林文健　劉振林　余進(jìn)江

摘 要：近年來，生產(chǎn)平臺(tái)逐步實(shí)現(xiàn)了電氣化，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。本文提出了未來智能配電房的總體框架和總體技術(shù)方案，并展望了智能配電房的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：配電房；環(huán)境；感應(yīng)；控制

中圖分類號(hào)：TM641 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

電力設(shè)備環(huán)境又對(duì)電力設(shè)備的健康度產(chǎn)生較大影響，對(duì)于電力設(shè)備環(huán)境的維護(hù)和維修平臺(tái)仍采用人工檢查和定期維護(hù)，效率低、成本高，所以平臺(tái)是迫切需要的安全和有效的監(jiān)控系統(tǒng)，保證電力設(shè)備環(huán)境的良好狀況，本文主要是對(duì)配電房環(huán)境采取相應(yīng)的管理措施。

1 配電房環(huán)境監(jiān)控內(nèi)容

1.1 配電房溫度、濕度、灰塵等環(huán)境監(jiān)控

配電房環(huán)境自動(dòng)化控制終端是安裝在配電房高壓室、配變室、低壓室實(shí)現(xiàn)所有環(huán)境參數(shù)控制功能的裝置。GSM/GPRS通信設(shè)備安裝在配電房和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的集成控制，配電房實(shí)現(xiàn)了環(huán)境感應(yīng)和控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)配房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

環(huán)境感應(yīng)方面：傳感器輸入模塊2檢測(cè)配電房?jī)?nèi)的設(shè)備溫度、環(huán)境溫濕度、PM2.5、延誤、水浸、火災(zāi)，并將檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸至主機(jī)1，電參數(shù)模塊7監(jiān)控本系統(tǒng)的電壓電流并反饋至主機(jī)1，主機(jī)1通過將結(jié)果實(shí)時(shí)反饋至控制終端4上，工作人員可以通過控制終端4對(duì)主機(jī)1發(fā)送控制指令控制輸出控制模塊5，通過輸出控制模塊5對(duì)配電房?jī)?nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

環(huán)境控制方面：配電房?jī)?nèi)設(shè)有電動(dòng)窗、排氣機(jī)、除濕機(jī)、除塵機(jī)和空調(diào)，輸出控制模塊5通信控制電動(dòng)窗、排氣機(jī)、除濕機(jī)、除塵機(jī)和空調(diào)開啟或關(guān)閉。通過傳感器輸入模塊2對(duì)智能小區(qū)配電房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電壓電流、環(huán)境溫濕度、設(shè)備溫度、PM2.5的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)可以監(jiān)控配電房?jī)?nèi)煙霧，水浸情況，預(yù)防火災(zāi)水災(zāi)的發(fā)生，當(dāng)異常時(shí)，通過控制終端4發(fā)出控制指令進(jìn)行自動(dòng)/遠(yuǎn)程啟停電動(dòng)窗的開關(guān)、排氣機(jī)、除濕機(jī)、除塵機(jī)及空調(diào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)配電房?jī)?nèi)的環(huán)境控制。

因此，配電自動(dòng)化控制終端是配電房綜合自動(dòng)化環(huán)境感應(yīng)和控制等功能。

1.2 配電房進(jìn)入控制

配電房一般無人值守，除了實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制功能，應(yīng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)入控制功能，實(shí)施人員進(jìn)入的綜合控制。配電房設(shè)有門禁控制模塊6，工作人員需要通過門禁控制模塊6才能進(jìn)入到配電房?jī)?nèi)，可以防止盜賊進(jìn)入到配電房?jī)?nèi)進(jìn)行盜竊或?qū)ε潆娫O(shè)備進(jìn)行人為破壞，對(duì)于配電房?jī)?nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)也能通過遠(yuǎn)程控制。

1.3 視頻環(huán)境控制系統(tǒng)

配電房系統(tǒng)視頻監(jiān)控，主要負(fù)責(zé)視頻信息的收集、存儲(chǔ)和上傳，滿足環(huán)境信息區(qū)主站用戶視頻、查看、分發(fā)電房設(shè)備控制要求，還向上級(jí)、視頻工作站提供相關(guān)信息。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能配電房環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)主要用在小區(qū)、公用、專用配電房的系統(tǒng)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)電房環(huán)境數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)查詢，實(shí)現(xiàn)電房環(huán)境的手動(dòng)控制或自動(dòng)控制。

2.2 結(jié)合GSM手機(jī)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)對(duì)智能小區(qū)配電房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電壓電流、環(huán)境溫濕度、設(shè)備溫度、PM2.5的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)可以監(jiān)控配電房?jī)?nèi)煙霧，水浸情況，預(yù)防火災(zāi)水災(zāi)的發(fā)生。

2.3 本系統(tǒng)通過對(duì)配電房的監(jiān)控，判斷配電房?jī)?nèi)部和外部環(huán)境條件的情況，確定不同的策略，進(jìn)行自動(dòng)/遠(yuǎn)程啟停電動(dòng)窗的開關(guān)、排氣機(jī)、除濕機(jī)、除塵機(jī)及空調(diào)機(jī)等設(shè)備。

2.4 配電房采用電門鎖，工作人員通過IC刷卡或遠(yuǎn)程開門進(jìn)入配電室，并實(shí)時(shí)監(jiān)控配電房門的開關(guān)狀態(tài)，確保內(nèi)部電力設(shè)備不會(huì)被偷盜。

