电线路上的电力参数所采用的无线的组网方式包括GPRS、3G和4G拓扑结构中的一种或多种的组合。

进一步，所述智能巡检终端包括智能门禁传感器组件、供电设备传感器组件、环境监控传感器组件、视频监控传感器组件和音频监控传感器组件中的一种或多种的组合。

进一步，所述用电管理终端中设有掉电监控模块和存储器，所述存储器对所述用电管理终端采集的所述电力参数进行分类保存，且保存的最小粒度为1分钟。

采用上述进一步方案的有益效果是：用电管理终端有严格的掉电监测功能，意外停电或重启均不会造成数据丢失，同时可以配备512M存储器，用电基本数据分类保存，最小粒度为1分钟，可存储一年数据。

进一步，所述主站管理终端具体用于统计分析所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数，并根据所述运行及环境参数的分析结果远程调控所述配电设备，还具体用于采用趋势分析结合PID算法分析所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数和所述用电管理终端采集的所述电力参数，并根据所述运行及环境参数和电力参数的分析结果对企业的用电情况进行核算、优化和预测，且提供电力参数的数据曲线。

采用上述进一步方案的有益效果是：主站管理终端可以保证配电房安全可靠的运行，同时还可以对企业的用电情况进行核算、优化和预测，可以为企业用电提供合理化的建议。

进一步，所述主站管理终端采用双系统加双文件系统架构；所述双系统分别为实时操作系统和非实时操作系统，所述实时操作系统用于提供定时、采集、计算和存储功能，所述非实时操作系统用于提供按键、显示和通信功能，所述实时操作系统和非实时操作系统通过CAN总线连接通信，并相互监控；所述双文件系统用于提供系统自恢复自诊断功能。

采用上述进一步方案的有益效果是：双系统的运用可以提高系统整体功能的稳定性及后续扩展性；双文件系统架构提供丰富的系统自恢复自诊断功能，保证系统基本功能的正常运行。

基于上述一种智能电网配电房监控管理系统，本发明还提供一种智能电网配电房监控管理方法。

一种智能电网配电房监控管理方法，包括以下步骤，

采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；

采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；

根据采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；同时根据采集的所述运行及环境参数和采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。

本发明的有益效果是：本发明一种智能电网配电房监控管理方法对同时对进行用电管理和智能巡检，可以实现真正意义上的配电房的全方位监控，减少了投资成本和维护难度；同时，智能巡检和用电管理进行有线和/或无线组网的方式实现联网，可以实现异地监测和控制，且能进行有效的进行管理，可扩展性强。

附图说明

图1为本发明一种智能电网配电房监控管理系统的整体结构框图；

图2为本发明一种智能电网配电房监控管理系统的网络结构示意图；

图3为本发明一种智能电网配电房监控管理系统的综合终端硬件核心模块设计结构图；

图4为本发明一种智能电网配电房监控管理系统的用电管理终端的基本组成形态图；

图5为本发明一种智能电网配电房监控管理系统的智能巡检终端的应用框架图；

图6为本发明一种智能电网配电房监控管理系统的用电管理终端和主站管理终端对接的形态图；

图7为本发明一种智能电网配电房监控管理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，一种智能电网配电房监控管理系统，包括智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端，

所述智能巡检终端，其用于采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；

所述用电管理终端，其用于采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；

所述主站管理终端，其用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；还用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数和所述用电管理终端采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。

本发明一种智能电网配电房监控管理系统可以实时精确全面地监控配电企业用电的各个电力参数和配电设备的运行情况，智能分析企业用电线路上的电力参数和配电设备的运行及环境参数，并进行越限异常报警；为了实现上述目的，本发明采用的具体的技术手段是开发智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端，使智能巡检终端和用电管理终端分别与主站管理终端三者进行融合实现精确全面的传感、实时大量数据传输、智能化分析、远程监控和人性化的管理五大功能。

