（中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林石化數(shù)據(jù)中心分公司，吉林 吉林市 132000）

0 引言

低壓配電柜是機(jī)房中非常重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備。作為電網(wǎng)的分配系統(tǒng)尾端，低壓配電柜的性能對(duì)局部電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的影響?，F(xiàn)階段，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模越來(lái)越大，機(jī)房的低壓配電柜的數(shù)量不斷增加。作為機(jī)房設(shè)備的動(dòng)力來(lái)源，一旦低壓配電柜發(fā)生故障，就會(huì)引起機(jī)房斷電而產(chǎn)生巨大損失，所以必須確保低壓配電柜的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，減少現(xiàn)場(chǎng)的人工巡視工作量，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)預(yù)警，確保機(jī)房的運(yùn)行安全。

1 低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化設(shè)計(jì)的意義與優(yōu)勢(shì)

1.1 低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化建設(shè)的意義

通過(guò)對(duì)低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電柜的開閉進(jìn)行智能化的管控。低壓配電柜的信息化監(jiān)控系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄低壓配電柜的操作，自動(dòng)采集機(jī)房的模塊電源傳輸數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，同時(shí)能夠自動(dòng)識(shí)別環(huán)境的濕度、溫度等參數(shù)，對(duì)安全隱患進(jìn)行預(yù)警。通過(guò)設(shè)計(jì)低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效提高低壓配電柜的智能化水平，提升機(jī)房的應(yīng)急處理能力，使機(jī)房損失降到最低。由此可見，低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化的建設(shè)具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。

1.2 低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

1.2.1 提高系統(tǒng)的及時(shí)性與準(zhǔn)確性

通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地采集溫度、濕度等信息，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸、分析和處理，為系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。

1.2.2 提升系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)的處理能力

通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，能夠大大提高低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，減少人工的參與度。同時(shí)，數(shù)據(jù)的錄入無(wú)須人工操作，大大提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，使響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)3 s，顯示復(fù)雜圖表、數(shù)據(jù)表的時(shí)間不超過(guò)10 s，查詢?nèi)罩?、統(tǒng)計(jì)與分析等的時(shí)間不超過(guò)6 s，能夠較好地滿足低壓配電柜的監(jiān)控要求。

1.2.3 提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性

在低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的信息化設(shè)計(jì)中，采用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)柜內(nèi)部和環(huán)境的溫度、濕度信息，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)的控制中心，當(dāng)溫度、濕度超過(guò)設(shè)定的門限值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警，工作人員在接收到警報(bào)信息后及時(shí)排除安全隱患，顯著提高低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。

1.2.4 加強(qiáng)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)控

低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各電能分配單元的電壓、電流和功率等參數(shù)，便于實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)的電力參數(shù)，并將電力運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)的控制中心。當(dāng)?shù)蛪号潆姽癖O(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電源分配單元參數(shù)高于上限值或低于下限值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，從而提醒技術(shù)人員及時(shí)采取措施，確保系統(tǒng)的安全。

2 低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)信息化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

2.1 低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

低壓配電柜監(jiān)控信息化系統(tǒng)的硬件平臺(tái)包括電源監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控器兩部分。電源監(jiān)控系統(tǒng)是指借助監(jiān)控器對(duì)低壓配電柜內(nèi)電源監(jiān)控器及其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析處理的軟硬件系統(tǒng)，其主要作用是實(shí)時(shí)掌握低壓配電柜運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電柜的信息化控制。監(jiān)控器是能憑借無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備，通過(guò)監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度、電流、電壓等數(shù)據(jù)信息，監(jiān)督設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，及時(shí)發(fā)出預(yù)警。監(jiān)控器主要由CPU i9-9900k 核心板、PS48600-3B/2900 的電源開關(guān)、ZXECS1000-License 的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音板、DCM5614的AC-DC電源和工業(yè)級(jí)H50的采集板等構(gòu)成。工作人員能夠利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)督和控制低壓配電柜內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行打開、關(guān)閉或重啟等操作，具有遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化、實(shí)時(shí)監(jiān)控故障、可靠性和擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。

2.2 低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

低壓配電柜系統(tǒng)的軟件平臺(tái)主要由上位機(jī)軟件系統(tǒng)模塊、機(jī)房通信管理模塊和開關(guān)柜監(jiān)控模塊等構(gòu)成。

2.2.1 上位機(jī)軟件系統(tǒng)模塊

低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件系統(tǒng)模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能，通過(guò)建立統(tǒng)一的管理云平臺(tái)，合理配置監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器資源，與互聯(lián)網(wǎng)Web 網(wǎng)頁(yè)或客服端程序建立連接進(jìn)行通信，不僅能實(shí)現(xiàn)智能化的監(jiān)控，還能利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）地圖的導(dǎo)入功能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。該模塊還具有較好的擴(kuò)展性，客戶能自行配置服務(wù)器資源，隨著機(jī)房的增加而增加通信端口。同時(shí)，該模塊還能滿足數(shù)字運(yùn)維的要求，能對(duì)各類數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行有效管理，且具有大數(shù)據(jù)分析的功能。

