10kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)分析與實(shí)現(xiàn)

10kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)分析與實(shí)現(xiàn)

安科瑞王璐月 acrel66

 摘要:在整個(gè)電能管理系統(tǒng)中,配電室綜合監(jiān)控占據(jù)著重要的位置。現(xiàn)階段,配電室通常均運(yùn)用、定時(shí)巡查制度,此方式不僅需要投入諸多的物力與人力,同時(shí)也不能實(shí)時(shí)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(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)此,主要對(duì)10kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)進(jìn)行了探討。

 關(guān)鍵詞:配電室;監(jiān)測(cè)管理平臺(tái);關(guān)鍵技術(shù)

 0引言

 10kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)對(duì)分布在不同位置的動(dòng)力設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備和安保設(shè)備進(jìn)行遙測(cè)、遙信采集,對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,同時(shí)就相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展開記錄與處理,時(shí)間向相關(guān)人員發(fā)出通知,便于及時(shí)處理各種異常事件或險(xiǎn)情,實(shí)現(xiàn)配電室、少人值班、高效管理的目的。

 1 10kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

 1.1站端設(shè)備集成系統(tǒng)

 為滿足配電室各設(shè)備各種信息的共享要求,建立動(dòng)環(huán)系統(tǒng)勢(shì)在必行。動(dòng)環(huán)系統(tǒng)主要包括設(shè)備的集成和軟件的集成,從而促進(jìn)管理效率有效提升,*大化控制運(yùn)行成本,避免多個(gè)系統(tǒng)分散維護(hù)、管理不便的弊端。通過(guò)動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的建立,使整個(gè)配電室形成一個(gè)完整的體系。

 1.1.1設(shè)備集成

 (1)溫濕度傳感器。實(shí)現(xiàn)對(duì)站房?jī)?nèi)溫度、濕度的監(jiān)測(cè)功能。①溫濕度監(jiān)測(cè)傳感器借助RS485數(shù)字信號(hào)通訊上傳溫濕度數(shù),通信協(xié)議為Modbus;②實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電房?jī)?nèi)溫度濕度值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),溫濕度傳感器與動(dòng)環(huán)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)采用有線傳輸方式。

 (2)氣體傳感器。實(shí)現(xiàn)對(duì)配電站內(nèi)濃度值和氧氣含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。①實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電房?jī)?nèi)(SF6)氣體濃度值、氧氣含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),氣體傳感器與動(dòng)環(huán)系統(tǒng)之間采用有線傳輸方式;②隨主機(jī)配置安裝掛件,可方便固定于配電房墻面。

 (3)煙霧傳感器。實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)配電站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧狀況,并發(fā)出聲音等告警信號(hào)功能。①通過(guò)煙霧探測(cè)器,監(jiān)測(cè)站房、電箱內(nèi)煙霧狀況,并發(fā)出報(bào)警信號(hào);②煙霧傳感器通過(guò)有線節(jié)點(diǎn)方式,接入系統(tǒng);③當(dāng)附近環(huán)境的煙霧濃度降至小于報(bào)警值時(shí),探測(cè)器的工作狀態(tài)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常;④具有電源指示燈、運(yùn)行燈,可直觀觀察設(shè)備的上電、運(yùn)行的狀態(tài)。⑤隨主機(jī)配置安裝掛件。

 (4)水浸傳感器。實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)配電站水浸狀態(tài)。可根據(jù)運(yùn)維需求,按不同高度的水浸傳感器,以實(shí)現(xiàn)水浸預(yù)警和水浸停電等功能。①實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)配電房水浸狀態(tài);②水浸傳感器通過(guò)有線節(jié)點(diǎn)信號(hào),接入系統(tǒng);③有電源指示燈、運(yùn)行燈,可直觀觀察設(shè)備的上電、運(yùn)行的狀態(tài);④隨主機(jī)配置安裝掛件,可方便固定于配電房墻面。

 (5)調(diào)溫除濕設(shè)備。實(shí)現(xiàn)配電站內(nèi)溫濕度的控制功能。①具備手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能,手動(dòng)和自動(dòng)控制功能,兩者相互獨(dú)立;②具有掉電自恢復(fù)功能,具備濕度數(shù)碼管顯示功能。

