一、行業(yè)背景

配電網(wǎng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)投入不斷加大，配 電網(wǎng)發(fā)展取得顯著成效，但用電水平相對(duì)國(guó)際先進(jìn)水平仍有差距，城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展不平衡，供電質(zhì)星有待 改善。為貫徹落實(shí)中央“穩(wěn)增長(zhǎng)、防風(fēng)險(xiǎn)”有關(guān)力峨配電網(wǎng)建設(shè)改造，推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，服務(wù)經(jīng)濟(jì) 社會(huì)發(fā)展，國(guó)家能源局于2015年7月31日印發(fā)了《配電網(wǎng)建設(shè)改造彳詢計(jì)劃（2015?2020年）》。

配電網(wǎng)在電網(wǎng)中起分配電能的作用，是電力系統(tǒng)中二次降壓變電站低壓側(cè)直接或者降壓后向用戶 供電的網(wǎng)絡(luò)，由饋線、配電變壓器、斷路器、補(bǔ)償電容器、各種開關(guān)等配電設(shè)備構(gòu)成。在我國(guó)110kV 電壓等級(jí)以下電網(wǎng)稱為配電網(wǎng)：大于等于35kV屬于高壓配電網(wǎng)；小于35kV,大于等于1kV屬于中 壓配電網(wǎng)；380/220V屬于低壓配電網(wǎng)。

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，城市化的快速發(fā)展，開閉站、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、箱式變壓器分布在城市 的每個(gè)角落，在保障企業(yè)、居民可靠用電的過程中發(fā)揮著積極的作用。配電設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要， 而配電設(shè)施一般為無人值守模式，需要定期派專人巡檢。一旦出現(xiàn)不利于設(shè)備正常運(yùn)行的故陣時(shí)，就會(huì) 影響配電系統(tǒng)正常運(yùn)行，對(duì)企業(yè)、居民的安全可靠用電的構(gòu)成威脅，如安全隱患不能及時(shí)獲知并立即處 理時(shí)，就有可能損壞電氣設(shè)備，造成嚴(yán)重后果。

二、需求分析

近幾年，針對(duì)配電設(shè)施的盜竊行為時(shí)有發(fā)生，同時(shí)老舊設(shè)備用電過負(fù)荷過熱易引發(fā)火災(zāi)，防盜、 防火就成為了配電網(wǎng)管理的重心。在與供電局及設(shè)計(jì)院交流后，同時(shí)結(jié)合近年來電科恒鈦在全國(guó)的配網(wǎng)項(xiàng)目，需求匯總?cè)缦拢?/p>

大多數(shù)配電室都屬于供電局代為管理，并沒有部署光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，需要通過3G/4G信號(hào)進(jìn)行傳輸； 甶于采用3G/4G信號(hào)傳輸，考慮到資費(fèi)問題，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控并不適用，需采用實(shí)時(shí)錄像本 地存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)閱、定時(shí)抓圖本地存儲(chǔ)遠(yuǎn)程調(diào)閱、報(bào)曾抓圖本地存儲(chǔ)上傳中心相結(jié)合的應(yīng)用模式；考慮到現(xiàn)場(chǎng)電氣柜會(huì)阻擋視線，需要在兩排 電氣柜中間部署一個(gè)攝像機(jī)，在電氣 拒后方各部署一個(gè)攝像機(jī)；通過對(duì)之前發(fā)生的多起電纜及變壓器偷盜事件 的分析發(fā)現(xiàn)，不法分子都是通過鑿墦 進(jìn)入，需要在配電室四周墻面上部署振動(dòng)傳感器；為了管理進(jìn)出配電室的人員，需在配電室門口部署門禁，同 時(shí)大門上方部署紅外雙鑒，一旦有人開門進(jìn)入，就能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)抓圖上傳；同時(shí)為了避免檢修情況下，人員頻繁進(jìn)出而導(dǎo)致頻繁抓圖上傳造成資費(fèi)浪費(fèi)，需要現(xiàn)場(chǎng)具備撒防功能，一旦通過按鈕撖防，紅外雙鑒將不產(chǎn)生報(bào)警及聯(lián)動(dòng)；為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的火情早提醒，還需部署煙感，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)能夠 時(shí)向中心報(bào)警；為了確保配電室失電時(shí)的電源供應(yīng)，配電室的安全防范設(shè)備需采用現(xiàn)場(chǎng)UPS電源進(jìn)行供電； 為了現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)控，還需部署溫濕 度傳感器、水浸傳感器、AC220V 電控制器（控制燈光、風(fēng)機(jī)）。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(一）技術(shù)路線