2.2.2 機(jī)房通信管理模塊

機(jī)房通信管理模塊即為通信中繼層，主要由通信模塊、信號(hào)中繼模塊等組成。通信模塊主要由主機(jī)、路由器和遠(yuǎn)程通信服務(wù)器構(gòu)成，負(fù)責(zé)信號(hào)的編碼、傳輸和接收功能；信號(hào)中繼模塊對(duì)開關(guān)柜內(nèi)的檢測(cè)值進(jìn)行采集和中繼，并與和機(jī)房?jī)?nèi)的通信機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信。所采用的通信協(xié)議是GPRS 通信（IEC60870-5-101 規(guī)約）、TCP/IP（IEC60870-5-104 規(guī)約）或ZigBee 無(wú)線通信協(xié)議等，并具有可拓展的空間?；谏鲜鐾ㄐ艆f(xié)議，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信傳輸。

2.2.3 開關(guān)柜監(jiān)控模塊

開關(guān)柜監(jiān)控模塊，是該系統(tǒng)的前端測(cè)控層，主要由開合式的電流互感器、電纜接頭測(cè)溫元件、無(wú)線通信模塊（裝有ZigBee）、溫濕度檢測(cè)模塊和全電量檢測(cè)模塊等構(gòu)成，主要功能是對(duì)配電柜內(nèi)的電壓、電流、電功率和溫濕度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)機(jī)房的溫濕度、門禁、煙霧等環(huán)境情況進(jìn)行測(cè)量。

3 低壓配電柜信息化監(jiān)控系統(tǒng)的功能和注意點(diǎn)

3.1 低壓配電柜信息化監(jiān)控系統(tǒng)的功能

3.1.1 系統(tǒng)管理功能

低壓配電柜的信息化監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)房的集中管理，滿足智能化巡檢的要求。能夠?qū)崟r(shí)采集機(jī)房的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的實(shí)時(shí)運(yùn)維，管理各種數(shù)據(jù)報(bào)表，對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警，定位故障的位置等。

3.1.2 系統(tǒng)通信功能

通過(guò)設(shè)置機(jī)房通信管理機(jī)，實(shí)現(xiàn)和前端測(cè)控裝置之間的通信。此外，通過(guò)配置服務(wù)器云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)和服務(wù)器云平臺(tái)間的通信，更好地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)和管理。

3.1.3 前端測(cè)控功能

信息化監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)柜監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)采集機(jī)房?jī)?nèi)的各種數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行倪M(jìn)行處理，當(dāng)溫濕度數(shù)據(jù)、電壓電流數(shù)據(jù)超過(guò)門限時(shí)，會(huì)啟動(dòng)警報(bào)信息提示工作人員進(jìn)行檢查處理。該監(jiān)控系統(tǒng)的前段測(cè)控功能便于實(shí)時(shí)掌握機(jī)房?jī)?nèi)的運(yùn)行狀態(tài)，以保障機(jī)房的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 低壓配電柜信息化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)

為了確保低壓配電柜信息監(jiān)控系統(tǒng)的順利設(shè)計(jì)，應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中留意以下要點(diǎn)。①要保證回路中電壓穩(wěn)定。若一次回路中存有380 V 的電壓，則前端測(cè)控層設(shè)備將無(wú)法進(jìn)行安裝。此時(shí)應(yīng)對(duì)低壓配電柜進(jìn)行停電處理，并調(diào)試消除一次回路中的380 V 電壓，再安裝前端測(cè)控設(shè)備。在停電過(guò)程中，要盡可能縮短停電時(shí)間，確?？焖侔惭b。②盡可能采用無(wú)線通信方式。采用無(wú)線通信能大大減少布線的工作量，降低因布線故障而引起的通信故障，提高信息化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。③低壓配電柜信息監(jiān)控系統(tǒng)中所采用的電流互感器、溫濕度傳感器等元器件應(yīng)進(jìn)行特殊處理。目的是在不需要對(duì)銅排和一次電纜拆開的前提下就能快速安裝上述電氣元件。在安裝電氣元件時(shí)，應(yīng)先閉合銅排，在銅排上固定好支撐架，隨后在銅排上固定電氣元件，由此完成安裝。④前端側(cè)空氣檢測(cè)設(shè)備要有良好的絕緣性能。要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選擇合適的控制設(shè)備、成套的開關(guān)設(shè)備等，電氣設(shè)備之間的間隙需要能承受額定耐受電壓的沖擊。不絕緣的部位和導(dǎo)電部位的距離要不低于20 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)低壓配電柜的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，能夠使低壓配電柜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的智能化控制，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。低壓配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的信息化設(shè)計(jì)能自動(dòng)記錄開關(guān)柜的打開與閉合，自動(dòng)采集和分析電源分配單元數(shù)據(jù)、溫濕度參數(shù)等，并在超過(guò)門限值時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，由此提高低壓配電柜運(yùn)行的安全性，為減少機(jī)房損失、高效安全運(yùn)行提供保障。