变配电安全智能监控系统分析应用系列篇（一）

变配电安全智能监控系统分析应用

1、 系统概述

在当今信息网络科技高速发展时代，充分利用信息化技术改造传统电网为智能电网是一项核心内容。在电能生产、高压传输、中继变电站等环节的遥测、远动等智能化技术已经普及。但大多数电网末端的终端配电站却没有实施智能安全监控系统，而这些节点大量地分布在城市、工厂、交通、农业生产等领域，其运行状态是否正常直接关系到终端用户的用电安全，也会影响整个电网的稳定供电。因此，对末端变配电站进行有效地实施和应用变配电智能安全监控，是解决智能电网建设末端站点的关键所在。

2、需求分析

变配电安全智能监控系统采用智能化手段对配电房的电力、环境和安防、消防指标进行全实时监控，及时、准确地发现各种故障信息，并以短信、语音、声光、邮件等多种方式发布报警，促使管理人员快速作出处理决策，避免造成更大的损失。

变配电智能安全监控系统要素包括：

2.1 电力系统

v 高压微机机电保护器

v 变压器

v 输出回路

2.2 环境系统

v SF6浓度

v 温湿度

v 空调

v 风机

v 水位

v 漏水

v 水泵

v 除湿机

2.3 安防监控

v 红外入侵

v 门禁

v 视频安防

v 烟感

3、系统所实现目标

v 管理革命：实现设备维护管理体制的重大改变，形成集中维护、统一管理和自动考核的配电房运维管理机制。

v 降低成本：采用变配电智能监控系统，可大大节约管理维护人员，达到提高效率、降低成本的作用。

v 快速反应：实现各类告警信息的实时传递，正确定位故障点，确定故障解决方案，摒弃低效的人工现场巡查方式，第一时间掌握故障信息，及时作出反应。

v 主动管理：实现采样数据的连续性、真实性、可存储性，并据此进行科学、主动的管理，彻底改变被动的人工维护模式，做到责任明确、事件可追溯。

v 开放平台：平台向下可集成现场级智能设备，如UPS、蓄电池、输入/出配电柜、智能列头柜、PDU、空开、防雷器、空调、温湿度、漏水、视频、门禁、防盗报警、气灭等设备数据；向上可提供WebService/SDK协议接口供其他平台集成。

4、系统设计依据

《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）

《电子信息系统机房施工及验收规范》（GB 50462-2008）

《计算机场地通用规范》（GB/T2887-2011）

《工业企业通信接地设计规范》（GBJ79-85）

《安全防范工程技术规范》（GB 50348-2004）

《供配电系统设计规范》(GB 50052-2009)

《低压配电设计规范》(GB 50054-2011)

《出入口控制系统工程设计规范》（GB50396-2007）

《智能建筑设计标准》（GB 50314-2015）

《通用用电设备配电设计规范》(GB 50055-2011)

《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012

5、系统架构分析

5.1物理架构

5.2组成原理

变配电安全智能监控系统采用分布式体系架构，主要由采集层、协议层、网络层和应用层组成。

v 采集层

由现场设备和嵌入式网关组成的控制级网络系统，现场设备泛指具有智能通信端口的设备，如微机机电保护器、SF6浓度检测仪、UPS、空调、电量仪、温湿度仪、漏电监测仪、漏水监测仪、水位仪等；嵌入式网关通过智能端口接入各种现场设备，实现运维信息的初次集成，现场设备与网关之间支持ZigBee无线通信。嵌入式网关内置Web服务器，支持DHCP动态IP获取功能，能向指定IP的Server发起主动连接；网关具备强大的动态协议解析能力，能将不同设备的通信协议封装为TCP规范，并提供内置Web和WebService接口，方便与后台软件实现集成。

v 传输层

传输层是控制级网络与应用管理层之间的通信桥梁，它将采集层数据通过交换和路由传递给后台，网络支持有线和无线解决方案，包括专网/DDN/ADSL/GPRS/3G/4G等形式。

v 管理层

管理层是应用软件的硬件支撑平台，由一系列IT设备组成，如应用服务器、数据服务器、3D服务器、客户端电脑、输出设备、语音服务器、短信服务器等。

v 应用层

即整个变配电安全智能监控系统的应用软件平台，是在数据集成基础上的各类应用总称，如数据展示、统计分析、报警发布、控制管理、报表管理、3D动画、移动访问等，软件支持跨平台运行，支持移动客户端。

6、系统特点

6.1可靠性

v 硬件设备采用高可靠工业级器件，可在-45℃----+70℃温度、5%----95%湿度环境下正常工作

v 整个系统符合7*24小时关键运行系统要求，智能网关平均无故障运行时间（MTBF）大于20万小时

v 硬件采用物理隔离、屏蔽及ESD保护技术，具备较强的抗干扰和浪涌保护能力

v 采用硬件和软件看门狗（WatchDog）技术，系统具备自我恢复功能

v 支持双机热备冗余技术，能自动切换主备角色，确保系统安全运行

v 采用容错技术、加密技术以及权限管理技术，确保信息始终处于安全可控范围

6.2兼容性

v 采集层协议兼容性：采用动态协议技术，支持同一物理层上不同设备之间的通信兼容

v 应用层协议兼容性：支持OPC数据交换协议，应用层部署独立的OPC客户端网关，可与各种协议的OPC Server进行数据交换（如BACnet/KNX/Lonworks/SNMP/Modbus等）

v 平台兼容性：支持跨平台运行，可在Windows/Android/Linux平台上运行，无需代码移植

v 系统开放性：提供开放的SDK和WebService接口，支持与第三方产品无缝集成

6.3实时性

v 采用高性能嵌入式单片机系统，智能网关具备强大的本地处理能力

v 采用C++开发高效率嵌入式Web服务器，减少系统资源依赖，充分发挥硬件平台优势，支持多任务、多线程技术，极大地提高了运行效率

v 应用层采用面向SOA的技术架构，支持分布计算环境，组件可部署于不同的服务器上，最大限度发挥各自性能

6.4可维护性

v 采用动态协议技术，新增设备只需扩充协议库即可完成与原有系统整合，无需改动主控软件

v 项目文件采用XML架构，方便移植、修改、扩充和备份

v 图形界面、三维视图、数据视图三者互相分离，展示界面的修改不影响数据视图，用户可自行设计个性化图形界面

v 柔性组态能力，为用户开放大量的资源，如项目管理、图形工具、报表设计、系统配置等，用户可灵活进行组态设计，生成符合要求的个性化应用

（文章作者：河南影响力电子科技有限公司 李勇军）