安科(kē)瑞 陳(chén)聰

摘要：利(lì)用(yòng)電能(néng)采(cǎi)集模(mó)塊和(hé)環境(jìng)參數(shù)傳感(gǎn)器，通過無綫通(tōng)信網(wǎng)絡，組建配(pèi)電(diàn)房無綫監控(kòng)終(zhōng)端(duān)係統，采(cǎi)集和傳輸配電變(biàn)壓(yā)器(qì)總輸出電壓和(hé)電流(liú)，功率因(yīn)素(sù)，有(yǒu)功無(wú)功(gōng)電度，配(pèi)電(diàn)房(fáng)各路(lù)低壓出(chū)綫的電流(liú)，配(pèi)電(diàn)房溫(wēn)度和濕度，門(mén)禁狀態等數據(jù)，實(shí)現配(pèi)電(diàn)房(fáng)運行(háng)的(dí)實時監控，提(tí)高配(pèi)網管理(lǐ)的自(zì)動(dòng)化和信息化水平。

關(guān)鍵(jiàn)詞：配(pèi)電房(fáng)；無綫(xiàn)監控(kòng)

1. 配電(diàn)房設備運(yùn)行(háng)參(cān)數采(cǎi)集

配電(diàn)變壓器(qì)(以下(xià)簡稱配變(biàn))是配電房(fáng)內(nèi)的核(hé)心設備,對配變二次則電壓(yā),三(sān)相(xiāng)電(diàn)流,功率因(yīn)素,用功(gōng)無功電度等(děng)進行實時采(cǎi)集(jí)和(hé)分(fēn)析,能(néng)夠及時掌握(wò)其(qí)運(yùn)行負載(zǎi)情況和三相不平衡情況(kuàng),及時發現(xiàn)異常狀態。

公用(yòng)配電房的供電(diàn)對象(xiàng)一般包含多(duō)個用(yòng)戶(hù),分(fēn)散於(yú)不(bù)同方(fāng)向(xiàng)的區域(yù)。配電房(fáng)內設(shè)置有低壓出(chū)綫(xiàn)櫃(guì),分接出多條(tiáo)低(dī)壓出綫,向(xiàng)多(duō)個方向供(gōng)電(diàn)。由(yóu)於用(yòng)戶(hù)性質(zhì)和(hé)變(biàn)化多(duō)樣,各條出綫的負(fù)荷情(qíng)況經常(cháng)發(fā)生(shēng)變(biàn)化,往(wǎng)往(wǎng)出現配變未超(chāo)載(zǎi),但(dàn)一條出(chū)綫超載(zǎi),或者一(yī)條出綫中某(mǒu)一相(xiāng)中重負荷等(děng)不(bù)良情況出現(xiàn)。因(yīn)此(cǐ)各路(lù)低壓出綫的三(sān)相電(diàn)流(liú)也納入到(dào)監控(kòng)範圍(wéi)。

圖(tú)1監(jiān)控終端(duān)網絡結構(gòu)圖

對(duì)配變電能(néng)參(cān)數采集通(tōng)過(guò)力(lì)創的EDA9033E三相電參數(shù)采集(jí)模(mó)塊(kuài)完成。EDA9033E能(néng)夠準(zhǔn)確(què)測(cè)量三(sān)相四綫(xiàn)製(zhì)交流電(diàn)路中的三(sān)相(xiāng)電壓，三相(xiāng)電(diàn)流(liú)，功(gōng)率因(yīn)素(sù)，有(yǒu)功無功電度(dù)等多項參數(shù)。而多(duō)路(lù)低壓出(chū)綫的(dí)電流將(jiāng)通過力(lì)創(chuàng)EDA9015A電流(liú)測量模塊(kuài)采(cǎi)集,該模塊最(zuì)大能(néng)夠(gòu)采集(jí)12路電流輸入(rù),能(néng)夠(gòu)滿足多(duō)路低壓出(chū)綫電流(liú)檢測(cè)的需求(qiú)。

EDA9033E和EDA9015A均(jūn)使用RS485或RS232總(zǒng)綫通信,支持(chí)ASCII碼,十六(liù)進製(zhì)和(hé)Modbus協(xié)議,通(tōng)信方(fāng)式(shì)統一,兩個采(cǎi)集模塊能(néng)夠掛(guà)在(zài)同一(yī)條通信總綫上,通(tōng)過(guò)不(bù)同的(dí)地址(zhǐ)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