電科恒鈦智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)是集硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)于一體的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，以TIP3000平臺(tái)軟件為核心，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)及跨區(qū)域監(jiān)控， 在調(diào)控中心即可對(duì)前端系統(tǒng)集中監(jiān) 控、統(tǒng)一管理，為城鄉(xiāng)配電保駕護(hù)骯。 系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)配電室進(jìn)行全局管控，除了實(shí)現(xiàn)配電室運(yùn)行環(huán)境的圖像可視化，還能實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù) 的可視化。對(duì)于入侵、火災(zāi)、環(huán)境異常等報(bào)警，實(shí)現(xiàn)可視化圖片復(fù)核，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)預(yù)案（開啟開燈、排風(fēng)）。

(二）總體架構(gòu)

1?系統(tǒng)拓?fù)洌ㄒ娤聢D)

2.系統(tǒng)組成

智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)由前端系統(tǒng)（配電室）、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控平臺(tái)（電力調(diào)控中心、檢修工區(qū)、手持終端）這三個(gè)相互銜接、缺一不可的部分組成。

前端系統(tǒng)：前端系統(tǒng)通過對(duì)配電室的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行采集、控制，保障配電室的穩(wěn)定運(yùn)行。物聯(lián)網(wǎng)智能主機(jī)對(duì)攝像機(jī)、溫濕度傳感器、水浸傳感器、 振動(dòng)傳感器、紅外雙鑒、煙感、燈光、風(fēng)機(jī)、門禁等設(shè)備進(jìn)行了整合，負(fù)責(zé)對(duì)配電室現(xiàn)場(chǎng)遙視、遙測(cè)、遙信 數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編碼、存儲(chǔ)及上傳，并接受監(jiān)控平臺(tái)的遙控，而門禁負(fù)責(zé)對(duì)配電室出入口進(jìn)行管控。同時(shí)，通過HT500物聯(lián)網(wǎng)智能主機(jī)的預(yù)置規(guī)則，設(shè)備間可實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)動(dòng)。

傳輸網(wǎng)絡(luò)：智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，用于前端與平臺(tái)之間通信。實(shí)現(xiàn) 遙測(cè)、遙信可上傳至平臺(tái)，調(diào)用查看，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。

通過電力調(diào)控中心的網(wǎng)絡(luò)安全隔 離裝置并經(jīng)過身份認(rèn)證后，在運(yùn)營(yíng)商的3G/4G網(wǎng)絡(luò)，檢修人員也可隨時(shí)隨地在手持終端査看現(xiàn)場(chǎng)工況。

監(jiān)控平臺(tái)：監(jiān)控平臺(tái)由電力調(diào) 中心、檢修工區(qū)、手持終端三部分組成，根據(jù)使用者不同，功能各不相同。

電力調(diào)控中心部署有監(jiān)控平臺(tái)的服務(wù)端及客戶端，可管理轄區(qū)配電室 的所有設(shè)備，接收由配電室上報(bào)的環(huán) 境和報(bào)警信息，滿足調(diào)控中心值班人 員現(xiàn)場(chǎng)圖像、環(huán)境及報(bào)警信息管理的 需求；檢修工區(qū)部署有監(jiān)控平臺(tái)的客 戶端，滿足維護(hù)中心值班人員現(xiàn)場(chǎng)圖 像、環(huán)境及報(bào)警信息查看、設(shè)備遙控的需求；手持終端部署有監(jiān)控平臺(tái)的移動(dòng)客戶端，滿足檢修人員現(xiàn)場(chǎng)圖像、 環(huán)境及報(bào)警信息查看的需求。

3.系統(tǒng)組網(wǎng)

由于智能配電網(wǎng)綜合輔助系統(tǒng)部署在運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)，為了保障前端設(shè)施與平臺(tái)的信息安全，需在運(yùn)營(yíng)商處申請(qǐng)?zhí)摂M專網(wǎng)（VPN)的服務(wù)。VPN 是通過公網(wǎng)建立一個(gè)臨時(shí)的、安全的 連接，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，達(dá)到安全使用互聯(lián)網(wǎng)的目的。VPN是對(duì)企 業(yè)內(nèi)網(wǎng)的擴(kuò)展，可以幫助遠(yuǎn)程用戶與 公司內(nèi)網(wǎng)建立起可信的安全連接。

