智能配电房综合监控系统

智能配电房综合监控系统

技术方案

目录

1.项目背景...............................................................3

2.现状分析..............................................................3

3.系统概述..............................................................5

4.系统特点..............................................................6

5.功能介绍..............................................................7

4.1智能门禁监控系统......................................................7

4.2智能视频监控系统......................................................8

4.3智能环境监测系统......................................................9

4.4联动控制系统........................................................14

4.5智能测温系统.........................................................15

4.6智能局放监测系统.....................................................16

4.7智能巡检机器人......................................................17

4.8智能电气量分析系统..................................................18

6,智能配电房综合监测系统................................................19

7.手机APP在线监测....................................................23

8.总结与展望...........................................................23

1.项目背景

近年来，国家电网公司在智能电网配用电环节的投资力度逐步加大，配电自

动化有了长足的发展。为了全面贯彻建设智能电网“统筹规划、统一标准、试点

先行、整体推进”的工作方针，提升智能配电台区工程建设规范化和标准化水平，

满足农网智能化发展需要和客户对供电能力、供电质量和供电服务的新要求，提

升运行管理水平和服务能力，智能配电房建设已是必然趋势。

依据国家电网顶层设计，智能配电网建设总体目标是以配电智能化为核心，

以智能感知、数据融合、智能决策为主线，以“大云物移智”等为技术支撑，进

一步提升配电精益化管理和运营能力。运用“物联网+人工智能”的技术对配电

站所进行管理符合国网的智能配电网设计要求。

为加快推进中心城市智能配电网建设，全力支撑京津冀、长江三角洲等世界

级、国家级城市群建设发展，国家电网公司决定重点打造一流城市配电网的10

个大型城市：北京、天津、上海、青岛、南京、苏州、杭州、宁波、福州、厦门。

全面提高城市配电网的可靠性和供电质量，从网架、设备、运维、智能等4个方

而提升配电网管理水平，通过提升配电网的智能感知能力、数据融合能力和智能

决策水平，打造“安全可靠、优质高效、绿色低碳、智能互动”的世界一流城市

配电网。其主要内容包括：配电网架结构、设备技术、精细运维、智能互动。智

能配电房建设是实现精细运维的一项重要内容。

2.现状分析

目前国家电网“两系统（PMS2.0、配电自动化）一平台（智能运检管控平台）”

已具备电网运维检修的信息化应用，但是对配电站所的运维工作支撑目前还存在

诸多不足。

PMS2.0：系统业务核心均是围绕电站、线路开展，针对配电站所的管理功能

不全，无法对配电站所资源进行精益化管理

配电自动化系统：目前只针对架空线路、站房等设施进行运行数据采集及管

控，未实现配电所的运行的环境、设备状态的管理。

智能运检管控平台：平台己实现与PMS2.0、配电自动化系统对接，但是由于

以上两系统的现在，因此智能运检管控平台目前也未实现对配电站所的智能运检

的精细化管控。

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控

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持

判

务

配电自动化

主动

感知

实时采集电网控制设备管理业务流程

以实时状态采集为基础.以海量历史数据为基础.以设备、图形管理为基

以异常感知及就地处理以智能分析、过程管控为础,以运维检修流程为主

为导向的配电网实时枭方向的配网智能分析及线的生产业务过程管理

集和控制系统。整体管控平台。系统.

