配电房智能监控技术方案.docx

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配电房智能监控技术方案

配电房智能监控系统

建

设

方

案

广州XXX有限公司

2019年9月

1前言

随着企业的迅速发展和人力成本的上涨，企业智能化运维系统的需求越来越强烈。

配电系统作为企业能源的重要节点，是企业生产运作的重要组成部分。

目前配电房大多数都是依靠人工值守的，配电柜各类仪表还是传统机械式，无法采集仪表数据；人员进出不受控；雨季时，电缆沟容易浸水等情况，运行管理难度日益加重，严重影响了配电房运行安全，降低了供电可靠性。

因此，加强配电系统监控和管理，确保其正常运行，有着重要的意义。

1.1建设意义

建设配电房智能监控系统，为配电房提供通信平台，实现遥信、遥测、遥控。

智能传感器和仪表可实现配电柜监测和环境监控，替代人工实现远程例行巡查，在事故和特殊情况下可以实现特巡和定制性巡检任务，实现远程在线监控。

运维人员可远程查看信息，也可远程控制风机、空调等操作，在减少人工的同时，大大提升运维的内容和频率，改变传统运维方式，从而使得管理更规范、运行更安全、信息交流更快捷实时。

1.2建设内容

配电房智能监控系统是在企业配电房安装相关智能仪表和传感器设备，实现配电房智能化监控，主要包含以下监测对象：

1）自动布防和人员考勤；

2）视频监控及安防监测；

3）消防烟感监测；

4）环境监测（包含：

电缆沟水位、SF6浓度及氧气含量、臭氧浓度、空气质量、TVOC有害气体监测、噪声、环境温湿度等）；

5）电气监测（包含：

开关柜局放、电缆局放；开关柜除湿；开关柜触头测温；电缆接头测温、电能质量监测、主变超温检测、开关柜机械特性监测等）；

6）智能照明系统（照明灯、应急照明灯）；

7）动力设备控制（照明、空调、除湿机、风机、排水泵）

2技术方案

2.1设计依据

配电房智能监控系统依照国家或地方相关标准档进行设计开发以及施工，确保整个系统在设计、实施以及运行阶段均可满足相关标准。

《能源管理体系-要求》（GB/T23331-2012）

《电缆线路施工及验收规范》（GB50168-2006）

《企业节能量计算方法》GB/T13234-2009

《工业企业能源管理导则》GB/T15587-2008

《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007

《综合布线工程验收规范》（GB50312-2007）

《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB17167-2006

《综合能耗计算通则》GB/T2589-2008

《电子式电能表检定规程》（JJG596-1999）

《InternationalPerformanceMeasurementandVerificationProtocolVolumeIII》（国际性能测量与验证协议第三卷）

《低压配电设计规范》（GB50054-95）

《软件开发规范》（ISO9001-2000）

2.2设计原则

系统设计满足用户建设要求，遵循相关标准的前提下，并具以下原则性：

2.2.1先进性

系统软件采用目前主流的B/S架构，客户端无需作任何安装任务，使用Web浏览器即可访问系统平台；其开发语言使用结合VB和C++优点的C#，基于.NET开发平台，更具安全稳定性。

2.2.2实用性

考虑企业监管、引导、分析等各项业务活动的实际需要，贴近使用者的需求与习惯做法，系统设计功能强大、UI设计简洁、操作简单、方便实用。

Web显示界面可根据企业需求定制开发，充分为用户考虑。

2.2.3可靠性

系统符合电磁兼容性和电气隔离性能设计要求，不影响被监测设备的正常工作；系统硬设备以及布线具有良好的抗干扰能力，数据传输不受电磁等影响，保证数据的可靠性。

并从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合评估而设计系统。

2.2.4安全性

服务器采用成熟的系统平台和主流数据库，Web身份验证口令不可逆，其自身加密后的密码可以保证用户登录身份的合法唯一性。

系统管理员可以使用数据备份模块随时对现有数据进行磁盘备份。

硬件系统网络设计符合网络安全标准，系统与被监测对象间具有可靠的电气隔离，保障整个系统安全稳定运行。

2.2.5开放性

系统硬设备符合国际标准的通讯协议，软件系统可满足市面上所有的标准通用通讯协议，应用软件接口具有较强的灵活性和可扩充性。

系统保留第三方软件接入功能。

2.3系统概述

配电房智能监控系统是根据配电房智能化运维需要，提高运维能力和效率的信息化系统。

系统通过在配电房安装智能仪表和传感器设备，实时监控变压器和配电柜温度、电能质量以及配电房环境信息，并可支持联动控制配电房的辅助设备，如空调、水泵、风机等，实现配电房智能化运维。