(三）智能配電房的總體技術(shù)研究

3.1智能配電房總體架構(gòu)

智能配電房是以堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以智能配電房組織管理及標(biāo)準(zhǔn)和智能配電房關(guān)鍵技術(shù)及裝備為堅(jiān)強(qiáng)支撐，以通信與安全保障體系為可靠保證，以智能配電信息通信平臺(tái)為信息交換途徑，通過智能配電房技術(shù)支持平臺(tái)和智配電房一體化監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)，為電力客戶及供電局人員提供智能化、多樣化的用電服務(wù)和運(yùn)維服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與電力客戶進(jìn)行能量流、信息流、業(yè)務(wù)流的友好互動(dòng)，提升供電質(zhì)量和運(yùn)維水平。

3.2視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)分為配電房站端及主站系統(tǒng)共兩個(gè)部分組成。

配電房站端系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)的視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防范、火災(zāi)報(bào)警、智能控制、門禁系統(tǒng)、保障系統(tǒng)及SF6泄漏報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了整合，主要負(fù)責(zé)對(duì)配電房?jī)?nèi)視頻、音頻、環(huán)境量、開關(guān)報(bào)警量等信息進(jìn)行采集、編碼、存儲(chǔ)及上傳，并根據(jù)制定的規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)；

主站系統(tǒng)可管理地區(qū)下屬配電房的所有設(shè)備，接收由所轄配電房上報(bào)的環(huán)境、告警等信息，滿足地區(qū)級(jí)主站用戶視頻、環(huán)境信息查看、配電房設(shè)備控制的需求，同時(shí)也提供相關(guān)的視頻、環(huán)境等信息給省級(jí)主站。

智能配電房視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能：

（1）實(shí)時(shí)視頻監(jiān)視：通過視頻監(jiān)視可以實(shí)時(shí)了解配電房?jī)?nèi)所有設(shè)備的信息。

（2）環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)對(duì)溫度、濕度、水浸、SF6濃度等環(huán)境信息進(jìn)行采集、處理和上傳，生成曲線和報(bào)表。

（3）遠(yuǎn)程控制：上級(jí)主站通過客戶端和瀏覽器可對(duì)所轄配電房的任一攝像機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)遙控云臺(tái)的上/下/左/右和鏡頭的變倍/聚焦，對(duì)門禁、照明、語(yǔ)音的開啟進(jìn)行控制。

（4）系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：可以對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

（5）語(yǔ)音對(duì)講：通過對(duì)講設(shè)備呼叫遠(yuǎn)方值班人員開啟門禁。

（6）錄像回放：對(duì)監(jiān)控視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用回放錄像，為事故分析和事故處理提供幫助。

（7）配置維護(hù)：管理員不必到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，就可修改設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)。

（8）B/S方式訪問：用戶通過B/S（Brower/Server）方式訪問站端系統(tǒng)，通過標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器，領(lǐng)導(dǎo)和值班人員可根據(jù)不同的權(quán)限對(duì)站端系統(tǒng)進(jìn)行配置及控制。

3.3配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

基于配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展水平和應(yīng)用效果以及配網(wǎng)設(shè)備的重要程度，建議在線監(jiān)測(cè)裝置的配置原則如下：

（1）配電變壓器繞組溫度在線監(jiān)測(cè)；

（2）開關(guān)柜、電纜分支箱可在關(guān)鍵接點(diǎn)部位配置溫度在線監(jiān)測(cè)裝置及環(huán)境濕度在線監(jiān)測(cè)裝置；

（3）配電室可配置SF6氣體濃度、環(huán)境溫度、濕度、煙霧、水位、門禁等在線監(jiān)測(cè)裝置；

（4）電纜通道可配置煙霧、水位、氣體（O2、CH4、CO、CO2、H2S等）濃度、溫度、濕度、井蓋、視頻/圖像等在線監(jiān)測(cè)裝置；

3.4電纜溝綜合治理

（1）電纜溝狀態(tài)監(jiān)測(cè)。電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含電纜溫度監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)等部分。