用电管理终端配合主站管理终端很重要的一部分在于电量的管理(具体的管理方案是采用两部制电价)。国家发展改革委2016年7月份下发《关于完善两部制电价用户基本电价执行方式的通知》，其发文原因“今年以来，随着我国经济结构调整深入，部分企业需要适应新形势优化调整生产结构，短期内出现了企业开工不足，基本电费支出占比提高现象。为支持企业转型，减少停产、半停产企业电费支出，降低实体经济运行成本，决定完善两部制电价用户基本电价执行方式。”。在两部制电价结算方案下，企业配变容量、用电负载率、负荷率、最大需量等数据会影响到电费电价的结算。中国供电部门对大工业企业实行的电价制度，将电价分成基本电价与电度电价两部，基本电价是按照工业企业的变压器容量或最大需用量(即一月中每15分钟或30分钟平均负荷的最大值)作为计算电价的依据，由供电部门与用电部门签订合同，确定限额，每月固定收取，不以实际耗电数量为转移；电度电价，是按用电部门实际耗电度数计算的电价。两部制电价的计算公式是：或式中p为电价；a为每1千瓦最大负荷交的基本电费；M为用户变压器容量或最大需用量；d为按电表计算的每度电的电费；H为耗电量(用千瓦小时计算)。两部制电价应用于315kVA以上大工业用户，执行两部制电价的目的是为了提高设备(变压器)的利用率，降低备用，引导用户降低成本的一种有效手段。

用电管理终端配合主站管理终端还具体用于根据峰谷电价不同而给用户提供合理化建议。具体原因是峰时电价高于平期电价，谷时电价低于平期电价，存在的差值将造成企业电费支出的变化。

最后用电管理终端配合主站管理终端还具体用于对功率因数的监控与报警。主要指总用电量中有功电量所占比重，电力部门针对达不到功率因素要求的企业的电费进行调整或加收罚款，使得企业电费支出增加。

除以上主体功能外，用电管理终端配合主站管理终端还涵盖下述功能应用，如三相电压、电流、功率因数、有功、无功数据分析，电能质量分析，三相不平衡数据分析，电压电流越限监测，停电事件监测，故障暂态波形记录及分析，电压电流合格率分析，总谐波畸变率数据分析，电容器投切状态分析。用电管理终端内所记录的历史数据不小于一年时间，可供主站管理终端随时查询分析。

智能巡检终端是整个系统中重要的一个环节，它一般以低压网中的380V开关、配电房环境温度、配电房环境湿度及配电房等的防盗为监测对象，使电力部门及时了解供电设备运行及环境状况，利用现代化的配电房监控手段进行实时监测与控制，可给用电管理提供直接的、便利的技术支持，为电网规划、电力调度、用电营销管理、营销服务水平、用电检查、电能计量管理等提供科学的分析依据。

智能巡检终端采用物联网和大数据处理等技术，以技术手段对电网的配电设备(如站房、电缆沟井等电力设备)和资产的运行状态在线监测，从而有效提升配电房的运行可靠性。其中，可以实现对站房内的变压器、高低压开关柜、电缆沟及站房的环境参数、站房安全等要素，进行在线监测或巡检。当主站管理终端对智能巡检终端监测的数据进行处理分析后，如发现相关监测参数和状态出现异常时，则可发出预警或报警，并可远程遥控处理相关事件。

智能巡检终端采用丰富的网络通信技术保证各个传感器组件的独立运作，组网方式灵活多变，即可以通过可靠的有线组网的方式采集各个传感器组件的数据，也可以通过无线组网的方式实现。其中所述智能巡检终端包括智能门禁传感器组件、供电设备传感器组件、环境监控传感器组件(具体可以包括温湿度传感器、SF6/O2/O3/H2S气体传感器和红外夜视传感器)、视频监控传感器组件和音频监控传感器组件中的一种或多种的组合。有线组网包括RS485、M-BUS、网口RJ45三种拓扑结构，传感器组件间的无线组网包括微功率无线、WIFI、ZIGBEE三种拓扑结构，智能巡检终端到主站管理终端的无线组网包括GPRS/3G/4G拓扑结构。

