專利名稱：配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)配電房技術改進，具體指配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)可對這些配電房實現(xiàn)遠程監(jiān)控及管理，屬于電力系統(tǒng)技術領域。
背景技術：
在各級電力系統(tǒng)、大型或特殊的工礦企業(yè)都設置有配電房，以實現(xiàn)對電力的配送和管理。配電房內各種開關眾多，布滿了各種儀器儀表。在10KV-0. 4KV的供配電系統(tǒng)中，配電房運行數(shù)量大、臺數(shù)多、分布面積廣、總容量大、負荷季節(jié)性強、峰谷差大。這些配電房主要存在下述問題
I、配電變壓器及其開關柜中一二次設備自動化、通訊等計算機技術未普遍采用，缺乏運行數(shù)據的收集傳輸，以及對設備運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制，且實施難度大。2、季節(jié)變換，負荷變化較大時主要靠人力憑經驗進行變壓器運行方式的切換，實時性不強，缺乏數(shù)據支撐。3、配電房環(huán)境惡劣,夏季用電負荷多,用電量大，設備發(fā)熱量大，而環(huán)境設備工作依靠人員定期維護檢修時投入設備，一二次供電設備長期運行于高溫環(huán)境，設備壽命嚴重受到影響。4、現(xiàn)有配電房的管理是由工作人員開啟工作票，由相關人員到現(xiàn)場進行管理，實際施工人員與工作票人員可能存在較大的差異，甚至存在非施工人員進入配電房的可能性，對供電的安全性，可靠性存在較大的安全隱患，即現(xiàn)有配電房不能對進入人員進行有效的控制和管理。5、大部分現(xiàn)場設備層不具備通信功能，不能及時采樣各種參數(shù)數(shù)據，沒有原始數(shù)據作支持，對設備的更換及管理沒有有效數(shù)據支持。6、由于各配電房的地理位置分散，需要大量的人力、物力才能對設備進行有效的管理及維護，增加了管理和維護的難度，甚至不能對現(xiàn)場設備進行有效的管理和維護。7、當配電房發(fā)生異常情況時，不能及時將信息傳遞出去并發(fā)出報警信息，及時的通知相關工作人員，相關人員不能在第一時間掌握完整的信息并采取方法進行處理。8、如果有人或異物非法進入配電房時，不能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施?？傊?，如何才能有效的對配電房內設備進行監(jiān)控和維護，使設備工作在合理的工況區(qū)間，實時記錄設備運行工況，使設備的安全性、可靠性及經濟性得到有效的提高，在現(xiàn)有技術還是一個空白。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的就在于提供一種可對配電房進行遠程監(jiān)控的智能系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是這樣的配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于在配電房中設有門禁系統(tǒng)、監(jiān)視配電房周圍狀況的視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端單元(DTU)，門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端單元的輸出通過集線器接無源光網絡(0NU)，無源光網絡通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。進一步地，所述配電房有多個，所有配電房的無源光網絡均通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。進一步地，所述分布式數(shù)據終端單元由主機和各種信號采集模塊構成，各種信號采集模塊的輸出接主機的輸入。更進一步地，所述信號采集模塊包括帶光纖隔離的電纜頭溫度傳感器、變壓器負荷電流采集單元、變壓器頂層及底層油溫采集單元、變壓器油位采集單元、開關開斷電流采 集單元、開關分合閘次數(shù)計數(shù)器、位于開關柜電纜室內的溫度傳感器、配電房室內煙霧傳感器、配電房室內水浸傳感器、配電房室內溫度傳感器、配電房室內濕度傳感器、高壓進出線電流傳感器、高壓進出線電壓傳感器、每路開關遙信量采集單元、低壓母線回路電流采集單元和低壓母線回路電壓采集單元。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能對配電房各種信息和參數(shù)進行采集，并對相關信息和參數(shù)(包括通過計算得到的參數(shù))適時通過顯示系統(tǒng)進行顯示，同時由在線控制系統(tǒng)對配電房內相關設備進行遙控，實現(xiàn)配電監(jiān)控、無功補償，實現(xiàn)配變經濟運行，并具有較強和靈活的門禁和安防功能。