 (6)視頻監(jiān)控單元。網(wǎng)絡(luò)高速球型攝像機(jī)或網(wǎng)絡(luò)固定攝像機(jī):實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景可視化的基本功能,具備遠(yuǎn)程控制視頻功能,支持報(bào)警信號(hào)(環(huán)境、安防、設(shè)備狀態(tài))及視頻預(yù)置位的聯(lián)動(dòng),可以和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保持聯(lián)動(dòng),立足于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的告警或預(yù)警區(qū)域,對(duì)特定區(qū)域情況進(jìn)行查看,為人工確認(rèn)提供方便,可實(shí)現(xiàn)與安防設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng);可實(shí)現(xiàn)與設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和操作展開錄像和拍照,以便于運(yùn)維人員在對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷時(shí)有據(jù)可循。

 (7)門狀態(tài)傳感器。實(shí)現(xiàn)采集門開啟、關(guān)閉的狀態(tài)信息的功能。①門狀態(tài)傳感器通過(guò)有線節(jié)點(diǎn)信號(hào),將配電房門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)信號(hào)上傳至采集系統(tǒng)的功能;②選擇帶有觸點(diǎn)的機(jī)械式限位開關(guān)或帶極性的磁開關(guān)的傳感器;③門狀態(tài)傳感器采用無(wú)源設(shè)計(jì),無(wú)需鋪設(shè)電源線或者外接電源。

 (8)開關(guān)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(shù)在線監(jiān)測(cè)各種柜體局部放電狀態(tài),記錄各種柜詳細(xì)歷史數(shù)據(jù);②裝置分類:依據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)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(hù)罩的防護(hù)等級(jí)為IP65;④傳感器裝置結(jié)構(gòu)合理、方便安裝、方便檢修接地使用。

 1.1.2軟件集成

 數(shù)據(jù)管理和高級(jí)應(yīng)用功能,以一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、事件處理和通知、內(nèi)部運(yùn)算和歷史數(shù)據(jù)存檔;各級(jí)操作員對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視和操作。

 圖1為技術(shù)拓?fù)鋱D。

 圖1技術(shù)拓?fù)鋱D

 1.2SAAS版IT執(zhí)行

 因項(xiàng)目硬件均實(shí)地部署,而演示、調(diào)閱、管理在遠(yuǎn)程辦公室,該項(xiàng)目的軟件運(yùn)行端(邊緣側(cè))就地部署,軟件總控部分須運(yùn)行在電信機(jī)房(云側(cè))。

 “云側(cè)"協(xié)同“邊緣側(cè)",“邊緣側(cè)"協(xié)同就地傳感與聯(lián)控“端設(shè)備",形成“端-邊-云"的基礎(chǔ)構(gòu)架。當(dāng)部署N個(gè)邊緣側(cè)時(shí),云端軟件事實(shí)上須升級(jí)為SAAS版本軟件。

 一個(gè)客戶擁有一個(gè)或多個(gè)動(dòng)環(huán)現(xiàn)場(chǎng),在SAAS版本軟件中,分配一個(gè)賬號(hào)給該客戶,類似賬號(hào)也稱為“租戶"。按當(dāng)前業(yè)務(wù)形態(tài)現(xiàn)狀,此階段的SAAS版本軟件初定按容納1000個(gè)租戶“動(dòng)環(huán)站點(diǎn)"的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行(如圖2所示)

 圖2SAAS版本軟件

 2 關(guān)鍵技術(shù)

 2.1MQTT消息傳輸技術(shù)

 消息傳輸采用MQTT(消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議,詳見(jiàn)圖3),其具有能用有限的寬帶以及極少的代碼,為連接遠(yuǎn)程提供更具可靠性和實(shí)時(shí)性的消息服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)。

 圖3MQTT消息傳輸技術(shù)

MQ遙測(cè)傳輸(MQTT)是輕量級(jí)以代理的發(fā)布/訂閱為基礎(chǔ)的消息傳輸協(xié)議,在設(shè)計(jì)中秉持易實(shí)現(xiàn)、輕量、簡(jiǎn)單、開放的原則。此特點(diǎn)決定了其在受限環(huán)境中適合運(yùn)用。因?yàn)槠鋵儆谝环N低寬帶、低開銷占用的即時(shí)通訊協(xié)議,因此其在移動(dòng)應(yīng)用、小型設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等方面應(yīng)用十分廣泛。

 MQTT協(xié)議為不可靠、低寬帶的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳感器以及控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)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(duì)多的消息發(fā)布,將應(yīng)用程序耦合解除。此點(diǎn)與XMPP很相似,但MQTT的信息冗余更小,其原因是XMPP在數(shù)據(jù)傳遞中采用的是XML格式文本。

