10kV站所柜內(nèi)運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺分析與實現(xiàn)

安科瑞王璐月 acrel66

 摘要:在整個電能管理系統(tǒng)中,配電室綜合監(jiān)控占據(jù)著重要的位置。現(xiàn)階段,配電室通常均運用、定時巡查制度,此方式不僅需要投入諸多的物力與人力,同時也不能實時監(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)備的正常運行。對此,主要對10kV站所柜內(nèi)運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺進行了探討。

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

 0引言

 10kV站所柜內(nèi)運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺對分布在不同位置的動力設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備和安保設(shè)備進行遙測、遙信采集,對各設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控,同時就相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)展開記錄與處理,時間向相關(guān)人員發(fā)出通知,便于及時處理各種異常事件或險情,實現(xiàn)配電室、少人值班、高效管理的目的。

 1 10kV站所柜內(nèi)運行狀態(tài)及環(huán)境指標監(jiān)測管理平臺設(shè)計

 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,建立動環(huán)系統(tǒng)勢在必行。動環(huán)系統(tǒng)主要包括設(shè)備的集成和軟件的集成,從而促進管理效率有效提升,*大化控制運行成本,避免多個系統(tǒng)分散維護、管理不便的弊端。通過動環(huán)系統(tǒng)的建立,使整個配電室形成一個完整的體系。

 1.1.1設(shè)備集成

 (1)溫濕度傳感器。實現(xiàn)對站房內(nèi)溫度、濕度的監(jiān)測功能。①溫濕度監(jiān)測傳感器借助RS485數(shù)字信號通訊上傳溫濕度數(shù),通信協(xié)議為Modbus;②實現(xiàn)對智能配電房內(nèi)溫度濕度值實時監(jiān)測,溫濕度傳感器與動環(huán)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)采用有線傳輸方式。

 (2)氣體傳感器。實現(xiàn)對配電站內(nèi)濃度值和氧氣含量的實時監(jiān)測功能。①實現(xiàn)對智能配電房內(nèi)(SF6)氣體濃度值、氧氣含量實時監(jiān)測,氣體傳感器與動環(huán)系統(tǒng)之間采用有線傳輸方式;②隨主機配置安裝掛件,可方便固定于配電房墻面。

 (3)煙霧傳感器。實現(xiàn)監(jiān)測配電站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧狀況,并發(fā)出聲音等告警信號功能。①通過煙霧探測器,監(jiān)測站房、電箱內(nèi)煙霧狀況,并發(fā)出報警信號;②煙霧傳感器通過有線節(jié)點方式,接入系統(tǒng);③當附近環(huán)境的煙霧濃度降至小于報警值時,探測器的工作狀態(tài)會自動恢復(fù)正常;④具有電源指示燈、運行燈,可直觀觀察設(shè)備的上電、運行的狀態(tài)。⑤隨主機配置安裝掛件。

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

 (5)調(diào)溫除濕設(shè)備。實現(xiàn)配電站內(nèi)溫濕度的控制功能。①具備手動控制和自動控制功能,手動和自動控制功能,兩者相互獨立;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)高速球型攝像機或網(wǎng)絡(luò)固定攝像機:實現(xiàn)場景可視化的基本功能,具備遠程控制視頻功能,支持報警信號(環(huán)境、安防、設(shè)備狀態(tài))及視頻預(yù)置位的聯(lián)動,可以和環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)保持聯(lián)動,立足于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的告警或預(yù)警區(qū)域,對特定區(qū)域情況進行查看,為人工確認提供方便,可實現(xiàn)與安防設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動;可實現(xiàn)與設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動,對電力設(shè)備的運行狀態(tài)和操作展開錄像和拍照,以便于運維人員在對設(shè)備運行狀態(tài)進行判斷時有據(jù)可循。

 (7)門狀態(tài)傳感器。實現(xiàn)采集門開啟、關(guān)閉的狀態(tài)信息的功能。①門狀態(tài)傳感器通過有線節(jié)點信號,將配電房門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)信號上傳至采集系統(tǒng)的功能;②選擇帶有觸點的機械式限位開關(guān)或帶極性的磁開關(guān)的傳感器;③門狀態(tài)傳感器采用無源設(shè)計,無需鋪設(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)測各種柜體局部放電狀態(tài),記錄各種柜詳細歷史數(shù)據(jù);②裝置分類:依據(jù)監(jiān)測技術(shù)指標分為暫態(tài)地電波及超聲波傳感器;③傳感器外殼絕緣防護罩的防護等級為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)管理和高級應(yīng)用功能,以一個實時數(shù)據(jù)庫為核心,實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理、事件處理和通知、內(nèi)部運算和歷史數(shù)據(jù)存檔;各級操作員對系統(tǒng)的監(jiān)視和操作。