2.5采用短信或GPRS模式對(duì)小區(qū)配電房各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制。

2.6 采用模塊化擴(kuò)展設(shè)備外圍。

3 系統(tǒng)框架方案

系統(tǒng)由數(shù)字式溫濕度傳感器、各參量數(shù)據(jù)采集電路、控制器、顯示面板、串行通信部分組成。

系統(tǒng)框架圖如圖1所示：

該系統(tǒng)的主要任務(wù)如下：

（1）數(shù)字式溫濕度感應(yīng)器完成柜內(nèi)空間溫濕度的測(cè)量。

（2）參量數(shù)據(jù)采集電路獲得各開關(guān)量、面板按鍵、高壓帶電指示、加熱指示等參數(shù)數(shù)據(jù)。

（2）單片機(jī)控制器將得來的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換運(yùn)算，儲(chǔ)存在寄存器里并利用LED將信息直觀可靠地顯示到控制面板上。

（4）串行通信部分一方面通過串行總線向上位機(jī)發(fā)送開關(guān)柜溫濕度數(shù)據(jù)及各參量數(shù)據(jù)，一方面接收上位機(jī)傳來的控制信號(hào)，實(shí)行遠(yuǎn)程操控。

4 系統(tǒng)方案如下

本系統(tǒng)包含系統(tǒng)主機(jī)、電參數(shù)模塊、控制模塊、傳感輸入模塊、門禁模塊，通過RS485通信接口以手拉手形式連接，配合使用串口調(diào)試助手，測(cè)試各功能模塊。

波特率：2400。數(shù)據(jù)位：8。校驗(yàn)位：無。停止位：1

（1）系統(tǒng)主機(jī)

系統(tǒng)主機(jī)是智能配電房監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，包含RS485通信聯(lián)動(dòng)，鍵盤顯示，輔助輸入輸出，攝像拍照，GPRS網(wǎng)絡(luò)通信等。RS485通信聯(lián)動(dòng)用于連接電參數(shù)模塊、控制模塊、傳感輸入模塊、門禁模塊，系統(tǒng)主機(jī)通過此通信聯(lián)動(dòng)端口實(shí)時(shí)對(duì)以上子模塊進(jìn)行發(fā)送與接收數(shù)據(jù)；鍵盤顯示用于設(shè)置服務(wù)器IP地址，端口號(hào)，心跳包，變比等參數(shù)；系統(tǒng)帶有輔助端口及開關(guān)量輸出端口；攝像拍照用于拍攝配電房圖像或開鎖人員圖像等；GPRS網(wǎng)絡(luò)通信用于實(shí)現(xiàn)與管理中心服務(wù)器的實(shí)時(shí)通信，實(shí)時(shí)接收發(fā)送數(shù)據(jù)等。

（2）電參數(shù)模塊

此模塊用于監(jiān)測(cè)三相電的電壓及電流，可設(shè)置超限電壓及電流值，當(dāng)用電超限時(shí)即報(bào)警。

（3）控制模塊

此模塊用于控制各排險(xiǎn)設(shè)備（風(fēng)機(jī)、電動(dòng)窗、除濕機(jī)、除塵機(jī)、空調(diào)機(jī)）的啟停，系統(tǒng)通過傳感輸入模塊采集的信息自動(dòng)或遠(yuǎn)程啟停排險(xiǎn)設(shè)備。

（4）傳感輸入模塊

此模塊包含各類傳感器：溫度傳感器（監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度）、溫濕度傳感器（監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度）、灰塵顆粒傳感器（監(jiān)測(cè)PM2.5值）、煙霧傳感器（監(jiān)測(cè)是否有火災(zāi)）、水浸傳感器（監(jiān)測(cè)配電房是否進(jìn)水），用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電房的環(huán)境狀態(tài)，實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)觸發(fā)控制模塊排險(xiǎn)并通過GPRS將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器中心。

串口通信發(fā)送數(shù)據(jù)：686806200D0***014

可以查詢配電房環(huán)境狀態(tài)，可實(shí)時(shí)查詢?cè)O(shè)備溫度、環(huán)境溫濕度、PM2.5值、是否有煙霧、是否水浸。

（5）門禁模塊

此模塊包含IC刷卡系統(tǒng)，采用電磁鎖，用于控制門禁的開啟與關(guān)閉，并監(jiān)測(cè)門禁狀態(tài)。

（a）工作人員開啟門禁需刷卡，刷卡即上傳刷卡信息（人員代碼等）

（b）遠(yuǎn)程開鎖

串口通信發(fā)送數(shù)據(jù)：686807100D0***014

即可開啟門禁

（c）查詢門禁狀態(tài)

串口通信發(fā)送數(shù)據(jù)：686808100D0***0014

即可查詢示門禁開啟/關(guān)閉狀態(tài)

相對(duì)來說，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)不十分復(fù)雜，應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)化和模塊化的編程方法，并盡可能多的把任務(wù)交給硬件電路完成，讓單片機(jī)完成不可缺少的控制功能，這樣程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試將會(huì)比較方便。

結(jié)論

隨著智能電網(wǎng)的應(yīng)用的不斷成熟和進(jìn)步，將基于真實(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析，最終建成基于整個(gè)電網(wǎng)配電房的在線監(jiān)測(cè)、智能診斷處理、應(yīng)急指揮、“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”高度一體化融合的綜合控制運(yùn)行中心。

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