 (2)傳輸負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息。

 (3)運(yùn)用TCP/IP提供網(wǎng)絡(luò)連接。常用的MQTT是以TCP連接為基礎(chǔ)推送數(shù)據(jù),但同樣有以UDP為基礎(chǔ)的版本,被稱之為MQTT-SN。兩種版本因?yàn)檫B接方式有所區(qū)別,優(yōu)缺點(diǎn)也不一樣。

 (4)有3種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量:①“至多一次",借助底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)布消息。會(huì)有消息重復(fù)或丟失的問(wèn)題出現(xiàn)。此級(jí)別可以在下述情況中運(yùn)用:環(huán)境傳感器數(shù)據(jù),丟失一次讀記錄關(guān)系不大,其原因是不久之后還會(huì)再發(fā)送一次。此方式主要是普通的APP的推送,如果智能設(shè)備在推送消息的過(guò)程中沒(méi)有聯(lián)網(wǎng),沒(méi)有收到推送的消息,重新聯(lián)網(wǎng)也無(wú)法接收到了。②“至少一次",保證消息達(dá)到,但可能出現(xiàn)消息重復(fù)的現(xiàn)象。③“只有一次",保證消息到達(dá)一次。在部分具有嚴(yán)格要求的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中,可以對(duì)這一級(jí)別進(jìn)行運(yùn)用。在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中,消息丟失或重復(fù)造成結(jié)果有誤。此類*高質(zhì)量的消息發(fā)布服務(wù)還可以在即時(shí)通訊類的APP推送中使用,保證用戶可以接收到,同時(shí)只能接收一次。

 (5)小型傳輸,成本較低(固定長(zhǎng)度的頭部是2字節(jié)),協(xié)議交換*小化,以促使網(wǎng)絡(luò)流量降低。這就是說(shuō)它“在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,服務(wù)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(shè)備的元代以及運(yùn)算能力均不強(qiáng),因此在傳遞消息中十分適合運(yùn)用此類協(xié)議。

 (6)使用LastWill以及Testament特性通知相關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。

 LastWill:也就是遺言機(jī)制,在對(duì)同主題下的其他設(shè)備發(fā)出通知,發(fā)送設(shè)備已斷開了連接。

 Testament:也就是遺囑機(jī)制,功能和LastWill相似。

 2.2Web應(yīng)用軟件組合技術(shù)

 “LAMP包"的腳本組件中涉及了CGIweb接口。基于此技術(shù),網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的用戶可以在服務(wù)器上執(zhí)行一個(gè)程序,同時(shí)與接受靜態(tài)的內(nèi)容一樣對(duì)動(dòng)態(tài)的內(nèi)容予以接受。程序員借助腳本語(yǔ)言對(duì)這些程序進(jìn)行創(chuàng)建,其原因是其可以對(duì)文本流進(jìn)行有效操作,甚至當(dāng)這些文本流并不是從程序自身而來(lái)時(shí)也一樣。正因如此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員經(jīng)常將這些腳本語(yǔ)言叫作膠水語(yǔ)言。

 2.3RESTful架構(gòu)

 RESTful架構(gòu)的核心規(guī)范與約束:統(tǒng)一接口分為4個(gè)子約束:①每個(gè)資源都擁有一個(gè)資源標(biāo)識(shí),所有資源的資源標(biāo)識(shí)可以用來(lái)地標(biāo)明該資源;②消息的自描述性;③資源的自描述性;④HATEOASHypermediaAsTheEngineOfApplicationState(超媒體作為應(yīng)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(jī)、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺(tái)球機(jī)、槍機(jī))、環(huán)境監(jiān)測(cè)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(jī)、風(fēng)機(jī)、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(cè)器)。

 3.2應(yīng)用場(chǎng)所

 適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

 3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 3.4系統(tǒng)功能

 3.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

 能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室環(huán)境參數(shù)信息,實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

 3.4.2數(shù)據(jù)查詢

 在人機(jī)界面中,可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

 3.4.3曲線查詢

 可以直接查看各電參量曲線。

 3.4.4運(yùn)行報(bào)表

 查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。

 3.4.5實(shí)時(shí)告警

 具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、有害氣體、設(shè)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?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

 3.4.7用戶權(quán)限管理

 設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

 3.4.8網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

 支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

 3.4.9功能

 可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。