配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工探討

摘" 要：本文聚焦于配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，以提高配電系統(tǒng)的管理效率和安全性。在系統(tǒng)架構(gòu)方面，采用了傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集與傳輸以及云端存儲(chǔ)與處理等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電室各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和集中管理。在系統(tǒng)施工過程中，注重設(shè)備選型與布局、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的搭建和智能算法的集成，以確保整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和高效性。通過該智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，不僅提升了配電室管理的效率，還加強(qiáng)了對(duì)配電系統(tǒng)安全性的監(jiān)測(cè)與控制，進(jìn)而為智能電力系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：配電室；智能監(jiān)控系統(tǒng)；傳感器網(wǎng)絡(luò)文章編號(hào)：2095-4085（2024）11-0103-03

0" 引言

在電力系統(tǒng)日益復(fù)雜和高度自動(dòng)化的背景下，配電室作為電能分配的核心環(huán)節(jié)，其管理水平直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。為解決配電站房數(shù)量逐年增多帶來的運(yùn)維力量不足、巡視效率質(zhì)量低以及站房危急異常無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)處置等問題，智能監(jiān)控系統(tǒng)在電力設(shè)施中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。本文旨在探討并深入研究配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，以提高配電室管理的智能水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)更為全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和管理。

1" 配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1" 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1.1" 傳感器網(wǎng)絡(luò)

在配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)中，傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了關(guān)鍵組成部分（見圖1）。該傳感器網(wǎng)絡(luò)通過布置在不同位置的多類傳感器，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。溫濕度傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度和濕度情況；電流電壓傳感器實(shí)時(shí)采集負(fù)載的電流和電壓數(shù)據(jù)；母線和電纜測(cè)溫傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)母線和電纜的溫度；氣體監(jiān)測(cè)傳感器用于探測(cè)環(huán)境中的有害氣體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室的安全監(jiān)測(cè)。這些傳感器通過有線或5G無(wú)線方式連接到專用數(shù)據(jù)采集器，保證了高可靠性和靈活的配置。整合觸摸顯示屏方便用戶現(xiàn)場(chǎng)操作；而專用數(shù)據(jù)采集器與監(jiān)控平臺(tái)之間的網(wǎng)絡(luò)通信構(gòu)建了配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了全面、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為配電室運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)的智能控制提供了可靠的技術(shù)支持［1］。

1.1.2" 數(shù)據(jù)采集與傳輸

在配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)中，數(shù)據(jù)采集與傳輸是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。采用高效的數(shù)據(jù)采集方案，各類傳感器能通過專用數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)獲取環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。其中，溫濕度、電流電壓、母線和電纜測(cè)溫以及氣體監(jiān)測(cè)等傳感器可以通過精心設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)線路將采集的信息傳輸至專用數(shù)據(jù)采集器。數(shù)據(jù)采集器支持有線和5G無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，確保了靈活配置和高可靠性的要求。采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過云端連接配置傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，并通過高效的通信協(xié)議確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

1.1.3" 云端存儲(chǔ)與處理

云端存儲(chǔ)與處理是配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。采集的大量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器傳輸至云端，經(jīng)過云端存儲(chǔ)的合理規(guī)劃，可確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。云端處理系統(tǒng)通過強(qiáng)大的計(jì)算能力，運(yùn)用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)的綜合評(píng)估［2］。同時(shí)，云端存儲(chǔ)提供了靈活的數(shù)據(jù)檢索和備份機(jī)制，能確保歷史數(shù)據(jù)的可追溯性和長(zhǎng)期保存。

1.2" 傳感器應(yīng)用

溫濕度傳感器和氣體監(jiān)測(cè)傳感器也是配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)中的主要組成部分之一。溫濕度傳感器是通過靈敏的溫濕度敏感元件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電室內(nèi)環(huán)境的溫度和濕度變化，然后通過數(shù)據(jù)采集器將信息傳輸至云端進(jìn)行處理，旨在提前發(fā)現(xiàn)溫濕度異常，預(yù)防對(duì)電力設(shè)備的不良影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室環(huán)境的智能監(jiān)測(cè)與控制。氣體監(jiān)測(cè)傳感器采用高靈敏的氣體敏感元件，可檢測(cè)有害氣體濃度，其通過多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)將信息傳輸至云端，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警，從而提高了配電室的安全性和可靠性。電流電壓傳感器則通過精密的電流互感器和電壓互感器，準(zhǔn)確測(cè)量電力負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，將數(shù)據(jù)傳輸至云端進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力負(fù)載的精準(zhǔn)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，從而提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和整體可靠性。

