變配電安全智能監控系統分析應用

1、 系統概述

在當今信息網絡科技高速發展時代，充分利用信息化技術改造傳統電網為智能電網是一項核心內容。在電能生產、高壓傳輸、中繼變電站等環節的遙測、遠動等智能化技術已經普及。但大多數電網末端的終端配電站卻沒有實施智能安全監控系統，而這些節點大量地分布在城市、工廠、交通、農業生產等領域，其運行狀態是否正常直接關系到終端用戶的用電安全，也會影響整個電網的穩定供電。因此，對末端變配電站進行有效地實施和應用變配電智能安全監控，是解決智能電網建設末端站點的關鍵所在。

2、需求分析

變配電安全智能監控系統采用智能化手段對配電房的電力、環境和安防、消防指標進行全實時監控，及時、準確地發現各種故障信息，并以短信、語音、聲光、郵件等多種方式發布報警，促使管理人員快速作出處理決策，避免造成更大的損失。

變配電智能安全監控系統要素包括：

2.1 電力系統

v 高壓微機機電保護器

v 變壓器

v 輸出回路

2.2 環境系統

v SF6濃度

v 溫濕度

v 空調

v 風機

v 水位

v 漏水

v 水泵

v 除濕機

2.3 安防監控

v 紅外入侵

v 門禁

v 視頻安防

v 煙感

3、系統所實現目標

v 管理革命：實現設備維護管理體制的重大改變，形成集中維護、統一管理和自動考核的配電房運維管理機制。

v 降低成本：采用變配電智能監控系統，可大大節約管理維護人員，達到提高效率、降低成本的作用。

v 快速反應：實現各類告警信息的實時傳遞，正確定位故障點，確定故障解決方案，摒棄低效的人工現場巡查方式，第一時間掌握故障信息，及時作出反應。

v 主動管理：實現采樣數據的連續性、真實性、可存儲性，并據此進行科學、主動的管理，徹底改變被動的人工維護模式，做到責任明確、事件可追溯。

v 開放平臺：平臺向下可集成現場級智能設備，如UPS、蓄電池、輸入/出配電柜、智能列頭柜、PDU、空開、防雷器、空調、溫濕度、漏水、視頻、門禁、防盜報警、氣滅等設備數據；向上可提供WebService/SDK協議接口供其他平臺集成。

4、系統設計依據

《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）

《電子信息系統機房施工及驗收規范》（GB 50462-2008）

《計算機場地通用規范》（GB/T2887-2011）

《工業企業通信接地設計規范》（GBJ79-85）

《安全防范工程技術規范》（GB 50348-2004）

《供配電系統設計規范》(GB 50052-2009)

《低壓配電設計規范》(GB 50054-2011)

《出入口控制系統工程設計規范》（GB50396-2007）

《智能建筑設計標準》（GB 50314-2015）

《通用用電設備配電設計規范》(GB 50055-2011)

《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010

《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2012

5、系統架構分析

5.1物理架構

5.2組成原理

變配電安全智能監控系統采用分布式體系架構，主要由采集層、協議層、網絡層和應用層組成。

v 采集層

由現場設備和嵌入式網關組成的控制級網絡系統，現場設備泛指具有智能通信端口的設備，如微機機電保護器、SF6濃度檢測儀、UPS、空調、電量儀、溫濕度儀、漏電監測儀、漏水監測儀、水位儀等；嵌入式網關通過智能端口接入各種現場設備，實現運維信息的初次集成，現場設備與網關之間支持ZigBee無線通信。嵌入式網關內置Web服務器，支持DHCP動態IP獲取功能，能向指定IP的Server發起主動連接；網關具備強大的動態協議解析能力，能將不同設備的通信協議封裝為TCP規范，并提供內置Web和WebService接口，方便與后臺軟件實現集成。

v 傳輸層

傳輸層是控制級網絡與應用管理層之間的通信橋梁，它將采集層數據通過交換和路由傳遞給后臺，網絡支持有線和無線解決方案，包括專網/DDN/ADSL/GPRS/3G/4G等形式。

v 管理層

管理層是應用軟件的硬件支撐平臺，由一系列IT設備組成，如應用服務器、數據服務器、3D服務器、客戶端電腦、輸出設備、語音服務器、短信服務器等。

v 應用層

即整個變配電安全智能監控系統的應用軟件平臺，是在數據集成基礎上的各類應用總稱，如數據展示、統計分析、報警發布、控制管理、報表管理、3D動畫、移動訪問等，軟件支持跨平臺運行，支持移動客戶端。

6、系統特點

6.1可靠性

v 硬件設備采用高可靠工業級器件，可在-45℃----+70℃溫度、5%----95%濕度環境下正常工作

v 整個系統符合7*24小時關鍵運行系統要求，智能網關平均無故障運行時間（MTBF）大于20萬小時

v 硬件采用物理隔離、屏蔽及ESD保護技術，具備較強的抗干擾和浪涌保護能力

v 采用硬件和軟件看門狗（WatchDog）技術，系統具備自我恢復功能

v 支持雙機熱備冗余技術，能自動切換主備角色，確保系統安全運行

v 采用容錯技術、加密技術以及權限管理技術，確保信息始終處于安全可控范圍

6.2兼容性

v 采集層協議兼容性：采用動態協議技術，支持同一物理層上不同設備之間的通信兼容

v 應用層協議兼容性：支持OPC數據交換協議，應用層部署獨立的OPC客戶端網關，可與各種協議的OPC Server進行數據交換（如BACnet/KNX/Lonworks/SNMP/Modbus等）

v 平臺兼容性：支持跨平臺運行，可在Windows/Android/Linux平臺上運行，無需代碼移植

v 系統開放性：提供開放的SDK和WebService接口，支持與第三方產品無縫集成

6.3實時性

v 采用高性能嵌入式單片機系統，智能網關具備強大的本地處理能力

v 采用C++開發高效率嵌入式Web服務器，減少系統資源依賴，充分發揮硬件平臺優勢，支持多任務、多線程技術，極大地提高了運行效率

v 應用層采用面向SOA的技術架構，支持分布計算環境，組件可部署于不同的服務器上，最大限度發揮各自性能

6.4可維護性

v 采用動態協議技術，新增設備只需擴充協議庫即可完成與原有系統整合，無需改動主控軟件

v 項目文件采用XML架構，方便移植、修改、擴充和備份

v 圖形界面、三維視圖、數據視圖三者互相分離，展示界面的修改不影響數據視圖，用戶可自行設計個性化圖形界面

v 柔性組態能力，為用戶開放大量的資源，如項目管理、圖形工具、報表設計、系統配置等，用戶可靈活進行組態設計，生成符合要求的個性化應用

（文章作者：河南影響力電子科技有限公司 李勇軍）