圖I-本發(fā)明總體構架圖。圖2-本發(fā)明單個配電房內部構架圖。圖3-本發(fā)明分布式數(shù)據終端單元結構框圖。圖4-本發(fā)明單個配電房內部結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。參見圖I-圖4，從圖上可以看出，本發(fā)明配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，在每一個配電房中設有三大部分門禁系統(tǒng)、監(jiān)視配電房周圍狀況的視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端單元(DTU，也叫數(shù)據傳輸單元)，門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端單元的輸出通過集線器接無源光網絡(ONU)(圖2所示)，無源光網絡通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。見圖1，所述配電房有多個，所有配電房的無源光網絡均通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。進一步地，所述分布式數(shù)據終端單元由主機和各種信號采集模塊構成，各種信號采集模塊的輸出接主機的輸入，見圖3。所述信號采集模塊包括帶光纖隔離的電纜頭溫度傳感器、變壓器負荷電流采集單元、變壓器頂層及底層油溫采集單元、變壓器油位采集單元、開關開斷電流采集單元、開關分合閘次數(shù)計數(shù)器、位于開關柜電纜室內的溫度傳感器、配電房室內煙霧傳感器、配電房室內水浸傳感器、配電房室內溫度傳感器、配電房室內濕度傳感器、高壓進出線電流傳感器、高壓進出線電壓傳感器、每路開關遙信量采集單元、低壓母線回路電流采集單元和低壓母線回路電壓采集單元。這些信號采集模塊可以根據實際需要進行擴展和減并。本系統(tǒng)采用模塊化結構設計、各功能模塊可獨立運行；系統(tǒng)與總后臺之間(或次級子站)采用工業(yè)以太網通信實現(xiàn)數(shù)據共享，其通信協(xié)議為IEC-61850-5-104 ；系統(tǒng)與現(xiàn)場智能設備之間采用標準通信接口進行數(shù)據交換；其接口為RS485或RS232 ;通信協(xié)議由現(xiàn)場設備廠家提供相關通信歸約。圖4為本發(fā)明單個配電房內部結構示意圖，虛線以上為開閉所結構，虛線以下為配電房。如圖4所示，由其它DTU對兩路進線電源實現(xiàn)“三遙”功能(即圖4所示的斷路器Φ和·3由其它DTU控制)，本系統(tǒng)對公用配電房內實現(xiàn)“二遙”功能(即遙信配電房進線總路狀態(tài)，如圖所示斷路器Φ和 ;遙測對低壓母線電壓和電流進行檢測，如圖所示測量單 元O)；
本系統(tǒng)能實現(xiàn)公用配電房內斷路器(圖4中的斷路器 ΦΘΘΘ)的管理及控制功能，由配變房智能綜合控制裝置實現(xiàn)就地控制及故障隔離功能；對配電房內電氣設備進行在線監(jiān)測及管理。本如下。一、信息采集功能
1)采集狀態(tài)量信息，每路開關遙信量采集；
2)采集高壓進出線電流、電壓，低壓總路全電量信息；
3)具有采集數(shù)據當?shù)卮鎯δ埽?br> 4)能夠每5分鐘保存一次電流值，保存不少于30天的數(shù)據；
5)采集環(huán)境溫度、濕度，電纜頭溫度；
功能
1)獨立運行功能根據集中管理分散控制思想智能配電房具備系統(tǒng)獨立運行功能；
2)經濟運行功能自主控制配電系統(tǒng)運行于高效節(jié)能狀態(tài)，同時上傳動作信息；
3)智能補償功能系統(tǒng)具備無功智能補償功能，保證電力系統(tǒng)高效運行；
4)統(tǒng)一控制功能高低壓具備遠程遙控功能；
5)事件上報功能開關變位,外部因數(shù)跳閘信息主動及時上傳；
6)具有遠方和本地控制切換功能，支持開關的就地操作功能；
