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淺談基于Web的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
李明君
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要:設(shè)計基于當(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)計方案和實現(xiàn)方法,規(guī)范報警信息和提升報警效率的方案。
關(guān)鍵詞:配電工程,監(jiān)測,報警,配電監(jiān)控。
0 引言
隨著經(jīng)濟迅速發(fā)展,當(dāng)前企業(yè)對電力依賴性逐漸增強,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)及計算機技術(shù)設(shè)計一套配電室監(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、采用遠程工作站驗收監(jiān)控信息等綜合措施來實現(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行分析與處理。另外,很多系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理,報警標(biāo)準(zhǔn)和報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)控報警系統(tǒng)。
1 電能質(zhì)量監(jiān)測和分析系統(tǒng)
本文設(shè)計的是一種基于互聯(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、負序分量及諧波進行監(jiān)測和分析,并且還能將每個電能質(zhì)量參數(shù)的檢測結(jié)果與設(shè)定值進行比較。在電能質(zhì)量參數(shù)的檢測結(jié)果越**報警,同時通過光電隔離后驅(qū)動繼電器,保護電網(wǎng)中的設(shè)備。此外,本文設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)采用Web技術(shù)將監(jiān)測分析系統(tǒng)進行組網(wǎng),從而實現(xiàn)了對不同配電室的電能質(zhì)量參數(shù)進行統(tǒng)一管理。
2 智能配電監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)
本文設(shè)計的監(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瀏覽器作為運行平臺,所有開發(fā)、升級和維護都集中在服務(wù)器端,這樣可以為以后系統(tǒng)維護提供方便?;贐/S模式的監(jiān)控報警系統(tǒng),可以允許客戶在計算機上不安裝任何軟件,僅通過互聯(lián)網(wǎng)即可實現(xiàn)對配電室的監(jiān)控功能。
配電室監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)同時監(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)計使用模塊化結(jié)構(gòu),可移植性強,也為以后接口擴展提供便利。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)儲存層:本層根據(jù)數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)采集時間建立數(shù)據(jù)庫,將數(shù)據(jù)存儲到數(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頁面是一個嵌入Java程序的網(wǎng)頁文件,它在服務(wù)器端被編譯成Java,運行在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用系統(tǒng)。
3智能配電監(jiān)控系統(tǒng)報警功能
配電室電能質(zhì)量和運行環(huán)境出現(xiàn)問題及時維護,否則將影響整個配電室供電,甚至造成巨大損失。本文設(shè)計的報警系統(tǒng)分為電能質(zhì)量不合格報警和配電室運行異常報警兩部分。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn),報警系統(tǒng)會發(fā)出報警,主動以聲音、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。
3.1電能質(zhì)量報警設(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)計的監(jiān)控系統(tǒng)所涉及的電能質(zhì)量問題的報警限值均采用國家標(biāo)準(zhǔn)。
3.2智能配電監(jiān)控系統(tǒng)事件報警
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)有嚴格要求。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值,報警系統(tǒng)便會報警。配電室運行環(huán)境參數(shù)主要分為以下兩個方面。(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)備的運行環(huán)境。(2)紅外探測系統(tǒng)。紅外探測系統(tǒng)由聲光報警器和探測器構(gòu)成,用于監(jiān)測配電室內(nèi)是否有動物闖入。當(dāng)紅外探測裝置探測到配電室內(nèi)有貓、鼠等小動物闖入時,隨即在配電室和監(jiān)控中心發(fā)出報警信號,監(jiān)視主機自動調(diào)出相應(yīng)配電室的視頻畫面,以提醒運行維護人員配電室內(nèi)有動物闖入。同時,發(fā)出聲光報警警示動物,盡量避免動物闖入造成配電室內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障。
4 智能配電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用案例
本文提出的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)已經(jīng)在北京市東直門某配電室投入使用。本文提出的基于報警規(guī)范,統(tǒng)一通信協(xié)議、多層模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)集及混合計算技術(shù)的監(jiān)控配電室運行數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),在配電室監(jiān)控的運行過程中取得了預(yù)期的運行效果,系統(tǒng)運行情況如圖所示。
配電室出線電路圖