（2）電纜溝環(huán)境監(jiān)測(cè)。電纜溝環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)電纜溝內(nèi)的溫度和火災(zāi)情況、水位情況和氣體成分與濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障電纜安全運(yùn)行，避免檢修人員被毒氣所傷，保護(hù)電纜溝內(nèi)設(shè)備安全。電纜溝環(huán)境監(jiān)測(cè)包含電纜溝溫度、水位監(jiān)測(cè)、有毒氣體監(jiān)測(cè)等環(huán)境量的監(jiān)測(cè)。

3.5安全報(bào)警系統(tǒng)

安全報(bào)警設(shè)備主要由電子圍欄、紅外對(duì)射、紅外雙鑒等設(shè)備組成。各探測(cè)器通過報(bào)警線纜直接與報(bào)警主機(jī)連接。電子圍欄具有不同的防區(qū)，當(dāng)檢測(cè)到入侵事件時(shí)，報(bào)警主機(jī)輸出相應(yīng)防區(qū)的報(bào)警信息到環(huán)境監(jiān)控主機(jī)。環(huán)境監(jiān)控主機(jī)可根據(jù)預(yù)制規(guī)則聯(lián)動(dòng)相應(yīng)功能：報(bào)警信息上傳中心，相關(guān)人員可以迅速來到事發(fā)地點(diǎn)，觸發(fā)聲光報(bào)警器，震懾非法闖入者；聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的燈光照明，調(diào)用預(yù)制位，啟動(dòng)報(bào)警錄像等。紅外對(duì)射作為周界防范的有效補(bǔ)充，主要應(yīng)用于距離比較遠(yuǎn)的圍墻、樓體等建筑物，特別適合無人值守變電站。紅外雙鑒可以對(duì)已進(jìn)入室內(nèi)人員進(jìn)行管控，同時(shí)可對(duì)小動(dòng)物進(jìn)行有效防范。

3.6門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)的普及給出入口帶來了全新的管理模式。門禁系統(tǒng)屬于智能弱電系統(tǒng)中的一種安防系統(tǒng)，作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體。網(wǎng)絡(luò)化門禁系統(tǒng)的應(yīng)用更是大大提高無人場(chǎng)所的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力和出入權(quán)限的管理能力、數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、問題分析的水平，提高運(yùn)行維護(hù)的效率和大大降低成本。同時(shí)門禁系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整合，可以有效的杜絕管理漏洞。門禁系統(tǒng)主要由門禁控制器、讀卡器（包括鍵盤讀卡器）、電控鎖、門磁和門禁電源等組成。通過安裝在建筑物的主要出入口、重要區(qū)域的通道口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出入口的控制。

3.7智能控制系統(tǒng)

變電站內(nèi)的相關(guān)輔助控制設(shè)備較多，許多設(shè)備都只能在前端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)無人值守后，需要在某些情況下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制功能，如遠(yuǎn)程打開現(xiàn)場(chǎng)燈光、風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)、門禁等，通過智能控制系統(tǒng)將變電站輔助控制設(shè)備集中、整合后能夠遠(yuǎn)程手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)控制。

現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備分為2大類：智能設(shè)備、開關(guān)設(shè)備。變電站內(nèi)的燈光和空調(diào)需要通過協(xié)議控制，因此屬于智能設(shè)備；其它如風(fēng)機(jī)、水泵屬于開關(guān)控制。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)智能配電房的視頻環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電纜溝綜合治理等的關(guān)鍵技術(shù)研究，展示了未來智能配電房的總體技術(shù)發(fā)展方向。隨著智能電網(wǎng)應(yīng)用的不斷成熟和推進(jìn)，將在配電房狀態(tài)監(jiān)測(cè)建設(shè)的基礎(chǔ)上，配合輸電線路，變、配設(shè)備線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和分析，建設(shè)涵蓋輸、變、配設(shè)備狀態(tài)的完整監(jiān)測(cè)體系，促進(jìn)技術(shù)監(jiān)督水平再上一個(gè)新臺(tái)階，最終建成基于電網(wǎng)模型的在線監(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監(jiān)控運(yùn)行中心。

智能配電房是智能電網(wǎng)建設(shè)過程中智能配電研究成果實(shí)際應(yīng)用的綜合性工程，對(duì)智能配電技術(shù)的發(fā)展和完深化配網(wǎng)自動(dòng)化的作用，具有十分重要的意義。善具有重要的促進(jìn)作用，對(duì)提高供電可靠性和供電質(zhì)量

審核編輯 黃宇