淺談配電室在線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工作原理

本文使用 phyCORE-i.MX6UL 系列核心板進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，phyCORE-i.MX6UL 系列核心板適合用于低功耗、低成本、緊湊型應(yīng)用的設(shè)計(jì)中。它采用 Cortex-A7 低功耗內(nèi)核，提供高900MHz 的處理主頻，可以滿足該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求；同時(shí)該核心板支持以太網(wǎng) PHY 等核心器件，同時(shí)對外提供郵票孔接口，方便無線傳輸設(shè)備連接，省去了額外連接器的空間及成本。

配電室中采集子節(jié)點(diǎn)需要與主機(jī)進(jìn)行通信，主機(jī)需要與在上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。在采集子節(jié)點(diǎn)與主機(jī)的通信中，采用 ZigBee 無線通訊方式，使用 CC2430 通訊模塊。該產(chǎn)品是 TI 公司（德州儀器）生產(chǎn)的一款專用于 IEEE 802.15.4和 Zigbee 協(xié)議通信的模塊。該模塊具有 3 種休眠模式 , 從休眠模式轉(zhuǎn)換到正常模式僅需 54us，特別適合要求電池長期供電的應(yīng)用場合。

主機(jī)與上位機(jī)系統(tǒng)通信方式主要參考配電室中的集中器的通信方式，一般地上配電室，集中器采用 4G 方式進(jìn)行通信，而在地下配電室中，采用寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。因此對于地上的配電室，主機(jī)也通過增加 4G 通信模塊并安裝有流量的電話卡實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)系統(tǒng)的通信；對于地下的配電室，則借用配電室中集中器的網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。

為了準(zhǔn)確的獲取環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，本文采用 DHT91 傳感器實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度采集的功能。DHT91 是數(shù)字型溫濕度傳感器，其將傳感器和信號處理單元集成到一起，可直接輸出數(shù)字信號。

由于配電室內(nèi)滲水漏水常發(fā)生在棚頂或電纜溝內(nèi)，因此溫濕度傳感器安置在變壓器、高壓柜、低壓柜的柜頂和電纜溝的溝口處，通過室內(nèi)照明或其他 220V 交流電源處取電轉(zhuǎn)成 5V直流電源為采集子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供電。

2.4 調(diào)控單元

配電室中對于變壓器溫度過高，啟動室內(nèi)排風(fēng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)降溫；對于室內(nèi)濕度過高，則共同啟動室內(nèi)排風(fēng)風(fēng)機(jī)與除濕器進(jìn)行相應(yīng)除濕。配電室內(nèi)的排風(fēng)風(fēng)機(jī)與除濕器可根據(jù)環(huán)境參數(shù)自動啟動，也可通過上位機(jī)系統(tǒng)控制人工啟動。

3、上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的監(jiān)測與控制通過上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，軟件包括站房查找、室內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)查看、環(huán)境調(diào)控控制等功能。軟件是在 QT 環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)，通過對 PC 網(wǎng)絡(luò)端口的操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸功能，軟件界面如圖 4 所示。

圖 4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

4、試驗(yàn)測試與分析

在線器的試驗(yàn)，選取存在滲漏水的 92 號配電室進(jìn)行，該配電室下雨時(shí)墻體滲水嚴(yán)重。本實(shí)驗(yàn)按上述設(shè)計(jì)安裝溫濕度傳感器，同時(shí)在配電室門口頂部安裝異動攝像頭。每日觀察該配電室內(nèi)變壓器溫度、室內(nèi)濕度和異動情況。

5、安科瑞配電室環(huán)境系統(tǒng)

5.1概述

配電室綜合系統(tǒng)包括智能系統(tǒng)屏、通訊管理機(jī)、UPS電源、視頻子系統(tǒng)（云臺球機(jī)、槍機(jī)）、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(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵）、門禁子系統(tǒng)（讀卡器、開門按鈕、磁力鎖）、安防子系統(tǒng)（雙鑒檢測器）。

5.2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(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

5.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

5.4.2數(shù)據(jù)查詢

在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)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運(yùn)行報(bào)表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。

5.4.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟?、濕度、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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、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?fù)鋱D

支持實(shí)時(shí)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(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5.4.9遙控功能

可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6、結(jié)語

本文針對配電室內(nèi)的滲水漏水、變壓器溫度過高、室內(nèi)非工作人員進(jìn)入或小動物進(jìn)入等無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行相關(guān)研究，通過設(shè)計(jì)在線器實(shí)現(xiàn)對配電室內(nèi)滲漏水、變壓器溫度過高、室內(nèi)異動的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)。同時(shí)，該系統(tǒng)開發(fā)成本低廉，便于推廣，可以投入到現(xiàn)實(shí)的工作中，實(shí)現(xiàn)配電室少巡視或免巡視。

參考文獻(xiàn)：

（1）王君明.電力工程安裝的相關(guān)安全技術(shù)措施分析[J]. 科技導(dǎo)報(bào),2017(34).

（2）時(shí)啟凡,孫洲同.配電室在線系統(tǒng).

（3）安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.