配电房由于数量较多、分布较广等原因，具有分散、地理环境情况变化多端、

覆盖面广、用户众多，容易受用户增容和城市建设影响等特点。配电房的监控对

配电自动化管理、线损分析、负荷预测、电力需求管理具有重大意义。

传统的解决方案就是在配电柜、断路器处分别安装监测设置，以及报警、视

频以及环境监控等系统等，但是这些系统具有如下问题：

1、运行环境恶劣：配电房潮湿、炎热，电气设备内外温差较大，凝露严事，

引起电气设备局部放电等各类故障频频发生，导致各种设备故障停电。

2、人员维护力量不足：配电房数量多，分布广，设备的复杂化需要耗费大

量的人力物力，无法全面巡检，留下安全隐患。

3、设备故障无法预知：对配电房内温湿度、有害气体、局部放电等无法预

知，未能及时采取预防措施，导致引起的设备故障无法预知。

4、人工巡视存在盲区：传统的人工巡检既不能及时发现问题，也难以全面

的反映真实情况。

5、精益化管理需求难以响应：当前设备的复杂性和多样性，巡检人员的素

质难以紧跟配电房日益复杂的精细化管理要求，留下安全隐患。

目前深圳、广州、广东、广西、海南、云南、贵州等电网均在大规模进行智

能配电房改造工程，智能配电房配置包含以下几项主要功能：智能门禁、智能视

频监控、智能环境监测、智能联动控制、智能测温、智能局放监测以及视觉识别

功能。其中四项基本功能为门禁系统、视频监控系统、环境监测系统以及联动控

制系统。

3.系统概述

智能配电房监控系统是具有智能感知、独立运行、数图融合、远程运维的新

一代综合管理平台。为传统配电房管理融入物联网、人工智能的图片识别、智能

视频分析、智能传感等核心技术，立足于建设一个具有独立运行、智能感知、实

时监测、智能报警、数据图像融合、远程监控等特点，提高配电站房智能化水平、

减少巡检人员工作强度，实现“实时监测、事前预警、事中报警、事后取证”的

安全管理模式，打造一个先进可靠的智慧配电房。

智能配电房综合监控系统可代替人工实现实时远程监控、远程例行巡查。在

减少人工的同时，将大大提升运维的内容和频率，改变传统的运维方式。

智能配电房方案主要内容：

基本功能方案：门禁系统、视频监控系统、环境监测系统以及联动控制系统。

智能化监测方案：门禁系统、视频监控系统、环境监测系统、联动控制、红

外测温、局放、视觉识别、电气量分析系统等。

高级监测方案：门禁系统、视频监控系统、环境监测系统、联动控制、红外

测温、局放、视觉识别、巡检机器人等。

系统实现各类传感器的检测数据的实时接入及展示，支撑运检管控平台中故

障研判、风险管控、辅助决策、资源智能调配、生产指挥等高级应用功能的实现。

基本功能高级功能

智幅门禁系统

站娥主机

4.系统特点

＞功能模块化

系统采用模块化的组建方式，用户可根据需要选择不同的传感器，根据不同

需求合理配置传感器数量及类型，同时支持子系统的功能搭配，快速构建一套适

用的应用系统。

＞可视化展示

配电房站端监测主机采用17寸触摸显示器，具备良好的操作性、直观的可

视化展示及更好的人机交互体验。

＞高效率通讯

系统可采用光纤、电力无线专网或者TD-LTE和FDD-LTE(4G)加密接入的方

式，具有通讯速度快、通信质量高、抗干扰的特点，保障站端设备与主站之'司的

高效率通讯。

＞系统实用性强

以配电站房运行监测为基础，以需求为导向，综合应用各种传感技术，可操

作性好、成熟性高。融合GTS、WEB、多点触摸等技术，将配电房运行状态进行在

线监控。

＞数据接口开放

主站软件系统独立于特定的软硬件系统，并能方便地进行数据的迁移。充分

考虑与现有内网系统的接口，并且能够提供二次开发。

5.功能介绍

5.1智能门禁监控系统

智能门禁管理系统是新型现代化安全管理系统，它集电脑自动识别技术和现