针对用电管理终端和智能巡检终端都需要完成大数据的搜集和分析，智能化的主站管理终端不可缺少。主站管理终端包括一台支持GPRS/3G/4G接入的通讯服务器，具有VPN接入功能，响应远方用电管理终端和智能巡检终端的VPN连接请求。通讯服务器具有固定的IP地址，透过防火墙和路由器，实时连接到网络上。主站管理系统还配备数据库服务器，其是一台提供数据存储与共享的服务器。

主站管理终端集中管理用电管理终端和智能巡检终端以及与它们之间的通信链路资源，完成集中数据收集、用电数据监测、用电故障告警、用电网络的图形化展示、远程遥控、环境监控、视频采集、音频采集等功能，以最直观的模式将数据展现在操作员的面前。

主站管理终端对用电管理终端的管理实现了与其它电力支持系统间的互联和数据共享，系统互联和数据共享遵循电力生产信息管理系统统一接口标准、安全机制和数据编码规范(电力能效监测系统技术规范)。

主站管理终端的软件系统在以计算机网络系统硬件平台和以系统数据库为核心的软件平台上建设，平台配置满足系统功能和性能的要求，能切实保障系统运行的实时性、可靠性、稳定性和安全性，设备均采用标准化设备，保证开放性能，能够满足不断优化、平滑升级和投资保护的需要。

主站管理终端能够采集用电管理终端的电力参数，包括电压、电流、有功、无功、功率因数、谐波、需量、电能等参数，所有电力参数采集及存储粒度为1分钟，数据可以按时间段进行采集也可以后台自动采集。主站管理终端集中管理站所内的用电管理终端，可以对用电管理终端数据进行实时、历史召测，完成用电管理终端的参数设置及查询，当发现故障时可远程遥控用电管理终端对用电设备及开关装置进行保护。主站管理终端集成强大的数据分析系统，完成用电数据分析、企业用电策略预判、用电网络图形化展现、用电动态曲线展现、远程用电终端管理、实时/历史报表生成等功能。

主站管理终端还是一种主要以预防和监视为主的内部封闭型监控管理网络，它可在规定范围内通过有线方式传输各种图像信号、音频信号，实行远距离监控，及时发现并处理问题。主站管理终端集中管理站所内的智能巡检终端，可以对智能巡检终端中的图像数据、音频数据进行实时采集，对智能巡检终端中的图像告警数据、音频告警数据进行历史采集，可以完成智能巡检终端参数设置及查询，远程遥控智能巡检终端。

在本发明一种智能电网配电房监控管理系统中，智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端具备防潮抗高低温抗电磁干扰等性能。

智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端的综合终端硬件核心模块设计组成如图3所示，综合终端硬件形态根据外围端口进行扩展，可加以不同模具形成定制化产品。

用电管理终端的基本组成形态如图4所示。通过采集电网中企业用电线路上的电力参数，在这里可以具体指变压器的三相电压、三相电流、三相功率(负荷)、三相无功功率、三相不平衡电流、功率因数、需量、谐波以及电量等电力参数，来供主站管理终端进行预警并分析故障。用电管理终端可以完成关口表即变压器总表的功能并在其基础上进行扩充，完成智能电表的主体功能，遵循国家电网的智能电表的技术规范。

在企业用电线路上接入用电管理终端，用电管理终端对企业用电基本数据进行监测，同时监测与电费结算相关的需量数据，并形成数据曲线。用电管理终端接入对企业既有线路的正常运行不会产生任何影响。

另外，本发明还为多个用电管理终端配设有用电管理综合服务终端，用电管理综合服务终端是用电管理终端的一个分支，多点部署用电管理终端后，用电管理终端间通过有线、无线进行通信，最终会将数据汇总，由用电管理综合服务终端进行统一管理，用电管理综合服务终端相当于网关的作用，用电管理综合服务终端直接与主站管理终端对接，采用的通信链路支持有线无线两种方案，其中有线方式为TCP/IP以太网，无线方式为GPRS/3G/4G。通信协议兼容《电力能效监测系统技术规范》，保证用电管理终端后续扩展性。