2.3.1系统架构

系统架构图

系统拓扑图

2.3.2系统设计

2.3.2.1系统监测

系统采用“感知层—网络层—应用层”三层架构。

其中，感知层包含以下几大类设备，监测要素覆盖：

1）安防：

视频监控、红外入侵监测、烟感监测；

2）环境监测：

SF6浓度及氧气含量监测、环境温湿度监测、水浸监测、电缆沟水位监测；

3）设备监测：

开关柜局放监测、电缆接头测温、电能质量监测、主变超温监测；

4）电气设备控制：

空调、风机、水泵等动力设备联动控制，灯具智能控制等。

除以上设备外，系统预留标准化的通讯接口，用于扩展支持其他变送器和控制设备。

2.3.2.2设备联动

1）开门前刷卡或输入授权密码或按指纹，自动撤防；否则，系统处于布防状态，监测到有人闯入，立即声光报警，提示人员尽快撤离；同时，联动视频摄像机转到对应防盗报警点位进行视频信息采集。

2）门打开，照明灯自动打开；有人进门后，自动抓拍并上传；大门关闭，自动布防，照明自动关闭。

3）视频摄像机监测到有人非法闯入，自动执行移动侦测并报警，并自动抓拍并上传。

4）一旦烟雾、明火消防报警，立即声光报警，同时强制关停风机，避免火势蔓延；同时，联动视频摄像机转到对应消防报警点位进行视频信息采集。

5）SF6或氧气浓度超标时，立即声光报警，同时强制开启风机进行通风换气，以免人员进入造成生命危险；同时，联动视频摄像机转到对应报警点位进行视频信息采集。

6）环境温度超过高温联动阀值时，强制开启空调进行降温；环境温度低于低温联动阀值时，强制开启空调进行升温。

并立即声光报警，同时，联动视频摄像机转到对应报警点位进行视频信息采集。

7）环境湿度超过湿度联动阀值时，强制开启除湿机进行除湿。

并立即声光报警；同时，联动视频摄像机转到对应报警点位进行视频信息采集。

8）水位超过水位联动阀值时，强制开启水泵进行抽水。

并立即声光报警；同时，联动视频摄像机转到对应水位报警点位进行视频信息采集。

9）开关柜局放值超过报警阀值时，立即声光报警；同时，联动视频摄像机转到对应报警点位进行视频信息采集。

10）开关柜内触头温度、电缆接头温度、电能质量监测参数超过报警阈值时，立即启动声光报警。

11）监测到主变压器超温报警时，立即启动声光报警。

同时，联动视频摄像机转到对应报警点位进行视频信息采集。

2.3.3系统配置

配电房智能监控系统，单个标准配电房包括以下监控设备和传感器：

序号

物品名称

数量

1

标准监控屏柜600*800*1600mm

1

2

网络高清枪机（壁装）或网络高清半球（顶装）

4

3

网络高清球机（顶装）

1

4

门状态监测传感器

2

5

红外微波双鉴防盗变送器

4

6

数字烟雾变送器

4

7

水位变送器、水位传感器

1

8

SF6和O2双气体监测变送器

1

9

环境温湿度监测变送器

1

10

开关柜局放监测变送器

6

11

电缆接头测温监控装置

1

12

电缆接头测温变送器

3

13

电能质量监测仪

16

14

主变超温探测

4

15

声光报警器（AC220V）

2

16

安装辅材及配件（包含控制电缆、通讯电缆、电源电缆、网络屏蔽线、线槽/线管等）

1

以下配置预装在监控屏柜中

1

居配电站智能监控主机（工控型，机架式）

1

2

10寸显示器（工业级，机架式）

1

3

网络硬盘刻录机（含1块3TSATA硬盘）

1

4

工业路由器（9口，千兆，POE）

1

5

自动布防及人员考勤控制箱

1

6

UPS电源

1

7

风机/照明/空调/除湿机/水泵控制单元

1

2.3.4设备安装

2.3.4.1安防监控设备

1）摄像枪

摄像枪设计安装于配电房门口或其他易于监控全局的位置，实现配电房实时视频监控。

2）红外传感器

红外传感器设计安装于门口，对配电房区域布防，防止非运维人员非法进入配电房。

3）烟感

数字烟感安装于配电柜和变压器顶部，实时监测配电房或设备安全状态，如有超温起火或烟雾立即产生报警。

4）门磁

门磁安装于配电房门边，监测门的开关状态，并联动监控系统布撤防。

5）声光报警器

声光报警器安装于配电房内，若系统产生任何报警情况时自动发出声光报警通知运维人员。

2.3.4.2环境监控设备

1）SF6和O2双气体监测

气体监测安装于配电房内，实时监测室内六氟化硫和氧气含量。

若超过设定阈值时自动产生告警。

2）水位变送器、水浸传感器

水位变送器安装于线缆沟里面，用于监测线缆沟水深，水位超出设定阈值时自动产生告警；水浸传感器安装于配电房墙角或其他位置，用于监测配电房水浸情况，若有水浸情况自动产生告警。