代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生

物技术等诸多新技术，是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。本

方案在配电房所有出入门配变磁力锁或电控锁，入室探测器、刷卡器，正对门口

安装视频监控。

系统功能：

(1)身份识别

身份识别单元部分是门禁系统的重要组成部分，起到对通行人员的身份进行

识别和确认的作用，实现身份识别的方式和种类很多，主要有卡证类身份识别方

式、密码类识别方式、生物识别类身份识别方式以及复合类身份识别方式。

(2)传感与报警

传感与报警单元部分包括各种传感器、探测器和按钮等设备，具有一定的防

机械性创伤措施。门禁系统中的门磁和出门按钮，全部都是采用开关量的方式输

出信号，并可以将门磁报警信号与出门按钮信号进行加密或转换。同时，门禁系

统还可以监测出以下报警状态：报警、短路、安全、开路、请求退出、噪声、干

扰、屏蔽、设备断路、防拆等状态，可防止人为对开关量报警信号的屏蔽和破坏，

以提高门禁系统的安全性。

(3)处理与控制

处理与控制设备部分通常是指门禁系统的控制器，门禁控制器是门禁系统的

中枢，就像人体的大脑一样，里面存储了大量相关人员的卡号、密码等信息，这

些资料的重要程度是显而易见的。另外，门禁控制器还负担着运行和处理的任务,

对各种各样的出入请求做出判断和响应，它是门禁系统的核心部分，也是门禁系

统最重要的部分。

(4)电锁与控制

电锁与执行单元部分包括电子锁具，联动设备输出单元等控制设备，这些设

备具有动作灵敏、执行可靠、良好的防潮、防腐性能，并具有足够的机械强度和

防破坏的能力。电锁配合远程控制系统，可以实现远程开门操作。

(5)门禁视频联动

智能门禁系统可记录开门人的照片，并存储在数据库。对于非法闯入人员，

可实时抓拍开门人照片，并实现后台报警通知相关责任人。大门正常开启时，联

动灯光开启，人走后灯光自动关闭。

5.2智能视频监控系统

配电房视频监控是在配电房廊内安装监控摄像机和智能视频分析服务器，提

供状态实时监控管理系统，是基于数字视频、语音信号、远程监控等技术，监控

摄像机采集各点的实际状况视频信号，将视频信号接入到配电房运行监控中心,

相关监控部门和人员通过远程实时浏览视频图像；图像监控报警联动功能，起到

对突发事件及时预警和及时处理的作用，避免人工值守的传统方式容易因疲劳或

疏忽而错失及时发现并制止安全事件的时机。最终形成一个全方位、立体化的配

电房监控体系，对配电房日常状况、突发事件能实时监控、及时发现和处理，提

高配电房的运行安全。

可根据配电房的大小合理布置视频监控位置，保证整个配电房都在视频监控

范围之内。

配电室现场与局监控中心实现语音视频互动交流功能，现场出现异常情况下,

现场实现录音，并将现场异常声音和视频同时传到监控中心并报警，同时作为局

监控中心平台可以看到现场视频和对现场喊话，配电室现场在有权限情况下也可

同监控中心对话。此项监控增加了配电室防盗功能和安全性，方便配电室现场同

监控中心的交流。

5.3智能环境监测系统

配电房智能环境监控子系统是指现场设备与监测主机相连进行配电房的综

合监控，其主要包括对配电房环境的监控、与相关辅助设施的联动、安防的监控

等。对配电房内配电房运行环境状况的实时监测主要侧重于对环境温度、有害气

体含量及积水水位等环境信息的采集和综合分析，最终得以全面准确地判断配电

房整体运行环境的状态水平；对配电房辅助设施的监控则涉及对相关通风冷却装

置、排水装置、以及消防报警和灭火装置等辅助设施的状态监视和有效控制，特

别是要求在灾害事件发生时能实现有效联动以限制事件的进一步发展，最大程度

减少损失；防止非法入侵，保证配电房这一特殊配电房场所的安全和相关配电房

设施不受意外破坏。

系统功能:

(1)环境温湿度采集

采用具备高精度，防干扰等优点的传感器，结合单片机嵌入式系统技术，设

计完成的具有易携带、低功耗等特点，从而克服了传统温湿度检测系统需要复杂

的校准过程和精度较低的缺点。采用一次成型防水铸铝箱。

与传统温、湿度计相比具有读数方便、测试范围广、准确率高的优点。温湿

度检测仪与传统的温湿度计相比具有读数方便，测温湿度范围广，测温湿准确,

其输出温湿度度采用LED数码管显示，该设计控制器使用单片机；用LED数码

管，实现温湿度度显示，能准确达到要求。

温湿度传感采用一体化装置设计，支持MOBDUS协议；配电房采集终端箱采

用一次成型式防水铸铝箱，通过485与温湿度传感器通信；管理子站模块可接收、

处理、存储温湿度度信号，根据温湿度信号判断是否报警，并提供数据展示平台。

(2)烟雾探测

烟雾探测器是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范。独立式烟感报警器共有

两种传感器可供选择：一种是离子传感器，一种是光电传感器。

光电传感器是通过一束光和一个光的感应器来测量烟的浓度的。该装置设计

的时候，光束是偏离感应器的。当烟雾进入到设各后，烟雾粒子会将部分光束散

射到感应器上。当烟雾的浓度逐渐加重，就会有更多的光束被散射到感应器上。

当到达传感器的光束达到一定的程度，烟雾探测器就会报警。

(3)SF6气体探测

SF6气体监测主机包括CPU主控单元、报警单元、通信单元、显示单元和通

风控制单元。通过与现场的各检测器相连接，能准确无误的接收检测器传送过来

的检测数据，通过运算分析，判断是否超标，超标则进行声光报警、启动风机等

输出动作，主机采用大屏蓝色液晶，用于显示现场测量的实时数据，还可与键盘

联合作业，进行历史数据查询、系统时间设置、检测模式设置等操作，操作界面

简单、友好，还具有手动启动风机功能。

由一个传感器采集气体浓度信号，系统建立浓度与电压关系，进行浓度电压

转换，电压浓度转换，其输出电压信号，由A/D转换芯片将模拟的电压信号转化

为单片机可处理的数字信号。单片机读取A/D转换的数字量并计算所对应气体的

浓度值，送到LED显示器显示出来。当检测气体浓度低于设定报警阀值的时候,

LED显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测气体浓度超出设定报警阀值时

给出声光报警。

即在每个配电房监测点安装一套气体检测系统，系统现场采集单元可以实时

的对环境中的气体浓度进行监测，一旦检测到的浓度值超过设置值，系统环境监

控主机就会自动打开风机进，并且关闭相应分区的防火门，同时可发送告警消息

至监控后台。

（4）水位探测

采用水浸传感器，应用电极浸水阻值变化的原理来进行积水探测，采用MCU

智能检测方式，传感器防锈设计，有较高的精度与灵敏度，具有低功耗、良好

的长期稳定性、可靠性等优点。集中器通过485采集水浸传感器状态，传输至监

控中心进行水浸监测。

一般应安装在易水浸的低洼处或盛水容器内，可水平放置，也可垂直安装。

当其用于机房隔离地板下的水浸报警时，用圆钉固定地面，然后用PVC扎带捆扎,

当其用与室内缆沟时，直接用PVC扎带扎在横撑上或粗线缆上

（5）红外微波双鉴探测

双鉴探测采用红外+微波两种技术双重探测的方案，经过模糊逻辑数码分析,

排除种种普通探测器无法克服的干扰，只对人体移动作出报警，杜绝误报漏报。

红外探测的传感器通过光学系统的配合作用，它可以探测到位某一个立体防

范空间内的热辐射的变化。当防范区域内没有移动的人体等目标时，由于所有背

景物体（如墙、家具等）在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的,

所有不能触发报警。当有人体在探测区域内走动时，就会造成红外热辐射能量的

变化。微波探测具有稳定可靠，抗干扰能力强，最大可覆盖范围更加宽远，并可

予以视区成型设置。采用两种探测技术结合的方式，具有探测区域大、探测密度