2" 施工準(zhǔn)備工作

2.1" 設(shè)備選型與布局

2.1.1" 傳感器選型

在系統(tǒng)施工的初期階段，對(duì)配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器進(jìn)行了精心選型，以確保系統(tǒng)在各種工作條件下能夠穩(wěn)定、精準(zhǔn)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。傳感器的高精度、快速響應(yīng)、穩(wěn)定性是數(shù)據(jù)收集和系統(tǒng)成立的基礎(chǔ)。

2.1.2" 設(shè)備布局與安裝

在系統(tǒng)施工的設(shè)備布局與安裝階段，為確保智能監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和準(zhǔn)確性，采用了精心設(shè)計(jì)的布局策略和專業(yè)的安裝流程。傳感器的布局考慮到配電室內(nèi)不同區(qū)域的特點(diǎn)，溫濕度傳感器被合理地分布在關(guān)鍵位置，以全面監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度和濕度變化。氣體監(jiān)測(cè)傳感器也被精準(zhǔn)安裝，并能覆蓋整個(gè)室內(nèi)，以確保對(duì)有害氣體的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。電流電壓傳感器則精準(zhǔn)布局在關(guān)鍵的配電設(shè)備位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控［3］。

在設(shè)備布局方面，需注重傳感器之間的協(xié)同作用和覆蓋范圍的科學(xué)劃分，以便充分捕捉到配電室內(nèi)各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)變化。在安裝過程中，采用了專業(yè)的固定和密封手段，以抵御外部環(huán)境對(duì)設(shè)備的干擾。此外，為確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在連接線路時(shí)采用了防干擾措施，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。傳感器的安裝位置經(jīng)過仔細(xì)規(guī)劃，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，確保了每個(gè)傳感器在布局中的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.2" 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建

2.2.1" 數(shù)據(jù)線路設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的搭建中，精心設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)線路是確保整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要組成部分。采用優(yōu)質(zhì)的傳輸線材并考慮傳感器信號(hào)特性的同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還充分考慮了不同信號(hào)線之間的相互干擾問題。通過使用屏蔽處理，有效降低了外部電磁干擾的影響，確保了傳感器信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

在數(shù)據(jù)線路的布置中進(jìn)行了合理的規(guī)劃，可確保各傳感器信號(hào)線有序、獨(dú)立地連接到監(jiān)控系統(tǒng)。使用高品質(zhì)的連接器和插座，保證了連接的牢固性和可靠性。同時(shí)，在線路中還合理設(shè)置了隔離裝置，有效隔離了信號(hào)傳輸中可能出現(xiàn)的串?dāng)_和干擾。

整體而言，數(shù)據(jù)線路設(shè)計(jì)充分考慮了傳感器信號(hào)特性、布線規(guī)劃以及抗干擾措施等多個(gè)方面因素，進(jìn)而確保了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。這一設(shè)計(jì)為智能監(jiān)控系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室環(huán)境和電力設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。

2.2.2" 云端連接配置

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建的過程中，云端連接的配置是確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過合理配置云端連接，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效上傳和安全存儲(chǔ)。

（1）采用了先進(jìn)的加密協(xié)議和身份驗(yàn)證機(jī)制，可確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。通過SSL/TLS等加密通信協(xié)議，有效防范了可能的數(shù)據(jù)泄漏和劫持風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在云端配置中，嚴(yán)格限制了訪問權(quán)限，只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能獲取和管理數(shù)據(jù)，保障了系統(tǒng)的隱私安全。

（2）針對(duì)大容量數(shù)據(jù)的高效傳輸，優(yōu)化了數(shù)據(jù)包的組織和傳送方式，并采用了分段上傳和斷點(diǎn)續(xù)傳等技術(shù)手段，以確保即使在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，數(shù)據(jù)也能夠迅速、完整地傳輸?shù)皆贫朔?wù)器。

（3）配置了云端存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用冗余備份和定期快照等策略，以應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失或損壞情況。這一云端連接的細(xì)致配置保障了整個(gè)智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)配電室環(huán)境和電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的可靠獲取和長(zhǎng)期存儲(chǔ)。

2.3" 智能算法的集成

2.3.1" 異常檢測(cè)算法

在智能監(jiān)控系統(tǒng)中，異常檢測(cè)算法是確保實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要組成部分。采用了基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的經(jīng)典算法，如Z-score（Z值）方法，用于檢測(cè)環(huán)境參數(shù)和電力設(shè)備狀態(tài)的異常情況。

異常檢測(cè)的基本思想是通過計(jì)算觀測(cè)值與其均值之間的偏差，進(jìn)而判斷是否存在異常。Z-score是一種常用的統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算方式如下：