3）温湿度传感器

温湿度传感器安装于配电房内，实时监测室内温湿度情况，若温湿度超出预设值时自动产生告警。

2.3.4.3配电监控设备

1）电能质量监测

电能质量监测仪安装于配电总回路，实时监测并记录电路电能质量情况，若有异常时自动产生告警。

2）开关柜局放监测

开关柜局放监测仪安装于主开关柜内，实时监测开关柜在运行过程中的局部放电情况，可以及时对其绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为其正常运行提供必要的指导数据。

3）线缆测温

线缆温度探测器安装于主回路母排或触点处，实时监测母排或触点温度情况，保证线受高温影响时能及时发现并维护。

4）主变超温变送器

主变超温变送器安装于变压器旁，实时监测变压器温度情况，若有异常或高温情况自动产生告警。

2.4系统功能

系统支持查看实时监控、实时告警、设备状态以及历史数据，并提供报表输出功能。

系统根据采集数据和预设阈值提供基本判断和结果分析，为企业配电房运维人员提供有力依据。

2.4.1.1内部局域网组网，支持接入专网实现数据上传

监控屏柜中的工业路由器实现站端局域网组网，实现将视频摄像头、网络硬盘刻录机、智能监控主机、考勤控制箱以及接入网之间的网络互连，可根据客户需求支持内网通讯和外网通讯多种通讯方式的要求。

从标准监控屏柜中的工业路由器WAN口拉一根网线，接至就地通讯柜的光电交换机的其中一个网口，即可实现配电智能监控系统的监测数据和监控状态通过供电公司内网实现上传。

系统可提供满足后台厂家的通讯协议，以便接入第三方后台厂家；同时，也可以在局端部署我司自主知识产权的后台监控平台和软件，实现远程监测控制。

2.4.1.2标准监控屏柜实现站端就地监控

标准监控屏柜中预装智能监控主机、10寸显示器、网络硬盘刻录机、自动布防及人员考勤控制箱、工业路由器、风机/照明/空调/除湿机/水泵控制单元、UPS电源。

其中，智能监控主机采用工业级电脑，其内置CPU主控模块、通信模块、输入输出模块、人机界面模块以及电源模块等，对站端各类变送器、实时在线监测系统进行就地集中管理；10寸显示器接至智能监控主机，可以实现就地显示；自动布放及人员考勤控制箱与考勤机相连，获取IC卡号、密码以及指纹信息，可以实现授权IC卡及密码开门，并支持时效授权以及次数授权等多种授权开门方式，经过授权的开门后自动撤防，关门离开后自动布放，同时，还可以实现对进门人员实现考勤管理功能。

2.4.1.3网络高清摄像机实现配电站房视频监控、进门抓拍和报警联动摄像。

通常，配电房内标准配置4个网络高清枪机或半球。

如果配电房有吊顶，通常配置半球，采用吸顶式安装；如果没有吊顶，通常配置枪机，采用壁装式安装。

其中，2个分别对着入门口，实现进门抓拍功能；另外2个分别对着窗口或过道，放置人员破窗闯入。

监控屏柜中的网络硬盘刻录机实现视频数据的就地存储备份，可接入红外对射型进门抓拍探测器，实现人员进门抓拍功能，与智能监控主机通过站端局域网相连，通过二次开发接口实现主机对视频数据的提取、分析和处理，不使用视频供应商提供的现成公有云存储显示方案，不受网络限制，确保安全性。

同时，配电房可选配一个网络高清球机，安装在配电房中间，可实现对配电房两排柜运行状态进行全景监控，并且可以设定报警模式下自动转向、调焦，对准报警点位进行定时摄像功能，方便事故分析。

2.4.1.4自动布撤防功能

安装在室内门楣处的门状态监测传感器，检测到运检人员关门离开后，自动进入布放状态。

此时，一旦安装在室内的红外微波双鉴防盗变送器和视频摄像机监测到有人非法闯入站房，立即启动声光报警，警告相关人员尽快离开，并且进行人像抓拍，向上推送报警信息。

2.4.1.5变压器故障监测报警功能

通常，变压器运行中由于负荷过大，设备老化等多种原因，容易出现过热、冒烟、着火等事故。

在变压器顶部安装的数字烟雾变送器监测到有烟雾时，或者主变温控仪的超温报警节点监测到有超温异常事件时，第一时间启动声光报警并向上推送报警信息，同时联动视频摄像机对报警点位进行视频抓拍和录像，保留第一手事故视频；此时，若风机处于运行状态时，为了避免站房内火势蔓延、扩散，强制停止风机运行。