2.配電房環境(jìng)參數采(cǎi)集

配電房的(dí)環境參數(shù),包括溫度(dù)，濕(shī)度等對配(pèi)變的運行(háng)有(yǒu)著(zhuó)一定影響。通(tōng)過安(ān)裝(zhuāng)溫濕度傳感(gǎn)器,能(néng)夠使運(yùn)行(háng)單(dān)位(wèi)同時間了解配(pèi)電(diàn)房環境,保(bǎo)障設備安全(quán)運行。在鄉鎮地(dì)區,部(bù)分配電房位(wèi)置往(wǎng)往較為偏僻,存(cún)在(zài)電力設(shè)備被盜和人(rén)為(wéi)損壞的(dí)危(wēi)險(xiǎn),因此在配電(diàn)房(fáng)需設置(zhì)門禁檢測裝(zhuāng)置(zhì),當(dāng)有(yǒu)非法闖入時(shí)能及(jí)時通知(zhī)管(guǎn)理單位(wèi),降低損失(shī)。

配電房(fáng)溫濕(shī)度傳感器的(dí)核(hé)心部(bù)分(fēn)采用SENSIRION的SHT1溫濕度(dù)傳感單元,該(gāi)單元整合(hé)傳感原件(jiàn)和信號處理(lǐ)器(qì),結構(gòu)簡單，穩定性好,輸出(chū)標(biāo)準(zhǔn)的數字信號(hào),支持(chí)串(chuàn)行(háng)通信(xìn)。門(mén)禁檢測(cè)采用(yòng)磁(cí)式(shì)門(mén)禁檢測裝(zhuāng)置，通(tōng)過(guò)開合時(shí)改變(biàn)高(gāo)低(dī)電(diàn)阻(zǔ)值實現門狀(zhuàng)態監(jiān)測。

圖(tú)2配電(diàn)房終(zhōng)端(duān)監控係統(tǒng)工作(zuò)流(liú)程

圖(tú)3配(pèi)電房實(shí)時(shí)監控數據

3.通信網絡(luò)

配(pèi)電房監控(kòng)終端係(xì)統有(yǒu)兩(liǎng)個(gè)通信網絡(luò),其一是傳感網(wǎng)絡,負責(zé)連接各(gè)傳感器(qì)，收集，傳(chuán)輸和(hé)處理(lǐ)傳(chuán)感器信息。其二(èr)是數據傳輸網絡,負責與外(wài)部網(wǎng)絡連接,和遠方服務器進(jìn)行(háng)數據交換。

由於EDA9033，EDA9015，SHT1傳(chuán)感器均(jūn)支持(chí)串行通(tōng)信，傳(chuán)感(gǎn)網絡采用(yòng)RS485通信網絡。RS485采用差分傳輸,抗幹擾能力(lì)強,布綫(xiàn)簡(jiǎn)單(dān),可掛載(zǎi)多(duō)個個(gè)設備,便(biàn)於傳感器的(dí)擴(kuò)展。

數(shù)據傳輸網(wǎng)絡的選(xuǎn)擇(zé)有多(duō)種(zhǒng)可(kě)用(yòng)方案(àn)。對於變(biàn)電站來(lái)說,數(shù)據傳(chuán)輸(shū)采用的光纖(xiān)網絡(luò),具(jù)有高速,實時性好的(dí)特(tè)點(diǎn),但需(xū)要鋪設專用通信通道,建(jiàn)造(zào)難(nán)度大,造價高(gāo)。由於(yú)配電(diàn)房點多(duō)分(fēn)散(sàn),而且(qiě)舊有(yǒu)配電房很多不(bù)具(jù)備鋪(pū)設光纖的條(tiáo)件(jiàn),光(guāng)纖網(wǎng)絡不(bù)能(néng)很好地適用於配電房監控(kòng)改造。現時,移動無(wú)綫通信(xìn)網(wǎng)絡發展(zhǎn)已(yǐ)經(jīng)十分(fēn)成熟(shú),覆蓋麵廣,GPRS通信(xìn)最高能夠(gòu)實(shí)現114kbps的傳輸速(sù)率(shuài),由於配電(diàn)房(fáng)監(jiān)控(kòng)數據(jù)量少,GPRS可以(yǐ)滿(mǎn)足(zú)監(jiān)控數(shù)據的傳(chuán)輸需(xū)求。采用無(wú)綫(xiàn)通(tōng)信(xìn)具有靈活(huó)組(zǔ)網，建設難度(dù)和建造(zào)成本(běn)低(dī)的優點(diǎn),是配電房(fáng)監控改(gǎi)造的(dí)網絡(luò)形式。GPRS通(tōng)信和數據傳(chuán)輸(shū)選(xuǎn)用了平升DATA-6106工業級GPRS通信(xìn)模(mó)塊(kuài),支持串行通(tōng)信,便於(yú)與(yǔ)傳(chuán)感網絡(luò)連接。