用电管理终端监测到的电力参数通过网络发送到主站管理终端的后台PC机的服务应用程序，PC机对数据进行存储、计算和分析，给出电费结算的各种建议，并进行应用展现。

用电管理终端有严格的掉电监测功能，意外停电或重启均不会造成数据丢失，用电管理终端配备512M存储器，用电基本数据分类保存，最小粒度为1分钟，共存储一年数据。

用电管理终端配有工业液晶显示屏，分辨率480*320，宽温范围-20～60℃，通过机械式按键进行操作。

主站管理终端可以就地完成用电管理终端的参数设置、参数查询功能，其主体功能包括通信方式(如wifi、zigbee、m-bus、can、RS485等)、通信参数(如通讯地址、通信端口、通信速率等)、用电管理终端信息(如版本号、出厂信息、登录信息等)、告警参数(如短路电流门限阀值、短路电流延时及各类保护阀值参数)。主站管理终端还可以就地完成用电管理终端实时数据显示，其主体功能包括用电基本信息显示(如电压，电流等)、通信实时信息显示(如型号强度、通信流量、连接状态等)、用电管理终端信息实时显示(状态栏上的终端电池电量、终端硬件告警信息等)、告警实时信息显示(各类报警信息的轮显)。主站管理终端还可以就地完成用电管理终端历史数据的显示，其主体功能包括告警历史数据查询、停电历史记录查询、操作历史记录查询等。主站管理终端还可以就地完成用电管理终端维护功能，其主体功能包括用户登录信息管理(如密码设置、密码管理、用户权限等)、硬件自检管理(如对硬件模块进行自测试等)等。主站管理终端还可以就地完成用电管理终端遥控管理，其主体功能包括故障遥控(如根据配置当发生故障时可就地对继电器或开关节点进行遥控，也可以不遥控只上报系统，同时也可以短信告知相关工作人员)、设备模块硬件电源遥控(如通信模块的上下电遥控，AD采集电路上下电遥控等)。

用电管理终端组网模式丰富，由于配电房站所面积可能很大，监控点可能较多，多台用电管理终端同时运行成为必然，终端支持有线通信方式，包括IP以太网和TCP(具体指工业CAN总线、工业M-BUS总线、工业485总线)，无线方式支持wifi、zigbee、gprs通信方式。通信协议采用国标IEC104/101规约进行通信，该通信规约广泛应用于配网产品调度运行中，有较好的稳定性和适用用，能直接与国网配套平台对接，增加了终端产品的可扩展性和可靠性。

智能巡检终端的应用框架如图5所示。

智能巡检终端还与有用电管理综合服务终端相连，多点部署智能巡检终端后，智能巡检终端间通过有线、无线进行通信，最终会将数据汇总，由用电管理综合服务终端进行统一管理，用电管理综合服务终端相当于网关的作用，用电管理综合服务终端直接与主站管理终端对接，采用的通信链路支持有线无线两种方案，其中有线方式为TCP/IP以太网，无线方式为GPRS/3G/4G。通信协议兼容《电力能效监测系统技术规范》，保证用智能巡检终端后续扩展性。

智能巡检终端可以完成变压器监控巡检。通过温控器采集并监控变压器铁芯温度，并且可以联动风机。当温度高于设定值(此设定值和变压器相关，需要参考变压器说明书的温升数据)时自动启动风机，温度降下来之后自动停止风机，不但可以对变压器温度进行有效预警，并能够提高风机的寿命。变压器铁芯温度的测量，主要是利用预先埋设测温元件来测量。如果变压器不是密封的，比如干式变压器，可以把温度探头安置在铁芯表面，测铁芯表面温度。对于没有预埋探头，并且是密封的变压器(比如常用的S11系列油浸式变压器)使用红外测温测量外壳表面的温度。

智能巡检终端可以完成风机运行状态监控。通过PT/CT传感器，能够监控到风机的运行状态，防止风机长时间运行、堵转等异常情况发生。而且可以判断风机是否能够正常工作，例如当启动风机后，但是风机并没有运行，可以认定风机损坏，报警并通过视频子系统完成图像监控，主站管理终端确认后派人维修。