 圖1為技術(shù)拓撲圖。

 圖1技術(shù)拓撲圖

 1.2SAAS版IT執(zhí)行

 因項目硬件均實地部署,而演示、調(diào)閱、管理在遠程辦公室,該項目的軟件運行端(邊緣側(cè))就地部署,軟件總控部分須運行在電信機房(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。當部署N個邊緣側(cè)時,云端軟件事實上須升級為SAAS版本軟件。

 一個客戶擁有一個或多個動環(huán)現(xiàn)場,在SAAS版本軟件中,分配一個賬號給該客戶,類似賬號也稱為“租戶"。按當前業(yè)務(wù)形態(tài)現(xiàn)狀,此階段的SAAS版本軟件初定按容納1000個租戶“動環(huán)站點"的標準執(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(消息隊列遙測傳輸協(xié)議,詳見圖3),其具有能用有限的寬帶以及極少的代碼,為連接遠程提供更具可靠性和實時性的消息服務(wù)的優(yōu)點。

 圖3MQTT消息傳輸技術(shù)

MQ遙測傳輸(MQTT)是輕量級以代理的發(fā)布/訂閱為基礎(chǔ)的消息傳輸協(xié)議,在設(shè)計中秉持易實現(xiàn)、輕量、簡單、開放的原則。此特點決定了其在受限環(huán)境中適合運用。因為其屬于一種低寬帶、低開銷占用的即時通訊協(xié)議,因此其在移動應(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)遠程傳感器以及控制設(shè)備通訊而設(shè)計的協(xié)議,其主要具有下述特性:

 (1)借助發(fā)布/訂閱消息模式,提供一對多的消息發(fā)布,將應(yīng)用程序耦合解除。此點與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)傳輸負載內(nèi)容屏蔽的消息。

 (3)運用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。兩種版本因為連接方式有所區(qū)別,優(yōu)缺點也不一樣。

 (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。會有消息重復(fù)或丟失的問題出現(xiàn)。此級別可以在下述情況中運用: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)備在推送消息的過程中沒有聯(lián)網(wǎng),沒有收到推送的消息,重新聯(lián)網(wǎng)也無法接收到了。②“至少一次",保證消息達到,但可能出現(xiàn)消息重復(fù)的現(xiàn)象。③“只有一次",保證消息到達一次。在部分具有嚴格要求的計費系統(tǒng)中,可以對這一級別進行運用。在計費系統(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)還可以在即時通訊類的APP推送中使用,保證用戶可以接收到,同時只能接收一次。

 (5)小型傳輸,成本較低(固定長度的頭部是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)備的元代以及運算能力均不強,因此在傳遞消息中十分適合運用此類協(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制。

 LastWill:也就是遺言機制,在對同主題下的其他設(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)頁瀏覽器的用戶可以在服務(wù)器上執(zhí)行一個程序,同時與接受靜態(tài)的內(nèi)容一樣對動態(tài)的內(nèi)容予以接受。程序員借助腳本語言對這些程序進行創(chuàng)建,其原因是其可以對文本流進行有效操作,甚至當這些文本流并不是從程序自身而來時也一樣。正因如此,系統(tǒng)設(shè)計人員經(jīng)常將這些腳本語言叫作膠水語言。

 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個子約束:①每個資源都擁有一個資源標識,所有資源的資源標識可以用來地標明該資源;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、UPS電源、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)(云臺球機、槍機)、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、風機、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)。

 3.2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化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。

 3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 3.4系統(tǒng)功能

 3.4.1實時監(jiān)測

 能夠顯示配電室設(shè)備的運行狀態(tài),實時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息,實時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

 3.4.2數(shù)據(jù)查詢

 在人機界面中,可以直接查看配電室中各個設(shè)備的運行數(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運行報表

 查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表。

 3.4.5實時告警

 具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸取⒂泻怏w、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行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計、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,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

 3.4.8網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

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

 3.4.9功能

 可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程操作。