4.監控終(zhōng)端(duān)係統組(zǔ)成和安裝(zhuāng)

監(jiān)控網(wǎng)絡采(cǎi)用(yòng)總綫式(shì)拓(tuò)撲(pū)結構,把(bǎ)配(pèi)電房(fáng)內各個模(mó)塊(kuài)和傳感器(qì)利用RS485總(zǒng)綫相連接。傳感(gǎn)網絡結構如(rú)圖1所(suǒ)示。

現(xiàn)場安裝時(shí),終端係(xì)統將分為三個(gè)主(zhǔ)要部分(fēn):

(1)電能(néng)采(cǎi)集條(tiáo):EDA9033E和(hé)EDA9015A兩模塊(kuài)安(ān)裝在一(yī)條U型(xíng)導(dǎo)軌中,並(bìng)在(zài)導(dǎo)軌上安(ān)裝(zhuāng)三(sān)相開(kāi)關(guān),接綫端子(zǐ)和AC-DC電源(yuán)適(shì)配器。該采(cǎi)集條安(ān)裝(zhuāng)到低壓出綫櫃中。並(bìng)在(zài)低壓(yā)進綫(xiàn)櫃和低壓出綫櫃的(dí)二次則(zé)端(duān)子(zǐ)中(zhōng)引(yǐn)出電流互(hù)感(gǎn)器(CT)信(xìn)號(hào)到兩(liǎng)模(mó)塊(kuài),采集(jí)配變總(zǒng)電流(liú)和各路低(dī)壓(yā)出綫電(diàn)流,從(cóng)低壓母(mǔ)綫(xiàn)引出(chū)三相(xiāng)電壓連(lián)接到三相開關(guān),並通過開關連接至(zhì)EDA9033E和(hé)AC-DC電(diàn)源適配器,用於配變電壓采(cǎi)集和為其(qí)他模塊提(tí)供(gōng)工作電源(yuán)。

(2)控製箱:該(gāi)部分把DATA-6106通(tōng)信模塊(kuài),中央微處(chǔ)理器,I/O模(mó)塊(kuài),後備電(diàn)池整(zhěng)合到一個(gè)設備箱(xiāng)中,安裝到配(pèi)電房(fáng)牆(qiáng)壁上。該(gāi)部(bù)分(fēn)使(shǐ)用一對(duì)電源綫和(hé)一對(duì)通信綫與電(diàn)能(néng)采集(jí)部分相連接(jiē),獲(huò)取(qǔ)工(gōng)作電源和采集電能數(shù)據(jù)。

(3)門(mén)禁(jīn)和溫濕(shī)度傳感器模塊:門禁(jīn)安裝到(dào)配電房門上方,溫(wēn)濕(shī)度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)根據電房環(huán)境安(ān)裝(zhuāng),為便於接綫(xiàn),可以安裝在控(kòng)製箱附近。

5.係統運行

終(zhōng)端(duān)監(jiān)控(kòng)係統(tǒng)的工作基本(běn)流(liú)程為建(jiàn)立TCP網(wǎng)絡連(lián)接(jiē)3,采集傳(chuán)感(gǎn)器數(shù)據(jù),處理數據,發(fā)送(sòng)數(shù)據(jù),工作(zuò)流(liú)程(chéng)圖(tú)如(rú)圖(tú)2所示。

通過數(shù)據服務器(qì)和客戶端軟件(jiàn)就能觀(guān)察到(dào)配(pèi)電(diàn)房的(dí)實(shí)時數據(jù)，如圖3所(suǒ)示(shì)。

6.安(ān)科瑞配(pèi)電室環(huán)境監(jiān)控係(xì)統(tǒng)的介紹與(yǔ)選型

6.1概(gài)述

配電(diàn)室綜合監控係統包括(kuò)智能監控係(xì)統(tǒng)屏，通訊(xùn)管理機(jī)，UPS電源，視(shì)頻監(jiān)控子(zǐ)係統（雲台球機(jī)，槍機(jī)），環境監(jiān)測子係統（溫度(dù)，濕度(dù)，水浸，煙(yān)感），控(kòng)製子係(xì)統(tǒng)（燈(dēng)光，空調，除濕機(jī)，風機，水泵），門(mén)禁(jīn)監控(kòng)子係統(tǒng)（讀(dú)卡器，開(kāi)門(mén)按(àn)鈕，磁(cí)力鎖），安(ān)防(fáng)監(jiān)控子(zǐ)係(xì)統（雙(shuāng)鑒檢測器）。