主站管理终端通过数学建模可分析智能巡检终端采集的运行及环境参数。智能巡检终端监测变压器的健康状况，并上传到主站管理终端，为主站管理终端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。同时，智能巡检终端的故障及越限报警信息能主动上传至主站管理终端。

智能巡检终端可以完成一次设备监控巡检。例如，智能巡检终端采用温度传感器实现电缆头、刀闸等危险点的温度在线实时监测，采用zigbee通信方式的无线温度传感器。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。

智能巡检终端还可以完成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，智能巡检终端自动统计开关动作次数，并上传到主站系统。

智能巡检终端通过智能接口可对无功补偿系统的数据进行在线监视，监测投切装置的动作状态并记录投切开关的动作次数。智能接口满足国家电网对无功补偿装置的协议规范。

智能巡检终端可以实现开关柜智能防凝露功能。通过对被测环境的温度、湿度进行实时精密监控，通过加热器、风扇的智能控制，使环境温度、湿度指标符合工作要求，并可以有效地防止凝露产生。实现方案有两种：第一种是采用独立型防凝露控制器，系统不联网监控，第二种方案采用辅助主机的智能接口，进行温湿度监测和加热器、风机的控制，能够进行联网监控。

智能巡检终端可以完成环境监控巡检。例如可以监控巡检环境温度、环境湿度、电缆沟进水、水位深度、风速、烟雾信号、明火信号等。

智能巡检终端可以完成视频监控巡检。视频监控巡检有两种方案，第一种在没有以太网的配电房，可以采用串口摄像头，平常不录像，当出现报警等情况时进行联动抓拍，抓拍的图片可以传送至主站管理终端上。第二种方案是有以太网的配电网，完全可以采用数字监控系统，实现专业监控功能。上述方案又可分为可见光视频监控和红外夜视成像监控两类。使用其中一种或同时使用两种取决于站所环境。不管哪种都支持以下功能。

报警抓拍式监控：

(1)可监视配电房即时情况。

(2)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。

(3)报警联动拍照功能：支持配电房事故报警、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，配电房安防摄像头向客户端和监控中心发送报警信息，并同时启动拍照功能等。

(4)可设定非法闯入应用：设定监控范围，当有可疑人物闯入时，联动报警、拍照等并向主站告警。

录像管理：

远程设置前端系统录像规则，实现前端系统的手动录像、定时录像、告警触发录像、画面异动检测录像等；

远程控制：

(1)支持主站管理终端远程遥控视频监控设备。

(2)对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深进行调整及控制。

(3)可进行前端的布防/撤防控制，布防/撤防可按照可事先制定的策略由系统自动进行，也可以通过平面布置图就地进行布防或者撤防控制。

智能巡检终端可以完成音频监控巡检。例如完成场景内录音播放、保存、回放语音功能，实现报警广播功能。

主站管理终端主要对用电管理终端和智能巡检终端进行管理，具体如下：

主站管理终端对用电管理终端的管理：

用电管理终端可以和主站管理终端对接，对接形态如图6所示。主站管理终端对用电管理终端的管理可以实现以下基本功能：

基本数据监测。完成采集企业日常用电的电压、电流、负载、功率因素、最大需量等运行数据，形成用电数据曲线，方便企业用电管理人员了解企业基本用电情况。用户可按日查询企业日常的电压、电流、功率因素、负载、最大需量等数据曲线。

关键数据监测分析。完成对影响企业用电的关键性数据进行监测和统计分析，如负载率、功率因素、最大需量等，并提供分析结果供监管人员查看。对于需要告警的数据可通过手机app或短信方式进行通知。

企业电费结算数据。根据收集的数据对企业电费情况进行汇总，包括总电量，环比情况，峰谷用电情况，各供电合同电量，电费费用，是否进行结算方案调整，用电优化建议，后续电费预测等。

