安科瑞 陳聰

摘要：設(shè)計(jì)基于當(dāng)前Web應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中流行的5層架構(gòu)B/S模式，提出了配電室電能質(zhì)量監(jiān)測軟件的總體設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法，規(guī)范報(bào)警信息和提升報(bào)警效率的方案。

關(guān)鍵詞：配電工程，監(jiān)測，報(bào)警，配電監(jiān)控。

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，當(dāng)前企業(yè)對電力依賴性逐漸增強(qiáng)，企業(yè)對電能質(zhì)量的要求也越來越高。為保證有良好的電能質(zhì)量，現(xiàn)使用網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一套配電室監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前國內(nèi)有些系統(tǒng)通過采取監(jiān)控信息“定值式”管理、屏蔽干擾信息、消除常亮光字牌、采用遠(yuǎn)程工作站驗(yàn)收監(jiān)控信息等綜合措施來實(shí)現(xiàn)對配電室的監(jiān)控。但這些方案通常僅具有監(jiān)控功能，而無法對異常情況進(jìn)行分析與處理。另外，很多系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理，報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)和報(bào)警方式等方面也存在一些問題[1-7]。為解決上述問題，本文提出一種基于Web的配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。

1 電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)

本文設(shè)計(jì)的是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)。多功能儀表能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的無功、負(fù)序分量及諧波進(jìn)行監(jiān)測和分析，并且還能將每個(gè)電能質(zhì)量參數(shù)的檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較。在電能質(zhì)量參數(shù)的檢測結(jié)果越限報(bào)警，同時(shí)通過光電隔離后驅(qū)動(dòng)繼電器，保護(hù)電網(wǎng)中的設(shè)備。此外，本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)采用Web技術(shù)將監(jiān)測分析系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了對不同配電室的電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中，電能質(zhì)量信息發(fā)布的模式采用了當(dāng)前流行的Web應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中5層架構(gòu)B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式。配電室以Web瀏覽器作為運(yùn)行平臺(tái)，所有開發(fā)、升級(jí)和維護(hù)都集中在服務(wù)器端，這樣可以為以后系統(tǒng)維護(hù)提供方便。基于B/S模式的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，可以允許客戶在計(jì)算機(jī)上不安裝任何軟件，僅通過互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)對配電室的監(jiān)控功能。

配電室監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)測多條線路的電能質(zhì)量參數(shù)。由于本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)使用模塊化結(jié)構(gòu)，可移植性強(qiáng)，也為以后接口擴(kuò)展提供便利。遵照“面向?qū)ο蠛头謱臃植?rdquo;的原則，分布式多通道電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)統(tǒng)硬件分為5層結(jié)構(gòu)：展現(xiàn)層、服務(wù)層、儲(chǔ)存層、傳輸層和感知層。（1）感知層：感知層主要是接在配電室的電力測量多功能表、傳感器、攝像頭等設(shè)備。（2）傳輸層：本層次主要是用來把感知層采集的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)庫。（3）儲(chǔ)存層：本層根據(jù)數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)采集時(shí)間建立數(shù)據(jù)庫,將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫對應(yīng)表格中。（4）服務(wù)層：J2EE的Web組件包括JSP頁面和Servlet兩種。JSP頁面是一個(gè)嵌入Java程序的網(wǎng)頁文件，它在服務(wù)器端被編譯成Java，運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上。（5）展現(xiàn)層：主要作用是將各類操作功能提供給用戶，使用戶能夠有效地運(yùn)用系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)報(bào)警功能

配電室電能質(zhì)量和運(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)問題及時(shí)維護(hù)，否則將影響整個(gè)配電室供電，甚至造成巨大損失。本文設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)分為電能質(zhì)量不合格報(bào)警和配電室運(yùn)行異常報(bào)警兩部分。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，主動(dòng)以聲音、彈出對話框的形式告知用戶，并記錄相關(guān)事件供今后查詢統(tǒng)計(jì)。