均衡、探测范围广的特点。

功能特点：

1、温度补偿电路；

2、采用双元红外光敏元件，并采用〃脉冲计数〃方式工作；

3、防射频干扰；

4、防白光干扰；

5、防小动物误报；

(6)空调监控

配电室环境内温度出现异常时，将导致其他设备运行所需的环境失去保障,

因此设计对配电室环境内精密空调的运行状态和参数进行实时监测，同时可对精

密空调进行远程的开关机控制。

由于普通空调不具有智能接口，给每台普通空调加装1个学习型遥控器，通

过学习型遥控器自带的RS485智能接口采用总线的方式将信号接入监控服务器

的串口；另外通过空调状态升关量变送涔检测普通空调电源线的电流信号，迪过

隔离数字量输入模块的RS485智能接口及通讯协议采用总线的方式将信号接入

监控服务器的串口，由监控平台软件进行普通空调开关机控制和运行状态的实时

监测。

实时监测普通空调的开关机运行状态，并可通过监控平台软件实现远程的开

关机控制及对制冷温度数值的调节，同时支持与其它子系统的联动控制，如当温

度过高时自动启动空调进行制冷。

(7)臭氧监测

配电房配置臭氧传感器用于测量环境中臭氧浓度，实现开关柜局放的辅劲监

测，同时监测设备氧化情况；

臭氧传感器是定电位电解型传感器，臭氧在工作电极上的电化学氧化过程,

通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位

下可以发生臭氧的电化学氧化或还原反应。由于氧在氧化和还原反应时所产生的

电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正

比并遵循法拉第定律，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。

（8）环网柜除湿装置

环网柜作为配电网的重要设备，起着连接配电环网以及分配电能的重要作用。

由于环网柜往往安装在地面，并与电缆沟相连，因此柜内空气湿度较大，在空气

内水分含量较大时，柜内容易出现凝露甚至积水的问题，容易引发电力元器件短

路损毁，导致电力故障。

环网柜除湿装置，采用冷凝除湿的方式，可直接将柜内潮湿空气中的水分凝

结成水珠并排出柜（箱）外，从而直接降低柜（箱）内空气湿度，电气设备的安

全运行营造一个良好的工作环境。

5.4联动控制系统

通过在配电房安装多个环境监测传感器，对配电房内部的环境信息进行实时

采集、存储、整理、上传等工作。

当配电房内部环境数据发生变化并达到所设置的报警阈值时，通过环境监测

主机会将报警信息传递到远程控制中心，同时会相应的打开声光报警器、照明、

风机、水泵、空调、除湿装置等。

5.5智能测温系统

配电房的安全非常重要，在配电房中需要实时监测配电房各发热点的温度情

况，高压柜的母排连接处、隔离刀闸或触头处、变压器低压出线处及低压柜大电

流汇流排处均是发热的敏感部位。这些部位也是配电室监测的重点。其中温度传

感器必不可少，在配电房中起到了实时监测，以及远程报警的功能,防患于未然。

本系统采用无线接触式测温仪，由温度采集器与接收器组成，他们通过无线

通信，一个接收器能走应两百多个温度采集器。

通过安装在高低压柜、变压器接头位置的温度传感器，对电缆及接头温度进

行测温。温度传感器把温度信息传输到接收器，由接收器传输到远程监控中心,

系统再根据历史温度曲线进行对比分析进行判断，根据致热设备运行状态进行分

析，及时发现潜在缺陷并预警，提前发现设备问题，对设备进行检修。

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5.6智能局放监测系统

(1)配电房全向式局放监测

利用安装在配电房内的超高频全向局放监测仪，当高压柜内局部放电处于异

常状态时，立即进行报警，提示管理人员到现场维护。

本方案采用的全向局放监测仪能实时快速确定潜伏局部放电缺陷，让用户只

对隐患设备进行详细检测，大大减轻电力运维人员的检测工作量，有效避免安全

事故发生。

