淺談基于Web的配電室監控報警系統的設計與實(shí)現

摘要：設計基于當前Web應用系統開(kāi)發(fā)中流行的5層架構B/S模式，提出了配電室電能質(zhì)量監測軟件的總體設計方案和實(shí)現方法，規范報警信息和提升報警效率的方案。

關(guān)鍵詞：配電工程，監測，報警，配電監控。

0 引言

隨著(zhù)經(jīng)濟迅速發(fā)展，當前企業(yè)對電力依賴(lài)性逐漸增強，企業(yè)對電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。為保證有良好的電能質(zhì)量，現使用網(wǎng)絡(luò )及計算機技術(shù)設計一套配電室監控系統。當前國內有些系統通過(guò)采取監控信息“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控信息等綜合措施來(lái)實(shí)現對配電室的監控。但這些方案通常僅具有監控功能，而無(wú)法對異常情況進(jìn)行分析與處理。另外，很多系統在數據處理，報警標準和報警方式等方面也存在一些問(wèn)題[1-7]。為解決上述問(wèn)題，本文提出一種基于Web的配電室監控報警系統。

1 電能質(zhì)量監測和分析系統

本文設計的是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的電能質(zhì)量監測和分析系統。多功能儀表能夠對電網(wǎng)中的無(wú)功、負序分量及諧波進(jìn)行監測和分析，并且還能將每個(gè)電能質(zhì)量參數的檢測結果與設定值進(jìn)行比較。在電能質(zhì)量參數的檢測結果越限報警，同時(shí)通過(guò)光電隔離后驅動(dòng)繼電器，保護電網(wǎng)中的設備。此外，本文設計的監控系統采用Web技術(shù)將監測分析系統進(jìn)行組網(wǎng)，從而實(shí)現了對不同配電室的電能質(zhì)量參數進(jìn)行統一管理。

2 系統架構

本文設計的監控系統中，電能質(zhì)量信息發(fā)布的模式采用了當前流行的Web應用系統開(kāi)發(fā)中5層架構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(kāi)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維護提供方便?；贐/S模式的監控報警系統，可以允許客戶(hù)在計算機上不安裝任何軟件，僅通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現對配電室的監控功能。

配電室監控系統可以實(shí)現同時(shí)監測多條線(xiàn)路的電能質(zhì)量參數。由于本系統的硬件設計使用模塊化結構，可移植性強，也為以后接口擴展提供便利。遵照“面向對象和分層分布"的原則，分布式多通道電能質(zhì)量監測和分析系統統硬件分為5層結構：展現層、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、攝像頭等設備。（2）傳輸層：本層次主要是用來(lái)把感知層采集的數據信息傳輸到云端數據庫。（3）儲存層：本層根據數據類(lèi)型和數據采集時(shí)間建立數據庫,將數據存儲到數據庫對應表格中。（4）服務(wù)層：J2EE的Web組件包括JSP頁(yè)面和Servlet兩種。JSP頁(yè)面是一個(gè)嵌入Java程序的網(wǎng)頁(yè)文件，它在服務(wù)器端被編譯成Java，運行在J2EE服務(wù)器上。（5）展現層：主要作用是將各類(lèi)操作功能提供給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠有效地運用系統。

3 系統報警功能

配電室電能質(zhì)量和運行環(huán)境出現問(wèn)題及時(shí)維護，否則將影響整個(gè)配電室供電，甚至造成巨大損失。本文設計的報警系統分為電能質(zhì)量不合格報警和配電室運行異常報警兩部分。當系統監測數據達到預設標準，報警系統會(huì )發(fā)出報警，主動(dòng)以聲音、彈出對話(huà)框的形式告知用戶(hù)，并記錄相關(guān)事件供今后查詢(xún)統計。

3.1電能質(zhì)量報警設置標準

電能質(zhì)量的概念非常廣泛，電能質(zhì)量出現問(wèn)題可能會(huì )產(chǎn)生諸多影響。例如電壓過(guò)低可能導致供電設備無(wú)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(wèn)題還對一些儀器產(chǎn)生影響。本文設計的監控系統所涉及的電能質(zhì)量問(wèn)題的報警限值均采用國家標準。