主站管理终端对智能巡检终端的管理：

主站管理终端对智能巡检终端的管理可以实现以下基本功能：

一次设备在线监控：主要完成对站所设备拓扑环境的绘制，通过友好清晰的界面对用户进行展现，当出现故障报警时，界面上能同步定位到故障点进行声光报警，所谓声是人性化语音提示，光是指界面上对应告警指示灯闪烁。

智能防凝露控制：主要完成远程对终端设备的控制，当温度、湿度超限时，由终端策略执行自动控制或报警到主站系统，由系统进行远程控制，主要是对加热器及风机的控制。

环境监控：在监控中心对环境参量超过预设值时发出视听告警，在平台的图形展示界面或者电子地图界面上闪烁显示，以及通过语音、短信方式自动通知值班维护人员，并自动将排障资料打印/存档。在出现警情时可以按照设置，手动或者自动的控制报警音箱、声光一体化警示灯、通道门体、风机以及水泵等运行，进行防护和降低危害。通过心跳监测设置，可以实时监控下位机设备以及通信线路，自动诊断设备及链路故障，并实时显示在界面上。完成环境监测数据、状态监测数据及远程控制数据的历史信息查询。完成员工操作日志查询。

设备控制：远程控制风机的开启和关闭，也可以设置风机的定时开启和关闭，每台风机每天最多可设置五个自动时间段。通过设置温湿度上下限以及室内室外温度差，自动控制加热器的关闭、开启以及风机的关闭和开启功能。远程控制站所内部灯光的关闭和打开，还可以根据设定的条件，对红外探测器、周界报警以及电子围栏产生的报警信号，自动打开灯光，针对统一映射的周界、电子围栏等触警联动灯光，可设定联动时间区段，控制白天触警不联动，减少资源消耗，起到节能效果。通过监测关键地点的水位和传感控制，实现排水系统自动或远方控制。

门禁管理：门禁管理是指基于现代电子与信息技术，在站所的出入口安装自动识别，通过对人(或物)的进出实施放行、拒绝、记录等操作的智能化管理系统。它是利用非接触式智能卡或指纹代替传统的人工查验证件放行、用钥匙开门的落后方式，系统自动识别智能卡上的身份信息和门禁权限信息，持卡人只有在规定的时间和在有权限的门禁点刷卡后，门禁点才能自动开门放行允许出入，否则对非法入侵拒绝开门并输出报警信号。由于门禁权限可以随时更改，因此，无论人员怎样变化和流动，都可及时更新门禁权限，不存在钥匙开门方式时的盗用风险。同时，门禁出入记录被及时保存，可以为调查安全事件提供直接依据。

视频监控:

具体分为以下功能

1)以按照地区->区域监控中心->监控区域->摄像机(可为多个摄像机，按监控目标分为一主多辅)树形方式展开选择所需监控的视频，可实时监视本地区所有视频信息，可实时监视同一区域多路(1、4、9、16)实时视频并实现一机同屏同时监视，可同时监视一次设备的多角度视频。

2)可在以电子地图承载的平面布置图或一次设备连接示意图点击一次设备同时监视一次设备的多个摄像机的多角度实时视频(简称多角度视频)。

3)可根据平面布置图上布防、撤防、告警状态直接查看相关视频。

4)具备视频自动复位功能，即可对摄像机设定默认监视位置，正常状态下摄像机保持默认位置，在控制完成后设定的时间段内恢复默认监视位置。

5)具备视频自动巡视功能，对系统的监控点进行视频巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同视频、不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置，完成轮巡任务的摄像机可自动复位。