Z=X-μσ

其中，X為觀測(cè)值，μ為均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差。通過計(jì)算Z-score，可以得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的分?jǐn)?shù)。根據(jù)閾值設(shè)定，超過閾值的觀測(cè)值即被判定為異常。

在具體應(yīng)用中，可根據(jù)不同傳感器的數(shù)據(jù)特點(diǎn)設(shè)定相應(yīng)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。這樣，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和報(bào)警異常情況，從而為配電室的安全運(yùn)行提供了有效保障。

2.3.2" 遠(yuǎn)程控制與管理

智能監(jiān)控系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制與管理是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵功能，旨在提供遠(yuǎn)程對(duì)配電室設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程操作。采用了先進(jìn)的遠(yuǎn)程控制算法，其核心思想是通過云端平臺(tái)與配電室設(shè)備建立穩(wěn)定連接，以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制［4］。

遠(yuǎn)程控制的主要技術(shù)細(xì)節(jié)包括建立安全加密的通信通道和設(shè)計(jì)有效的用戶界面，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、遠(yuǎn)程設(shè)備操作指令的下發(fā)與執(zhí)行等。通過安全加密通道，保障了遠(yuǎn)程通信的機(jī)密性和完整性，防范了潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

在用戶界面設(shè)計(jì)方面，考慮了用戶友好性和實(shí)用性，提供了直觀清晰的圖形化界面，顯示了各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)和電力設(shè)備狀態(tài)。用戶可以通過遠(yuǎn)程操作平臺(tái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制、參數(shù)調(diào)整等操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室的遠(yuǎn)程智能管理。

3" 項(xiàng)目案例及施工流程

福州云洲郡項(xiàng)目，位于福州市倉(cāng)山區(qū)城門鎮(zhèn)軌道交通4號(hào)線車輛段上蓋項(xiàng)目，項(xiàng)目總建筑面積405010.12m2，共有6座環(huán)網(wǎng)室、16座配電房。在云洲郡項(xiàng)目的配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工中，首要考慮了項(xiàng)目的特殊要求和流程。為確保系統(tǒng)能夠在高效運(yùn)行和可靠性方面達(dá)到最佳表現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仔細(xì)規(guī)劃，明確了傳感器的布設(shè)位置和傳輸網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)方式，以確保傳感器能夠充分覆蓋配電室內(nèi)的各個(gè)關(guān)鍵區(qū)域，進(jìn)而滿足對(duì)電力負(fù)載、溫濕度和氣體環(huán)境等方面的全面監(jiān)測(cè)需求。

系統(tǒng)施工流程以精細(xì)和高效為目標(biāo)。首先進(jìn)行了詳細(xì)的場(chǎng)地勘察，充分了解了配電室的結(jié)構(gòu)和設(shè)備布局，從而為傳感器的合理布設(shè)提供了基礎(chǔ)。然后安裝了傳感器，并確保其與電力設(shè)備和環(huán)境的適配性。同時(shí)，進(jìn)行了有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)，以保障數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸和云端處理。施工過程中特別注意了傳感器與電力設(shè)備的安全隔離，以免對(duì)設(shè)備運(yùn)行造成任何影響。此外，還對(duì)傳感器進(jìn)行了嚴(yán)格的校準(zhǔn)和調(diào)試，以確保其采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

在系統(tǒng)施工中，特別關(guān)注了電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)傳感器的潛在干擾，并采用了屏蔽技術(shù)和隔離措施來減小傳感器受到的外界影響。也注重了系統(tǒng)的可維護(hù)性，選擇了易于維護(hù)和更換的傳感器設(shè)備，并確保施工過程中留有足夠的維護(hù)空間。

施工完成后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面測(cè)試和調(diào)試，以確保各個(gè)傳感器的正常工作和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行了培訓(xùn)，使其能夠熟練操作系統(tǒng)并具備及時(shí)處理異常情況的能力。最后，對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行了總結(jié)，思考改進(jìn)的空間和未來系統(tǒng)升級(jí)的可能性，以不斷提升云洲郡項(xiàng)目配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的性能和可用性。通過精心設(shè)計(jì)和周密施工，可確保該系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于云洲郡項(xiàng)目電力設(shè)備的安全運(yùn)行和環(huán)境監(jiān)測(cè)。

4" 結(jié)語(yǔ)

總之，配電室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工為電力系統(tǒng)的智能化管理提供了切實(shí)可行的解決方案。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠幫助運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施，提高了配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。未來的工作方向可以在進(jìn)一步優(yōu)化算法、擴(kuò)展監(jiān)測(cè)范圍和提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性等方面展開，以便更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展。

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