7)歷史數(shù)據就地存儲功能系統(tǒng)具備一年歷史數(shù)據存儲能力，防止電力數(shù)據因網絡原因丟失;
8)各類SOE事件、開關狀態(tài)變化、報警數(shù)據就地存儲，每類不少于1000條；
9)現(xiàn)場顯示功能通過現(xiàn)場IXD顯示屏可直觀顯示各裝置運行狀況、通訊狀態(tài)以及變壓器上下端詳細電力參數(shù)。三、無功補償子系統(tǒng)
I)采集低壓母線回路的電流、電壓，并對無功補償系統(tǒng)進行在線監(jiān)視；2)可實現(xiàn)遙控；
3)可實時顯示電網功率因數(shù)、電壓、電流、有功/無功功率、電壓總諧波畸變率、電容器投切狀態(tài)和故障警示；
5)可顯示電流變比、過壓保護、諧波設置、投/切延時、投/切門限、編碼方式、電容路數(shù)、電容容量等設置參數(shù)；
6)取樣物理量為無功功率，無投切振蕩、無補償呆區(qū)；
7)具有手動投切和自動投切兩種運行方式；
8)邏輯投切方式，每組容量自由設定；
9)投切方式采用全Λ接法；
10)控制輸出能適應電子開關、交流接觸器、復合電子開關或真空接觸器等不同投切元
件；
11)控制輸出接點12路、每路DC12V、60mA或AC220V、5A；
12)具有自檢復歸和自動復位功能；
13)具有欠壓、過壓保護功能；
14)具有諧波超限保護功能；
15)超限及故障警示功能；
16)當電網出現(xiàn)故障或某個參數(shù)超限時，報警指示點亮閃爍，提示過壓、欠壓或其它某個參數(shù)超限。四、配變經濟運行子系統(tǒng)
1)可手動運行/自動運行；
2)記錄變壓器及開關的動作次數(shù)以及設備健康狀態(tài)；
3)遙控合/分閘功能可使人員遠程操作，可減少設備本身安全問題對人身造成的傷
害;
4)參數(shù)可設置，更換設備后現(xiàn)場設置參數(shù)即可改變運行方式；
5)帶確認功能,防止誤操作；
6)切換過程中，檢測到設備發(fā)生故障后返回前一穩(wěn)定工作狀態(tài)；
7)優(yōu)化變壓器的使用，使總輸出功率不變的情況下，兩臺變壓器的總損耗最小，變壓器單臺運行時，不僅可以減少空載損耗，還能減少變壓器空載損耗引起高壓線路上的線路損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗；
8)因變壓器為感性負荷，當小負荷時切斷高壓斷路器后，還可以提高高壓線路上的功率因數(shù)；
9)當變壓器長時間停運后再次投運需要做試驗，自動烘潮功能可以減少做試驗的費用及人工成本；
五、凝露監(jiān)控子系統(tǒng) O子系統(tǒng)可獨立運行，受網絡影響?。?br> 2)預防凝露功能通過對開關柜內外環(huán)境的檢測能主動預防凝露發(fā)生，保證設備運行安全；
3)易擴展的通信架構標準RS485通訊接口。六、安防功能要求1)安裝安防攝像頭，可實時監(jiān)視開閉所/配電房即時情況，實現(xiàn)“遙視”管理功能；
2)通過與SCADA數(shù)據不同的專用VLAN網絡通道，將被監(jiān)視的目標動態(tài)圖像以IP組播方式傳到監(jiān)控中心，報警信號、站端狀態(tài)信息、配置信息和控制信息以TCP/IP方式與監(jiān)控中心實時通信；
3)支持幀率、碼流、分辨率可通過軟件操作界面進行參數(shù)設定，也可按預先設置的方案自動調整，支持25幀/S ;
4)運行維護人員可通過開閉所/配電房安防攝像頭對站內設備或現(xiàn)場進行監(jiān)視，對開閉所/配電房任一攝像頭進行(左右、上下、遠景/近景、遠焦/近焦)控制，實現(xiàn)對攝像頭視角、方位、焦距、光圈、景深的調整；對于帶預置位的攝像頭，操作人員能直接進行預置位的操作；
5)報警聯(lián)動拍照功能支持開閉所/配電房事故報警、消防報警、防盜報警、防火報警、電力設備水浸報警、門禁報警、非法闖入及畫面異動報警等多種報警類別聯(lián)動拍照上傳功能；當發(fā)生報警時，能聯(lián)動相關設備，如啟動現(xiàn)場照明、警笛等，相關設備啟動后，在設定的時間內自動關閉；報警發(fā)生后，開閉所/配電房安防攝像頭向客戶端和監(jiān)控中心發(fā)送報警信息，并同時啟動錄像，錄像時間可設定；
6)可設定非法闖入應用設定監(jiān)控范圍，可有可疑人物闖入時，聯(lián)動報警，拍照錄像等并向主站以彈出輸實時圖像的方式告警；
7)門禁告警站房門打開時，聯(lián)動拍照，并主站以彈出輸實時圖像的方式告警；
