沈亚峰
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：随着城市电网的大规模建设，开闭所、配电房的数量逐步增加，现场设备繁多、运行环境恶劣，无法全面掌控整个站点日常运行状况，未能及时对缺陷管控、隐患排查。针对目前配电网络运维存在的问题，以提高对配电房运行环境的监测 能力为目标，研究并设计了基于物联网技术的环境监控系统。
关键词：配电房 ；环境监控系统 ；无线远程通信
1 配电房智能化建设的必要性
早期配电房一般处于地下室，运行环境密闭，通风性差， 温度湿度大，特别是夏季，房间内部温度高达60℃左右，且 配电房多且分散，夏季必须开启排风扇或空调等用于散热。 配电房理想状态下的通风情况，在实际运行时还会遇到各种 各样的问题，如风机运行老化、污秽使噪声增加，现有降噪手段效果达不到居民区实际要求，尤其是对于已经建成的老旧式配电房，要进行通风改造更是难上加难。而部分排风扇运行 时噪声较大，对附近居民影响很大，只能白天部分时段运行，晚上关闭，频繁采用人工开启造成日常维护工作繁重，既不切实际的，又会增加成本，难以执行。因此，建立一种有效的自动化管理手段势在必行。
2 配电房智能化建设的总体方案设计
2.1 控制流程
调控配电房内环境温度主要是通过对通风机、空调、抽湿机等设备运行控制，达到降温除湿的效果。其中，风机价格较低，应用非常广，数量非常多，但温度调节效果不明显；空调功率大， 降温效果好，但价格比较昂贵，能耗较大，所以目前应用较少； 抽湿机或者抽水机只有在个别有特殊需要的场所，比如地势低洼、排水不好、容易积水的地下场所才应用。要对温控设备进行控制，就要明确控制限制条件与控制方式。
（1）风机长期运行，受质量和环境的影响，容易出现故障。 因为巡视时间间隔较长，风机发生故障后很难被发现，这需要自动化装置能够即时的发现故障，并能够把这个信息实时发送给配电管理人员。
（2）风机应该可以设置停开机时间，按照需要进行风机起停，以免过热故障，也能达到节能的目的。比如冬季不需开启风机等。
（3）部分配电房安装有抽湿风机，应实时监测现场湿度， 依据湿度限值来控制抽湿机开停。
（4）实时监测现场环境温度，超过限值温度时开启风机， 当温度降至一定温度时，可关停风机 ；实时监测变压器绕组温度，当超温告警时，强制开启风机，并即时通知配电管理人员。但是由于直接监测绕组温度比较困难，可以采集变压器温控仪超温告警信号作为依据。 （5）对于小区居民用配电房，为了避免噪音扰民，引发纠纷，并且随着夜间用电量减少，变压器散热量也相应减少， 可以增加夜晚模式，设置在晚上12点以后禁止风机开启，停止对空调设备的操作。
2.2 控制方式采用电源回路控制法
通过控制被控设备电源回路断开节点的开闭状态，来达到接通、断开被控设备电源的目的， 从而控制空调设备的启动与关停。
2.3 控制条件
（1）季节控制报文。配电房夏季负荷大，外部气温高， 相对的室内温度也会很高，对温控需求大，要采用夏季策略 ； 冬季外部气温低，室内温度也低，对温控需求不大，出于节能考虑，则采用冬季策略。
（2）远程自动 / 手动控制切换。为适应不同应用场合和操作人员的需要，设备控制配置为自动控制和手动控制两种模式，自动模式下系统会自动根据温度越限告警等触发条件自行控制设备开停，手动模式需要值班操作人员的手动确认才可执行操作命令。
（3）实时监测现场环境温 / 湿度，并根据应用场所情况因地制宜地设定限值，同时监测变压器温控器信号、环境噪声、 时间策略等作为触发条件，配合内置控制策略对设备进行控制。其动作逻辑说明如下 ： ① 变压器超温告警，或温度超越上限，则风扇与空调全部开启。② 变压器超温告警消除或者温度超过上限，可能是有温度超过上限状态刚下来，也可能是环境温度刚超上限，然后判断是否有噪音限制（是否有噪音传感器，若无噪音传感器， 则启动空调。若无空调则开一号风机组，其他设备状态不做 改变）。③ 若装有噪音传感器，则判断噪音是否越界，如果没有越界，则启动空调 ；若无空调则开一号风机组（其他设备状态不做改变），如果噪音越界，则关风扇开空调。判断风扇空调是否开启，如果开启就关闭，如果没开启，就结束。
3 标准化10 kV配电房典型设计方案及效果
3.1 智能门禁系统建设
居民区配电站智能监控系统选用独立运行的智能门禁系统，通过采用特制防火防盗门、C 级防盗的门禁锁具和支持三级加密的门禁卡，支持防撬、防解密、远程授权、现场报警及短信报警等丰富功能。
3.2 溢水检测及报警功能
本系统采用专为配电房电缆沟溢水监测设计的低水位监测传感器。采用抗氧化、抗锈蚀、抗电解的特殊材料制作的水位电极，能够实时在线监测低至1 cm的电缆沟水位情况，一旦探测到水位超限，水位控制器立即启动报警、输出节点联动闭合，从而控制水泵联动启动排水，同时系统会通过GSM公网向后台监控中心和定向手机发出“龙湖4号配电房水位报警”的短信，及时通知运检人员前往现场排查。
3.3 火灾检测及报警功能
本系统采用数字式离子式烟雾传感器，当电力设备和电缆发生故障引发火灾的前期，烟雾会引发烟雾传感器报警，系统会通过 GSM 公网向后台监控中心和定向手机发出“龙湖 4号配电房火灾报警”的短信，及时通知巡检人员前往现场检查，即便巡检人员不方便，也可联系小区物业值班人员、消防单位在第一时间前往现场排查问题，扑灭火源。同时，火灾报警时，如果此时站内风机处于启动运行状态时，系统会立即自动关闭风机，从而防止火势蔓延。
3.4 防盗报警功能