6.2係統結構

6.3係統功(gōng)能(néng)

6.3.1實(shí)時監(jiān)測

能(néng)夠顯示配電(diàn)室設(shè)備的運行(háng)狀(zhuàng)態，實時(shí)監測(cè)配電室環境(jìng)參(cān)數信息，實時顯(xiǎn)示有(yǒu)關(guān)故障，告(gào)警等信(xìn)息(xī)。

6.3.2數(shù)據查(chá)詢(xún)

在人機(jī)界(jiè)麵中(zhōng)，可(kě)以直接(jiē)查(chá)看(kàn)配(pèi)電(diàn)室中(zhōng)各個(gè)設備(bèi)的運(yùn)行數據。

6.3.3曲綫查詢

可(kě)以直(zhí)接(jiē)查(chá)看(kàn)各電參(cān)量曲(qū)綫。

6.3.4運行報表(biǎo)

查詢(xún)配電室內(nèi)設(shè)備(bèi)的(dí)運(yùn)行(háng)數據(jù)報(bào)表(biǎo)。

6.3.5實(shí)時告警

具(jù)有(yǒu)實時(shí)告警功能，係(xì)統能夠(gòu)對配(pèi)電室(shì)溫度，濕度(dù)，有(yǒu)害(hài)氣體，設(shè)備故(gù)障或通信(xìn)故障等事(shì)件發出(chū)告(gào)警(jǐng)。

6.3.6歷史事(shì)件(jiàn)查(chá)詢

能夠(gòu)對產生的所有事(shì)件記(jì)錄(lù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管(guǎn)理(lǐ)，方便用(yòng)戶對(duì)係(xì)統(tǒng)事件(jiàn)和進行(háng)歷史(shǐ)追溯(sù)，查(chá)詢統計(jì)，事故分析。 

6.3.7用戶(hù)權限管理

設置了用戶權(quán)限管理功能(néng)，可(kě)以定(dìng)義(yì)不同級(jí)別(bié)用戶的(dí)登錄名，密(mì)碼及操作權(quán)限。

6.3.8網絡拓撲(pū)圖

支持實(shí)時(shí)監(jiān)視並(bìng)診斷(duàn)各(gè)設備(bèi)的(dí)通(tōng)訊狀態，能夠(gòu)完(wán)整的顯示(shì)整個(gè)係(xì)統網絡(luò)結(jié)構(gòu)。

6.3.9遙控功(gōng)能(néng)

可以(yǐ)對整個(gè)配電係統範圍內的設備進(jìn)行(háng)遠(yuǎn)程遙(yáo)控(kòng)操(cāo)作。

6.4係(xì)統(tǒng)硬件配置(zhì)

7.結論

通(tōng)過先進的電(diàn)能采(cǎi)集(jí)模塊(kuài)，傳(chuán)感器和(hé)無綫通信技術(shù),製成的(dí)配電房(fáng)運(yùn)行(háng)參數(shù)和環參數(shù)監控終端係統(tǒng),實現(xiàn)了(liǎo)配電房的實時監控。該係(xì)統能有助(zhù)於(yú)供電企(qǐ)業提高(gāo)配(pèi)網監(jiān)控自動(dòng)化水平,為配(pèi)網(wǎng)的運行管(guǎn)理,電(diàn)網(wǎng)規劃提(tí)供(gōng)實時(shí)有(yǒu)效(xiào)的(dí)數(shù)據(jù),利於(yú)供電(diàn)企業(yè)的精益化，信息化管理水平的不(bù)斷提(tí)高。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)：

1. 任工昌,苗(miáo)新強,黃龍雲.基於GPRS的(dí)配(pèi)電網(wǎng)自動化監控係統研究[J].機(jī)械設(shè)計與(yǔ)製(zhì)造(zào),2009(4).

2. 李(lǐ)春(chūn)璐,施華(huá)峰,馬(mǎ)躍強等(děng).基於GPRS的無綫監控係(xì)統(tǒng)的(dí)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技(jì)術,2012(4).

3. 馮誌(zhì)堅.配電房無(wú)綫(xiàn)監終(zhōng)端(duān)係統(tǒng)的設計和實現.

[4]企業微(wēi)電(diàn)網設(shè)計與應用手(shǒu)冊2022.05版(bǎn).