3.2事件報警

配電室除了有電能質(zhì)量問(wèn)題，還對配電室的溫濕度，煙霧濃度等環(huán)境參數有嚴格要求。當系統監測數據超過(guò)預設值，報警系統便會(huì )報警。配電室運行環(huán)境參數主要分為以下兩個(gè)方面。（1）環(huán)境參數采集系統。采集配電室環(huán)境信息，如：溫度濕度、煙感、溢水報警、門(mén)狀態(tài)等。通過(guò)檢測配電室環(huán)境參數，可有效地監測配電室內各設備的運行環(huán)境。（2）紅外探測系統。紅外探測系統由聲光報警器和探測器構成，用于監測配電室內是否有動(dòng)物闖入。當紅外探測裝置探測到配電室內有貓、鼠等小動(dòng)物闖入時(shí)，隨即在配電室和監控中心發(fā)出報警信號，監視主機自動(dòng)調出相應配電室的視頻畫(huà)面，以提醒運行維護人員配電室內有動(dòng)物闖入。同時(shí)，發(fā)出聲光報警警示動(dòng)物，盡量避免動(dòng)物闖入造成配電室內設備發(fā)生故障。

4 應用案例

本文提出的配電室監控報警系統已經(jīng)在北京市東直門(mén)某配電室投入使用。本文提出的基于報警規范，統一通信協(xié)議、多層模塊設計、數據集及混合計算技術(shù)的監控配電室運行數據分析系統，在配電室監控的運行過(guò)程中取得了預期的運行效果，系統運行情況如圖所示。

配電室出線(xiàn)電路圖

配電室監控報警系統投入運行后，有效解決了配電室運行環(huán)境異常、報警信息混亂的現狀。以東直門(mén)配電室試點(diǎn)應用情況為例，通過(guò)對覆蓋區域的電壓、電流、功率因數等電網(wǎng)運行指標在正常范圍內的實(shí)時(shí)監測與分析，若發(fā)現電網(wǎng)異常運行，則可以迅速報警和做出相應處理。

5 安科瑞配電室環(huán)境監控系統

5.1概述

配電室綜合監控系統包括智能監控系統屏、通訊管理機、UPS電源、視頻監控子系統（云臺球機、槍機）、環(huán)境監測子系統（溫度、濕度、水浸、煙感）、控制子系統（燈光、空調、除濕機、風(fēng)機、水泵）、門(mén)禁監控子系統（讀卡器、開(kāi)門(mén)按鈕、磁力鎖）、安防監控子系統（雙鑒檢測器）。

5.2應用場(chǎng)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(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

5.3系統結構

5.4系統功能

5.4.1實(shí)時(shí)監測

能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測配電室環(huán)境參數信息，實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

5.4.2數據查詢(xún)

在人機界面中，可以直接查看配電室中各個(gè)設備的運行數據。

5.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)

可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

5.4.4運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表。

5.4.5實(shí)時(shí)告警

具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設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(xún)

能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統計、事故分析。

5.4.7用戶(hù)權限管理

設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

5.4.8網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

5.4.9遙控功能

可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

5.5系統硬件配置

6 結語(yǔ)

本文研究配電監控系統主要意義在于：通過(guò)計算機計算、通信技術(shù)及數據庫技術(shù)的運用，可以規范現有的報警信息，優(yōu)化報警方式，設計與現有配電室需求相符的配電室智能監控系統。并且可以根據數據傳輸采集、實(shí)時(shí)分析、雙向互動(dòng)及計算等方法，使系統對配電室的遠程控制與監測得以實(shí)現。該系統對企業(yè)供電實(shí)現配網(wǎng)自動(dòng)化具有很好的促進(jìn)作用，對供電公司降低配電室運營(yíng)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)調度控制系統的變電站集中監控功能設計[J].電力系統自動(dòng)化,2015,39(01):241-247.

.       周志強,唐云峰,袁明飛.基于Web的配電室監控報警系統的設計與實(shí)現.

.       安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室在線(xiàn)監控系統相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用。