配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)投入運行后,有效解決了配電室運行環(huán)境異常、報警信息混亂的現(xiàn)狀。以東直門配電室試點應(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)運行指標(biāo)在正常范圍內(nèi)的實時監(jiān)測與分析,若發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常運行,則可以迅速報警和做出相應(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、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(fēng)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)。
5.2智能配電監(jiān)控系統(tǒng)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。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5.4系統(tǒng)功能
5.4.1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。
5.4.2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)。
5.4.3曲線查詢
可以直接查看各電參量曲線。
5.4.4智能配電監(jiān)控系統(tǒng)運行報表
查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)報表。
5.4.5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?、有害氣體、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
5.4.6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。
5.4.7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。
5.4.8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)。
5.4.9遙控功能
可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。
5.5系統(tǒng)硬件配置
名稱 | 型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng) | ACREL-2000E | Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng),可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控,可對燈光、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制等設(shè)備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制,優(yōu)化動力環(huán)境,避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障,保證維護人員安全,延長設(shè)備使用壽命,實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。 | |
智能通信管理機 | Anet-2E4SM | 通用網(wǎng)關(guān),2路網(wǎng)口,4路RS485,可選配1路LORA,帶電告警功能,支持485,4G從模塊擴展。 | |
主機 | Acrel-2000E/A | 數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、報警事件記錄查詢,可以根據(jù)采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)或狀態(tài)聯(lián)動啟動風(fēng)機、聲光報警器、空調(diào)、水泵等設(shè)備。 | |
Acrel-2000E/B | 參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。 | ||
Acrel-2000E/M | 參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝。 | ||
Acrel-2000E/G | 參數(shù)設(shè)置、通信管理、圖形繪制、狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控和回放、報警事件記錄查詢、報警圖片和視頻查詢功能。立柜式安裝 | ||
環(huán)境監(jiān)測硬件 | RS-WS-NO1-8 | 用于配電房溫度和濕度。工作電源:AC/DC 85~265V工作溫度:-40.0℃~99.9℃工作濕度:0%RH~99%RH | |
BRJ-307 | 光電式煙霧傳感;電源正極(DC 12V):+12V,繼電器輸出:常開觸點 | ||
RS-SJ-N01R01-2 | 接觸式水浸傳感器,監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況,工作電源:DC 10-30V工作溫度:-20℃~+60℃工作濕度:0%RH~80%RH響應(yīng)時間:1s繼電器輸出:常開觸點 | ||
環(huán)境監(jiān)測硬件 | T35-II-5.6 | 風(fēng)量4800,帶溫控器,帶消聲段,電機變頻 | |
AT8002 | 常開型;感應(yīng)距離:30-50mm材質(zhì):鋅合金,銀灰色電度干接點輸出 | ||
DS-2DC6120BY-A | 視頻監(jiān)控 | ||
ARTU-KJ8 | 8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出 |
6 結(jié)語
本文研究配電監(jiān)控系統(tǒng)主要意義在于:通過計算機計算、通信技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的運用,可以規(guī)范現(xiàn)有的報警信息,優(yōu)化報警方式,設(shè)計與現(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、實時分析、雙向互動及精準(zhǔn)計算等方法,使系統(tǒng)對配電室的遠程控制與監(jiān)測得以實現(xiàn)。該系統(tǒng)對企業(yè)供電實現(xiàn)配網(wǎng)自動化具有很好的促進作用,對供電公司降低配電室運營成本、提高企業(yè)用電管理水平起到了積極的作用。
參考文獻:
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[J].電力系統(tǒng)自動化,2015,39(01):241-247.
周志強,唐云峰,袁明飛.基于Web的配電室監(jiān)控報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
作者簡介:
李明君,男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事配電室在線監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用。
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