6)可对任意视频进行手动录像，对任一帧实时视频以JPEG、JPG或BMP的图片进行抓拍和存放。

7)远程设置前端系统录像规则，实现前端系统的手动录像、定时录像、告警触发录像、画面异动检测录像等。

8)具备集中存储功能，实现将严重告警时的视频和事故视频集中存储到地主站系统数据库中，采用以秒为单位的视频流方式存储策略；。

9)同时显示、存储、检索各所选摄像机的多个视频。

10)以人机界面方式统一管理本地和历史视频和图片，可按告警事件、时间段、摄像机、存储位置等组合条件检索。可从站端系统上传任意一段历史录像，删除本地和各历史视频。

11)远程回放任一摄像机的历史视频(时间可选)、告警录像和本地录像。回放方式有逐帧、慢放、常速、快速、进度条拖放等方式。

12)具备回放视频单帧抓拍和连续抓拍能力，并可对图片进行标注方便查找。

13)远程控制前端系统视频监控设备。

14)对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深进行调整及控制。

15)对于有预置位的摄像机，能直接进行预置和操作。

16)对摄像机的控制操作完成后，立刻释放控制权限。

17)设置和查询摄像机的预置位。

在本发明一种智能电网配电房监控管理系统中，涉及的关键技术有以下几个主要部分：

1、先进的传感技术(硬件小型化、传感器自动取电、传感器IP防护，EMC电磁兼容，抗静电)，保证传感器组件在恶劣环境下的稳定工作。

2、用电管理数据智能分析建模(趋势分析结合PID算法)。

3、大数据无线/有线传输技术。保证各个采集点数据能准确到达终端网关进而到达各系统子站，最后由主站系统进行统一处理。无线组网由网关、节点组成，每个网关支持最多256个节点，本级网关做为上级网关的节点，连接数量级数增加，综合网关最多并发处理2048个节点数据。各级节点都有入网，离网动态通知机制，入网有严格的加密及id验证机制，保证网络的可靠性。有线端的视频流均采用视频流加密技术，主站系统统一解码，加解密过程采用专门的硬件模块进行处理，保证数据的高效实时性。

4、先进的图像识别技术(特定位置的亮度模糊识别、人脸识别、快速移动，徘徊识别)，用于配电房防盗、设备声光报警识别等。

5、金融级安全加解密技术。用于用电管理终端和智能巡检终端到主站管理终端的无线数据通信。

6、用电管理终端的用电数据的高精度采集及先进处理算法。高精度数字处理器+高性能通信处理器满足产品对采集计算的实时性、准确性的严苛要求。计算上采用多级滑差，结合傅里叶，王氏定理，多种校验拟合保证计算及校表精度。

7、大容量数据存储技术。高速大容量存储器+高性能RAM，为系统功能提供完善支撑并保证后续功能的扩展性，存储采用先进的磨损平衡机制，保证数据存储的可靠性及产品使用寿命。大容量的flash+ram可保证历史数据存储时长为1年。

8、自定义图形的设计。工业级液晶显示，界面清晰友好，操作简单，通过图形系统可完成实时数据监控，历史数据查询，基本参数设置，产品维护等功能。

9、嵌入式系统定制及裁剪。产品采用双系统+双文件系统架构，双系统分别采用先进的实时与非实时操作系统，实时操作系统完成精确定时、采集、计算、存储等功能，非实时操作系统完成按键、显示、通信等对外接口，两者通过高性能CAN总线连接通信，并相互监控，提高产品整体功能的稳定性及后续扩展性。双文件系统架构提供丰富的系统自恢复自诊断功能，保证系统基本功能的正常运行。

在本发明一种智能电网配电房监控管理系统具有如下优点：

1、本发明中，用电管理终端和智能巡检终端设备可以分别进行无线和/或有线组网，通过网关使用无线或有线方式与主站管理终端通信，避免了只有本地监控和控制的缺陷，可以实现远程监控和控制。

2、本发明中，主站管理终端兼容电力能效监测，用电管理终端和智能巡检终端与主站管理终端间的通信协议兼容配网IEC104/101规约，最大程度上保证了产品的扩展性、稳定性、实用性，同时可以可避免联网的各终端之间独立运行形成监控孤岛现象无法有效的进行管理也达不到安全管理效果的缺陷。

3、目前配电站的巡视都是通过手工记录的方式进行，出现代签，统计时费时费力，无法做到实时监控和管理。而本发明中所有巡检项目自动完成并生成报表，极大程度上完成了人工巡检的全部项目，可为企业节约人力成本，监控质量可靠。