3.1電能質(zhì)量報(bào)警設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

電能質(zhì)量的概念非常廣泛，電能質(zhì)量出現(xiàn)問題可能會(huì)產(chǎn)生諸多影響。例如電壓過低可能導(dǎo)致供電設(shè)備無法正常使用、電壓閃變可能造成燈光不停閃爍，頻率和諧波的電能質(zhì)量問題還對一些精密儀器產(chǎn)生影響。本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的電能質(zhì)量問題的報(bào)警限值均采用國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.2事件報(bào)警

配電室除了有電能質(zhì)量問題，還對配電室的溫濕度，煙霧濃度等環(huán)境參數(shù)有嚴(yán)格要求。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值，報(bào)警系統(tǒng)便會(huì)報(bào)警。配電室運(yùn)行環(huán)境參數(shù)主要分為以下兩個(gè)方面。（1）環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)。采集配電室環(huán)境信息，如：溫度濕度、煙感、溢水報(bào)警、門狀態(tài)等。通過檢測配電室環(huán)境參數(shù)，可有效地監(jiān)測配電室內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。（2）紅外探測系統(tǒng)。紅外探測系統(tǒng)由聲光報(bào)警器和探測器構(gòu)成，用于監(jiān)測配電室內(nèi)是否有動(dòng)物闖入。當(dāng)紅外探測裝置探測到配電室內(nèi)有貓、鼠等小動(dòng)物闖入時(shí)，隨即在配電室和監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信號(hào)，監(jiān)視主機(jī)自動(dòng)調(diào)出相應(yīng)配電室的視頻畫面，以提醒運(yùn)行維護(hù)人員配電室內(nèi)有動(dòng)物闖入。同時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警警示動(dòng)物，盡量避免動(dòng)物闖入造成配電室內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障。

4 應(yīng)用案例

本文提出的配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)在北京市東直門某配電室投入使用。本文提出的基于報(bào)警規(guī)范，統(tǒng)一通信協(xié)議、多層模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)集及混合計(jì)算技術(shù)的監(jiān)控配電室運(yùn)行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，在配電室監(jiān)控的運(yùn)行過程中取得了預(yù)期的運(yùn)行效果，系統(tǒng)運(yùn)行情況如圖所示。

配電室出線電路圖

配電室監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)投入運(yùn)行后，有效解決了配電室運(yùn)行環(huán)境異常、報(bào)警信息混亂的現(xiàn)狀。以東直門配電室試點(diǎn)應(yīng)用情況為例，通過對覆蓋區(qū)域的電壓、電流、功率因數(shù)等電網(wǎng)運(yùn)行指標(biāo)在正常范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析，若發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常運(yùn)行，則可以迅速報(bào)警和做出相應(yīng)處理。

5 安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

5.1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)（雙鑒檢測器）。

5.2應(yīng)用場所

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)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

5.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

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

5.3.2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)。

5.3.3曲線查詢

可以直接查看各電參量曲線。

5.3.4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。

5.3.5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。

5.3.6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，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。 

5.3.7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。

5.3.8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)。

5.3.9遙控功能

可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6 結(jié)語

本文研究配電監(jiān)控系統(tǒng)主要意義在于：通過計(jì)算機(jī)計(jì)算、通信技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的運(yùn)用，可以規(guī)范現(xiàn)有的報(bào)警信息，優(yōu)化報(bào)警方式，設(shè)計(jì)與現(xiàn)有配電室需求相符的配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)。并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸采集、實(shí)時(shí)分析、雙向互動(dòng)及精準(zhǔn)計(jì)算等方法，使系統(tǒng)對配電室的遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測得以實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)對企業(yè)供電實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化具有很好的促進(jìn)作用，對供電公司降低配電室運(yùn)營成本、提高企業(yè)用電管理水平起到了積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

1. 金芬蘭,王昊,范廣民,余建明,米為民.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的變電站集中監(jiān)控功能設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2015,39(01):241-247.

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3. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.