浅谈基于Web的配电室监控报警系统的设计与实现

浅谈基于Web的配电室监控报警系统的设计与实现

张颖姣

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：设计基于当前Web应用系统开发中流行的5层架构B/S模式，提出了配电室电能质量监测软件的总体设计方案和实现方法，规范报警信息和提升报警效率的方案。

关键词：配电工程，监测，报警，配电监控。

0 引言

随着经济迅速发展，当前企业对电力依赖性逐渐增强，企业对电能质量的要求也越来越高。为保证有良好的电能质量，现使用网络及计算机技术设计一套配电室监控系统。当前国内有些系统通过采取监控信息“定值式”管理、屏蔽干扰信息、消除常亮光字牌、采用远程工作站验收监控信息等综合措施来实现对配电室的监控。但这些方案通常仅具有监控功能，而无法对异常情况进行分析与处理。另外，很多系统在数据处理，报警标准和报警方式等方面也存在一些问题[1-7]。为解决上述问题，本文提出一种基于Web的配电室监控报警系统。

1 电能质量监测和分析系统

本文设计的是一种基于互联网的电能质量监测和分析系统。多功能仪表能够对电网中的无功、负序分量及谐波进行监测和分析，并且还能将每个电能质量参数的检测结果与设定值进行比较。在电能质量参数的检测结果越限时报警，同时通过光电隔离后驱动继电器，保护电网中的设备。此外，本文设计的监控系统采用Web技术将监测分析系统进行组网，从而实现了对不同配电室的电能质量参数进行统一管理。

2 系统架构

本文设计的监控系统中，电能质量信息发布的模式采用了当前流行的Web应用系统开发中5层架构B/S（浏览器/服务器）模式。配电室以Web浏览器作为运行平台，所有开发、升级和维护都集中在服务器端，这样可以为以后系统维护提供方便。基于B/S模式的监控报警系统，可以允许客户在计算机上不安装任何软件，仅通过互联网即可实现对配电室的监控功能。

配电室监控系统可以实现同时监测多条线路的电能质量参数。由于本系统的硬件设计使用模块化结构，可移植性强，也为以后接口扩展提供便利。遵照“面向对象和分层分布”的原则，分布式多通道电能质量监测和分析系统统硬件分为5层结构：展现层、服务层、储存层、传输层和感知层。（1）感知层：感知层主要是接在配电室的电力测量多功能表、传感器、摄像头等设备。（2）传输层：本层次主要是用来把感知层采集的数据信息传输到云端数据库。（3）储存层：本层根据数据类型和数据采集时间建立数据库,将数据存储到数据库对应表格中。（4）服务层：J2EE的Web组件包括JSP页面和Servlet两种。JSP页面是一个嵌入Java程序的网页文件，它在服务器端被编译成Java，运行在J2EE服务器上。（5）展现层：主要作用是将各类操作功能提供给用户，使用户能够有效地运用系统。

3 系统报警功能

配电室电能质量和运行环境出现问题及时维护，否则将影响整个配电室供电，甚至造成巨大损失。本文设计的报警系统分为电能质量不合格报警和配电室运行异常报警两部分。当系统监测数据达到预设标准，报警系统会发出报警，主动以声音、弹出对话框的形式告知用户，并记录相关事件供今后查询统计。

3.1电能质量报警设置标准

电能质量的概念非常广泛，电能质量出现问题可能会产生诸多影响。例如电压过低可能导致供电设备无法正常使用、电压闪变可能造成灯光不停闪烁，频率和谐波的电能质量问题还对一些精密仪器产生影响。本文设计的监控系统所涉及的电能质量问题的报警限值均采用国家标准。

3.2事件报警

配电室除了有电能质量问题，还对配电室的温湿度，烟雾浓度等环境参数有严格要求。当系统监测数据超过预设值，报警系统便会报警。配电室运行环境参数主要分为以下两个方面。（1）环境参数采集系统。采集配电室环境信息，如：温度湿度、烟感、溢水报警、门状态等。通过检测配电室环境参数，可有效地监测配电室内各设备的运行环境。（2）红外探测系统。红外探测系统由声光报警器和探测器构成，用于监测配电室内是否有动物闯入。当红外探测装置探测到配电室内有猫、鼠等小动物闯入时，随即在配电室和监控中心发出报警信号，监视主机自动调出相应配电室的视频画面，以提醒运行维护人员配电室内有动物闯入。同时，发出声光报警警示动物，尽量避免动物闯入造成配电室内设备发生故障。

4 应用案例

本文提出的配电室监控报警系统已经在北京市东直门某配电室投入使用。本文提出的基于报警规范，统一通信协议、多层模块设计、数据集及混合计算技术的监控配电室运行数据分析系统，在配电室监控的运行过程中取得了预期的运行效果，系统运行情况如图所示。

配电室出线威廉希尔官方网站 图

配电室监控报警系统投入运行后，有效解决了配电室运行环境异常、报警信息混乱的现状。以东直门配电室试点应用情况为例，通过对覆盖区域的电压、电流、功率因数等电网运行指标在正常范围内的实时监测与分析，若发现电网异常运行，则可以迅速报警和做出相应处理。

5 安科瑞配电室环境监控系统

5.1概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统（云台球机、枪机）、环境监测子系统（温度、湿度、水浸、烟感）、控制子系统（灯光、空调、除湿机、风机、水泵）、门禁监控子系统（读卡器、开门按钮、磁力锁）、安防监控子系统（双鉴检测器）。

5.2应用场所

适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

5.3系统结构

5.4系统功能

5.4.1实时监测

能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，实时显示有关故障、告警等信息。

5.4.2数据查询

在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

5.4.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

5.4.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

5.4.5实时告警

具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

5.4.6历史事件查询

能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。

5.4.7用户权限管理

设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

5.4.8网络拓扑图

支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

5.4.9遥控功能

可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

5.5系统硬件配置

 

名称	型号	图片	功能
系统	ACREL-2000E

	Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。
智能通信管理机	Anet-2E4SM		通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。
主机	Acrel-2000E/A

	数据采集、状态监测、设备控制、报警事件记录查询，可以根据采集到的设备数据或状态联动启动风机、声光报警器、空调、水泵等设备。
Acrel-2000E/B

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。
Acrel-2000E/M

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装。
Acrel-2000E/G

	参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装
环境监测硬件	RS-WS-NO1-8		用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH
BRJ-307		光电式烟雾传感;电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点
RS-SJ-N01R01-2		接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V工作温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点
环境监测硬件	T35-II-5.6

	风量4800，带温控器，带消声段，电机变频
AT8002		常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出
DS-2DC6120BY-A

	视频监控
ARTU-KJ8		8路开关量输入,8路继电器输出

 

6 结语

本文研究配电监控系统主要意义在于：通过计算机计算、通信技术及数据库技术的运用，可以规范现有的报警信息，优化报警方式，设计与现有配电室需求相符的配电室智能监控系统。并且可以根据数据传输采集、实时分析、双向互动及精准计算等方法，使系统对配电室的远程控制与监测得以实现。该系统对企业供电实现配网自动化具有很好的促进作用，对供电公司降低配电室运营成本、提高企业用电管理水平起到了积极的作用。

参考文献：

金芬兰,王昊,范广民,余建明,米为民.智能电网调度控制系统的变电站集中监控功能设计[J].电力系统自动化,2015,39(01):241-247.

周志强,唐云峰,袁明飞.基于Web的配电室监控报警系统的设计与实现.

安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.

审核编辑 黄宇