2.4.1.6电缆沟水位监测和联动水泵排水功能

部分配电房由于地势较低或者建设在地下室，电缆沟经常容易浸水，因此，在电缆沟中安装定量式水位变送器，能够监测电缆沟的水位高度，一旦水位超标，能够自动联动水泵排水。

若水位达到警戒线时，第一时间启动声光报警并向上推送报警信息。

2.4.1.7环境监测和自动调节功能

配电房内由于电气设备众多，电气设备的使用寿命受环境温湿度影响较大，因此要求配电房内的环境温湿度控制在合理的范围内。

因此，在配电房中安装环境温湿度变送器用于监测配电房内的环境温湿度值，一旦发现温度过高或过低，能够联动空调进行制冷或加热；一旦发现站房内湿度过高，能够联动除湿机进行抽湿，进而使得站房内的温湿度保持在合理的范围内，确保电气设备安全可靠长效运行。

部分配电房内有高压SF6充气柜，在运行过程中，由于在分合闸时容易高压放电，SF6气体会产生有害的衍生物，一旦泄露超标，会对运检人员的身体健康造成严重的影响，因此，有必要配置SF6和O2双气体监测变送器监测站房内SF6浓度和O2含量，一旦发现SF6浓度超标或者O2含量偏低，立即启动风机通风换气，并第一时间启动声光报警并向上推送报警信息。

配电房内电气设备众多，空气质量、粉尘过大容易造成电气设备表面积灰，一旦受潮，会导致设备绝缘性能变差，导致放电、爬电、甚至击穿等绝缘事故的发生，因此，有必要在配电房内安装空气质量监测变送器监测PM10、PM2.5浓度，一旦发现超标，立即启动风机通风换气或启动空气净化装置（需另配），并第一时间启动声光报警并向上推送报警信息。

2.4.1.8电气设备状态监测功能

配电房内中低压开关柜众多，这也是运检过程中经常发生故障的地方。

通常，开关柜出现故障之前，或多或少的表现为柜内凝露严重影响绝缘距离、负荷过大或触头接触不良导致触头温度过高、由于绝缘破坏导致开关柜内产生局部放电，……

因此，有必要在开关柜内触头处增加无源无线触头测温变送器用于监测触头测温，无需更换电池，不受最小一次电流限制，通过无线方式将测温数据传送给安装在仪表室柜面的触头测温监控装置；在开关柜内部侧面安装开关柜局放监测变送器，用于监测开关柜内的局部放电情况。

一旦发现开关柜内温湿度超标、触头温度过高或者局放强度超标，第一时间启动声光报警并向上推送报警信息。

2.4.1.9电柜电能质量参数采集

针对电柜上已经安装有智能仪表，可以直接接入监控主机通过协议对接到系统；机械仪表则需要改用电能质量监测仪替代原有的仪表，通过数字通讯口接入智能监控主机，实现电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等监测数据采集、备份并上传、处理。

2.4.1.10就地报警功能

配电房内门楣安装有声光报警器，也可以选配报警显示屏，一旦站房内有异常报警事件，可以实现声光报警以及提示何种类型的报警（需配报警显示屏），并能通过网络向后台推送报警事件提示信息。

2.4.1.11站房动力照明设备及联动控制功能

站房内配备工作照明灯和应急照明灯，一旦站用变停电，应急照明灯亮；开门时，自动打开照明灯。

空调和除湿机分别和环境温湿度联动启动，用于将站房内温湿度恒定在合理范围内。

风机和环境监测变送器联动，实现通风换气功能。

3施工计划

本项目的全项目过程计划，施工部分需要根据企业安排停电计划的配合以及实施的具体方案来定。

以下是项目进度时间计划表，仅供参考：

编号

任务

工期（工作日）

备注

1

详细调研

1

2

设备安装

7

3

调试

2

4

培训

1

5

合计工期

11

4培训计划

培训时间

培训对象

培训内容

教材

培训地点

上午

9：

00－10：

00

系统管理员、操作员

系统基础平台的构成

PPT

现场

10:

10－12:

00

系统管理员、操作员

在线监控系统功能介绍

PPT

现场

下午

14：

00－15：

30

系统管理员

软件日常维护及故障处理

PPT

现场

15:

40－17：

00

电工、设备管理员

硬件日常维护及故障处理

用户手册，PPT

现场