具备抗干扰能力强、软件数据库丰富，干扰信号自动识别剔除，自带专家诊

断系统，确保测试数据准备，监测距离远，在5-80米范围内有效。

全向局放传感器■数据处理单元

(2)开关柜局放在线监测

开关柜局放在线监测系统，用于监测开关柜内局部放电，每面高压柜配置1

个监测点安装在开关柜的电缆室，可以实时监控设备的放电情况，及时发现安全

隐患。

局放传感器局放监测主机

开关柜局部放电在线监测系统通过检测伴随局部放电而产生的电磁波辐射,

系统扫描10'100MHz频率范围内的电磁波辐射并自动确定现场局部放电的实际

检测频率，随后将检测数据以局部放电脉冲簇计数方式显示。系统所采用的传感

器为特高频(UHF)传感器，随时检测伴随局部放电产生的电磁波辐射脉冲信号。

由于高压设备四周总是充斥着各类噪声及干扰信号，而由于UHF特高频传感器单

独安装于金属开关柜内，故仅对本开关柜内的电气局放故障作出相应，而不会受

相邻开关柜内信号及变电站现场其他相关信号的干扰，有效实现了对各个开关柜

内实际局放情况的连续监.测。监测主机用于处理从UHF传感器获取的信号并将其

数字化，而采用上位机进行局放信号的筛选、分析并完成局放脉冲数值记录、监

测局放量发展状况等功能。

5.7智能巡检机器人

配电房智能巡检机器人是可自主巡视、可升降、无拖缆的智能轨道式巡检系

统。巡检机器人可搭载可见光高清摄像机、红外热像仪、局放监测传感器、超声

停障系统等。巡检系统平台选用智能感知轨道巡检机器人作为视频监控的采集设

备，机器人可通过载波传输方式，将采集的状态数据传输至站端主机。

(1)滑触线轨道供电系统

巡检机器人采用滑触线轨道供电系统，不需外界干预，机器人可以具备持续

动力完成长期巡检任务。充电站采用纯物理方式实现接触和供电在时间上的分离,

从原理上杜绝产生火花的可能，以保证配电房环境的供电安全。

(2)红外测温功能

巡检机器人借助搭载的红外热成像仪，对开关柜内的母排、电气连接处等设

施设备进行成像，结合测温数据与图像分析技术，可以从热成像图中得出设备设

施的工作状态，一旦发现有超温现象，即可进行我警

(3)局放监测功能

巡检机器人使用机械臂式局放检测仪检测所有开关柜、配电柜内部放电现象,

结合机器人在垂直方向2米的行程以及局放机械臂在水平方向的行程，可实现开

关柜、配电柜全方位的局部放电监测-

5.8智能电气量分析系统

为实现配电室运行状态的综合监测，需通过电气量采集装置对用电信息进行

监测，实现供用电监测、控制和管理，具有远程抄表、用电异常信息报警、负荷

管理与控制等多种功能。

本方案采用开口式CT+多功能电表的方式，采集的主要电参量：电压、电流、

有功、无功、功率因数、电量、频率、谐波。采集主要开关状态量：断路器开关

状态、故障状态、告警状态等。通过实时监测及后台计算，可实现缺相运行、失

压、过压、过流、过载、三相不平衡、功率因数过低等告警功能。通过高精度电

流互感器及前端采集设备分析用电情况及检测电能质量。

6.智能配电房综合监测系统

智能配电房综合监测系统界而展示

•登录界而

蜂璃旭智能配电房综合监测系统

•GIS主界面显示：

系统对每个配电室进行定位，并在地图上标记，方便了整体管理工作。配电

房所属区域划分及配电房具体位置一目了然。

•视频监控

工作人员通过多路视频监控，可实时查看配电房内设备状态。通过监控管理

模块可调阅配电室的历史录像记录。

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•入侵抓拍

通过移动红外侦测技术与视频监控联动，可实时抓拍图像中移动人或其

他物体

•环境监测与远程控制

通过监控平台软件可随时杳看配电房内环境参数信息：温湿度、与体、

水位、入侵状态等可控制水泵、风机、门禁的开关位置等。

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•历史数据曲线分析

系统在配电房环境实施监测的基础上，增加了历史数据分析功能