本系统安装红外 + 微波双鉴式防盗传感器，当防盗传感器监测到有人强行非法闯入配电房内，将会延时发出语音警报 ：“高压危险，请赶快离开！”进行提示和告警，同时，主机上光字牌红灯和蓝灯交替闪亮提示危险，并且系统会通过 GSM 公网向后台监控中心或定向手机发出“龙湖4号配电房 有人非法闯入”的短信，及时通知巡检人员前往现场检查。 即便巡检人员不方便，也可联系小区物业值班人员、警务工作人员在第一时间前往现场排查情况。
3.5 现场环境数据实时检测功能
本系统采用先进的数字式免校准温湿度传感器实时监测站内的环境温湿度情况。其中，温度检测精度可达±0.5℃，湿度检测精度可达±3%RH。一旦传感器监测到温度、湿度异常时（不包含火灾引起的温度过高），就会引发报警，系统会通过GSM公网向后台监控中心和定向手机发出“龙湖4号配电房温度 XX℃，湿度 XX%RH”的短信，及时通知巡检人员前往现场检查。
3.6 照明/除湿/风机/窗帘联动控制功能
原配电房里的风机仅有风机集中控制箱控制，无法实现和火灾传感器进行联动控制，从而会导致发生火情时，风机仍在运行，加速火灾的蔓延。本系统支持联动控制站内风机 ：火灾报警时，如果此时站内风机处于启动运行状态时，系统会立即自动关闭风机，从而防止火势蔓延。
3.7 监测系统具备SF6气体泄漏在线监测的功能
监测装置显示主机安装在配电房、配电房门外，在进口处悬挂式安装，便于巡检人员查看和操作；气体采集终端安 装在 SF6高压柜底部的电缆沟内，便于测 SF6气体的泄漏；当风机控制单元和风机控制箱采用壁挂式安装在配电房风机控制电源箱旁边，便于和风机联动。当环境中 SF6气体含量超标 或缺氧时能进行报警，同时自动开启风机进行通风。当空气中的微量 SF6气体泄漏发生微小变化时都能及时反应出来。能够检测分辨率到达1000 uL/L（可设定），及时报警，稳定性高、使用寿命长，采用 MODBUS 通讯协议，通过 RS-485支持测 量数据远传输出。
3.8 监测系统具备电力设备温度在线监测的功能
对配电房、配电房内的高压柜的 A、B、C 三相电缆头进行温度监测，对变压器的高压侧、低压侧的各3个母线接点进行温度监测，每个监测点1支无线测温传感器，每面高压柜3 支测温传感器 ；每台主变6支测温传感器 ；装置采用先进的无线通讯技术，传感器和接收装置之间的通讯采用2.4 GHz 频率 波段的无线传输，ZigBee 技术，符合 lEEE802.15.4标准。所有数据都可以传输到汇控柜，统一分析判别。
4安科瑞配电室环境监控系统的介绍与选型
4.1简介
安科瑞电气股份有限公司根据配电室实际情况，结合多年的变电站和配电室的运行管理经验，自主研发了安科瑞配电室综合监控系统，实现了智能开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、电流电压等负载运行监控、母线测温监测、电缆测温监测、环境监测、有害气体监测、安防监控、采暖通风、门禁、灯光、风机、除湿机、空调控制等功能。实现动力环境各数据的检测与设备控制，实现动力环境优化，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员，延长设备使用寿命，减少配电室粗放式管理导致成本过高，同时实现配电动力环境的分布式远程管理。
4.2系统功能
4.2.1 通信管理
安科瑞智能配电室综合监控系统可以完成对整个配电室范围内的通信设备进行管理、添加、删除、控制和数据的实时监测。
4.2.2实时监测
安科瑞智能配电室综合监控系统人机界面友好，能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，如视频、温度、湿度、漏水/水浸、水位、有害气体和电参量等。实时显示有关故障、告警等信息。
4.2.3 数据查询
在人机界面中，可以直接查看配电室个设备的运行数据。
4.2.4曲线查询
在曲线查询界面，可以直接查看遥测参量曲线，包括温度、湿度、水位、有害气体、电压、电流等曲线。
4.2.5运行报表
查询配电室内设备的运行数据报表，包括日报表、月报表、年报表和查询报表等。
4.2.6实时告警
科瑞智能配电室综合监控系统具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。告警如右图所示：
4.2.7 历史事件查询
安科瑞智能配电室综合监控系统能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。
4.2.8 用户权限管理
为保障系统稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的保障。
4.2.9网络拓扑图
安科瑞智能配电室综合监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构。可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。
4.2.10遥控操作
安科瑞智能配电室综合监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。
4.3Acrel-2000E/B配电室环境监控系统推荐配置选型
参考文献：
{1}陈飞，刘东，李庆生.主动配电网建设条件及运行关键技术分析 [J]. 供用电 .2015（09）：1-8.
{2}何晓伟，刘蓉.智能配电房标准化建设及规范化管理应用研究
{3}安科瑞Acrel-2000EB配电室综合监控系统2020.04版
作者简介：
沈亚峰，男，安科瑞电气股份有限公司，主要从事配电室综合监控系统的研发与应用。手机：15021503793（微信同号），QQ:2885009792，Email: 2885009792@qq.com。