8)站房巡視時通過智能配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)啟動視頻功能，實現(xiàn)與照明系統(tǒng)聯(lián)動開啟照明。七、門禁功能要求
1)安裝門禁系統(tǒng)，通過與視頻信息的同一VLAN網絡通道與綜合管理系統(tǒng)通信，實現(xiàn)刷卡開門、密碼開門、門禁實時記錄、遙控開門等管理功能；
2)門禁可按區(qū)域、時間段及人員分組管理，對持卡人的出入時間和出入區(qū)域進行限制，并將時間與區(qū)域結合形成人員分組，將持卡人分配給不同的人員分組，即實現(xiàn)了持卡人在什么時間允許進入哪些區(qū)域的權限定義；
3)臨時卡管理功能。設置某人幾月幾日生效，幾月幾日卡片過期。生效日期以前，卡片尚未生效，不可使用；至生效日期時，將自動生效使用；至過期日期，卡片將自動作廢不可以使用。4)可選擇卡片單獨下傳。如果用戶只是新增幾個或者修改幾個人的權限，無需將所有權限重新下傳一次，新增和修改的權限可以單獨下傳；
5)卡+密碼功能。用戶刷卡后輸入正確的密碼才可開門。可以一卡一密碼，即每個人都擁有自己的密碼。該功能可以防止卡丟失后被人拾到開門，增加系統(tǒng)的安全性；
6)對于同一個門，可以設置某些人要求卡+密碼，某些人只需刷卡就可以進入。密碼可以為4 一 8位數(shù)。該功能必須使用密碼鍵盤讀卡器；
7)手動輸入密碼開門功能。如果用戶啟用該功能，則無需帶卡，只需輸入密碼，就可以進行開門，并且存儲該出入記錄。每個門最多可設置10個密碼，密碼為4 一 8位數(shù)字；
8)消防報警緊急開門功能。如果控制器接收到消防開關信號來的時候，控制器所轄的門全部自動打開，便于人員逃生。并可以啟動消防警笛和存儲記錄消防報警記錄的時間；9)聯(lián)動輸出功能?？山尤氤鲩T按鈕、門磁開關、紅外傳感器、火災傳感器等；可控制電鎖、警鈴、警燈等設備，實現(xiàn)安防各個系統(tǒng)功能聯(lián)動；
10)強行開門報警。強行開門，即沒有通過合法方式(刷卡或按鈕等)強行開門或者破門而入，可啟動報警輸出，現(xiàn)場驅動報警器鳴叫，威懾犯罪人員和提醒保安趕來；
11)在線巡查記錄功能，記錄巡檢時間；
12)與安防系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)門開拍照或門開錄像功能；
13)門禁和視頻數(shù)據直接上傳到三區(qū)的智能配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

八、環(huán)境監(jiān)測功能要求
1)安裝室內環(huán)境溫濕度傳感器，實時監(jiān)測對應室內空間的溫濕度數(shù)據，并上傳到配電主站；
2)高溫報警。當室內溫度高于設定上限時，立刻發(fā)出溫度過高的報警信號，同時啟動風機等降溫系統(tǒng)，達到降低室內溫度的目的；
3)高濕報警。當室內濕度高于設定上限時，立刻發(fā)出濕度過高的報警信號，同時啟動抽濕機等抽濕系統(tǒng)，達到降低室內濕度的目的；
4)為防止風機等設備長時間超負荷工作導致?lián)p壞，設備應具有定時通風功能，風機等設備運行指定時間后需強制關閉一定時間；
5)安裝開閉所/配電房室內水浸傳感器，實時監(jiān)測現(xiàn)場是否有積水險情；若發(fā)現(xiàn)有積水，則立即上傳告警信息到配電主站；
6)安裝開閉所/配電房室內煙霧傳感器，實時監(jiān)測現(xiàn)場是否有煙霧險情；若發(fā)現(xiàn)有煙霧，則立即上傳告警信息到配電主站。九、一次設備監(jiān)測功能要求
O安裝成套帶光纖隔離的電纜頭溫度傳感器，實現(xiàn)電纜頭溫度在線實時監(jiān)測；
2)電纜頭溫度在線監(jiān)測采用間接測溫方案，通過測量電纜頭外部絕緣層溫度依據預先由試驗測定的環(huán)境溫度修正值，得出銅芯導體發(fā)熱溫度的近似值；
3)在開關柜電纜室內安裝溫度傳感器，當電纜室內與開閉所/配電房室內溫差超過限值，啟動加熱器為電纜室驅潮；
4)開關分合閘次數(shù)在線監(jiān)測。通過將開關分合閘輔助接點接入，開關每次分合閘動作，終端設備自動統(tǒng)計開關動作次數(shù)，并上傳到配電主站；
5)開關分合閘時間在線監(jiān)測。通過計算開關分合閘操作控制接點輸出，直至對應開關分合閘輔助接點返回的時間差，終端設備統(tǒng)計開關每次分合閘操作的近似時間，并上傳到配電主站；
6)開關開斷電流在線監(jiān)測。通過統(tǒng)計開關分閘操作時的開斷電流，并上傳到配電主站，為主站提供開關設備電磨損的基礎數(shù)據；