4、本发明集成了用电管理终端的全部功能(DTU/FTU/智能电表)，并集成智能巡检功能，真正意义上做到配电房全方位监控(用电质量监控，配电房环境监控，门禁防盗监控，故障定位监控等)，可以降低多系统并存不但增加了投资成本和后期维护成本，同时可以实现在多个厂家设备及系统同时运行会在后期出现问题时降低沟通成本及排查问题的难度。

基于上述一种智能电网配电房监控管理系统，本发明还提供一种智能电网配电房监控管理方法。

如图7所示，一种智能电网配电房监控管理方法，包括以下步骤，

采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；

采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；

根据采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；同时根据采集的所述运行及环境参数和采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。

本发明一种智能电网配电房监控管理方法对同时对进行用电管理和智能巡检，可以实现真正意义上的配电房的全方位监控，减少了投资成本和维护难度；同时，智能巡检和用电管理进行有线和/或无线组网的方式实现联网，可以实现异地监测和控制，且能进行有效的进行管理，可扩展性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：包括智能巡检终端、用电管理终端和主站管理终端，

所述智能巡检终端，其用于采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；

所述用电管理终端，其用于采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；

所述主站管理终端，其用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；还用于根据所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数和所述用电管理终端采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。

2.根据权利要求1所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述智能巡检终端和用电管理终端分别通过网关且采用有线和/或无线的组网方式与所述主站管理终端通信；

所述智能巡检终端和用电管理终端分别与所述主站管理终端通信所采用的有线的组网方式包括RS485、M-BUS和网口RJ4拓扑结构中的一种或多种的组合；

所述智能巡检终端和用电管理终端分别与所述主站管理终端通信所采用的无线的组网方式包括GPRS、3G和4G拓扑结构中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：当所述网关与所述主站管理终端采用无线的组网方式进行通信时，所述网关与所述主站管理终端之间采用PSAM卡加解密方法进行通信。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述智能巡检终端实时采集电网中配电设备的运行及环境参数所采用的有线的组网方式包括RS485、M-BUS和网口RJ4拓扑结构中的一种或多种的组合；

所述智能巡检终端实时采集电网中配电设备的运行及环境参数所采用的无线的组网方式包括微功率无线、WIFI和ZIGBEE拓扑结构中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述用电管理终端采集电网中企业用电线路上的电力参数所采用的有线的组网方式包括TCP和IP以太网中的一种或两种的组合；

所述用电管理终端采集电网中企业用电线路上的电力参数所采用的无线的组网方式包括GPRS、3G和4G拓扑结构中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述智能巡检终端包括智能门禁传感器组件、供电设备传感器组件、环境监控传感器组件、视频监控传感器组件和音频监控传感器组件中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述用电管理终端中设有掉电监控模块和存储器，所述存储器对所述用电管理终端采集的所述电力参数进行分类保存，且保存的最小粒度为1分钟。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述主站管理终端具体用于统计分析所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数，并根据所述运行及环境参数的分析结果远程调控所述配电设备，还具体用于采用趋势分析结合PID算法分析所述智能巡检终端采集的所述运行及环境参数和所述用电管理终端采集的所述电力参数，并根据所述运行及环境参数和电力参数的分析结果对企业的用电情况进行核算、优化和预测，且提供电力参数的数据曲线。

9.根据权利要求1至3任一项所述的一种智能电网配电房监控管理系统，其特征在于：所述主站管理终端采用双系统加双文件系统架构；所述双系统分别为实时操作系统和非实时操作系统，所述实时操作系统用于提供定时、采集、计算和存储功能，所述非实时操作系统用于提供按键、显示和通信功能，所述实时操作系统和非实时操作系统通过CAN总线连接通信，并相互监控；所述双文件系统用于提供系统自恢复自诊断功能。

10.一种智能电网配电房监控管理方法，其特征在于：包括以下步骤，

采用有线和/或无线的组网方式实时采集电网中配电设备的运行及环境参数；

采用有线和/或无线的组网方式采集电网中企业用电线路上的电力参数；

根据采集的所述运行及环境参数对所述配电设备进行远程监控管理；同时根据采集的所述运行及环境参数和采集的所述电力参数对企业的用电进行监控管理。