7)變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測。通過實時采集變壓器負荷電流、變壓器頂層及底層油溫、油位等運行參數(shù)，并上傳到配電主站，為主站建立變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測、變壓器故障早期判斷及變壓器失效模型提供有力數(shù)據基礎；
本智能配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)安裝于中壓配電網現(xiàn)場，集配網監(jiān)控系統(tǒng)(電能質量，運行狀態(tài)，智能無功補償)、設備健康管理(負荷率，機械，資產管理)、經濟運行及故障自愈、動力環(huán)境(安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、溫濕度控制、消防監(jiān)控及報警)四大系統(tǒng)功能于一體的新型綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非 限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于在配電房中設有門禁系統(tǒng)、監(jiān)視配電房周圍狀況的視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端単元，門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端単元的輸出通過集線器接無源光網絡，無源光網絡通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。
2.根據權利要求I所述的配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述配電房有多個，所有配電房的無源光網絡均通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。
3.根據權利要求I或2所述的配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述分布式數(shù)據終端単元由主機和各種信號采集模塊構成，各種信號采集模塊的輸出接主機的輸入。
4.根據權利要求3所述的配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述信號采集模塊包括帶光纖隔離的電纜頭溫度傳感器、變壓器負荷電流采集單元、變壓器頂層及底層油溫采集單元、變壓器油位采集單元、開關開斷電流采集単元、開關分合閘次數(shù)計數(shù)器、位于開關柜電纜室內的溫度傳感器、配電房室內煙霧傳感器、配電房室內水浸傳感器、配電房室內溫度傳感器、配電房室內濕度傳感器、高壓進出線電流傳感器、高壓進出線電壓傳感器、每路開關遙信量采集單元、低壓母線回路電流采集単元和低壓母線回路電壓采集単元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種配電房遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)，在配電房中設有門禁系統(tǒng)、監(jiān)視配電房周圍狀況的視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端單元，門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)和分布式數(shù)據終端單元的輸出通過集線器接無源光網絡，無源光網絡通過以太網分別接在線監(jiān)測顯示系統(tǒng)和在線控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能對配電房各種信息和參數(shù)進行采集，并對相關信息和參數(shù)(包括通過計算得到的參數(shù))適時通過顯示系統(tǒng)進行顯示，同時由在線控制系統(tǒng)對配電房內相關設備進行遙控，實現(xiàn)配電監(jiān)控、無功補償，實現(xiàn)配變經濟運行，并具有較強和靈活的門禁和安防功能。
文檔編號H02J13/00GK102684302SQ20111040072
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者劉械 申請人:重慶櫻花電氣開關有限公司