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更新時間：2024-04-02 
瀏覽次數(shù)：384摘要：闡述基于電力物聯(lián)網的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的特點，探討物聯(lián)網結構及其關鍵技術，電力物聯(lián)網下的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)設計，包括整體結構設計、硬件和軟件系統(tǒng)設計。
關鍵詞：電力物聯(lián)網；配電監(jiān)控系統(tǒng)；物聯(lián)網結構
0引言
隨著信息時代的到來，建設智能配電網監(jiān)控系統(tǒng)開始具有了更強的可行性，本文結合相關理論，進行了電力物聯(lián)網下的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計，相信能夠在一定程度上降低巡檢頻率、減少維護成本、提升運維管理綜合質量。
1研究背景
基于電力物聯(lián)網的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的特點。
智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計要求。智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)的根本任務是，對整個配電房的相關數(shù)據信息進行監(jiān)控，實時呈現(xiàn)現(xiàn)場實際運行狀況，為配電網安全運行提供重要保障，避免由于設備狀態(tài)問題導致各種安全事故發(fā)生。從整體角度來看，智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計要求如下：（1）監(jiān)測數(shù)據指標的全面性。該系統(tǒng)應當能夠實現(xiàn)對配電房內部主要運行數(shù)據的監(jiān)測與監(jiān)控，主要包括溫度數(shù)據、局部放電數(shù)據、門狀態(tài)數(shù)據、濕度數(shù)據等內容，幫助技術人員更好的判斷配電房的實際工作狀態(tài)，并保障其長期、可持續(xù)運行。（2）安全性。該系統(tǒng)需要承擔信息傳輸工作，因此，系統(tǒng)應當具有較強的安全性，同時，還應當建設配套的安全管理機制，以保證信息安全。（3）智能性。這是智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計的根本要求，智能性應當表現(xiàn)在多個方面，包括數(shù)據指標監(jiān)測智能性、數(shù)據指標分析智能性、處理執(zhí)行智能性等，綜合來看，該系統(tǒng)應當能夠在減少大量人力資源支持的基礎上，滿足配電房遠程智能化運維管理工作需求。
物聯(lián)網結構及其關鍵技術。物聯(lián)網是在互聯(lián)網基礎上誕生的一種新型信息技術，其基本含義為物物相連的互聯(lián)網。其含義主要表現(xiàn)為，（1）物聯(lián)網是在互聯(lián)網基礎上延展而來的網絡，（2）物聯(lián)網延展到了現(xiàn)實世界，能夠通過傳感器實現(xiàn)物品與物品之間的信息交換與通信。物聯(lián)網主要由感知互動層、網絡傳輸層、應用服務層三個層級組成。其中，感知互動層是基礎的層級，其功能為數(shù)據的初步獲取，其內部主要設備包括各種傳感設備、其他外圍設備共同組成，其關鍵技術包括測量技術、半導體技術、光學技術等。網絡傳輸層主要承擔網絡信息傳輸、提取任務，主要結構包括移動數(shù)據、藍牙、光纖等，其關鍵技術包括Web技術、ZigBee技術等。應用服務層主要結構包括本地主機、控制器、物聯(lián)網中間件、物聯(lián)網應用平臺，該層級主要依托計算機、軟件進行數(shù)據處理，其關鍵技術為云計算技術。
2基于電力物聯(lián)網的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)設計
2.1整體結構設計
在電力物聯(lián)網技術基礎上，本文提出了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計方案。探討整體結構設計，電力物聯(lián)網下的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計整體結構由智能設備、傳輸線路、集成監(jiān)控主機三個核心設備組成，其主要結構如圖1所示。
圖1 電力物聯(lián)網下的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)整體結構
根據圖1中內容可知，電力物聯(lián)網下的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)采取了集中管理、分散控制的思路進行設計，能夠同時滿足集中管控、數(shù)據安全等設計需求，本文從軟件、硬件系統(tǒng)兩方面對其具體設計內容進行闡述與分析。
2.2硬件系統(tǒng)設計
電力物聯(lián)網下的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要包括集中監(jiān)控主機、低壓配電柜監(jiān)控設施、溫濕度傳感器、煙霧傳感器、漏水檢測器、紅外探測器、監(jiān)控攝像機幾種設備類型。（1）集中控制主機。該設備包括串口通信、AI/DI、以太網接口，能夠實現(xiàn)運行環(huán)境的數(shù)據采集、控制工作，現(xiàn)場采用機架式無風扇工控機，能夠保證系統(tǒng)運行、維護安全。（2）低壓配電柜監(jiān)控設施。該硬件采用遠程電源管理控制器，連接抽屜柜、配電柜，具體連接方式為485接口連接，采用SNMP等通信實現(xiàn)數(shù)據讀取，使用以太網接口連接控制器、監(jiān)控環(huán)網。（3）溫濕度傳感器、煙霧檢測器、漏水檢測器、監(jiān)控攝像機均采用市面主流的相關設備。其中，煙霧傳感器選擇光電煙感，能夠實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域火災情況的實時監(jiān)控與告警。漏水檢測器采用直流12V電源供電，在實踐中具有較強的可行性與應用便捷性。監(jiān)控攝像機采用高像素且具有移動功能的網絡攝像頭，能夠實現(xiàn)對配電房區(qū)域的實時、動態(tài)監(jiān)控。（4）紅外探測器能夠防止非法入侵，是整個硬件系統(tǒng)的核心內容，本文所采用的紅外探測器相關數(shù)據如表1所示。上述諸多硬件設備是整個系統(tǒng)功能正常發(fā)揮的重要依仗，能夠幫助系統(tǒng)實現(xiàn)基礎數(shù)據的高效收集，采集到的信息會通過局域網上傳到中控室服務器，從而為后續(xù)工作流程提供必要的數(shù)據支持。
表1 紅外探測器指標數(shù)據
2.3軟件系統(tǒng)設計
電力物聯(lián)網下的智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)負責對監(jiān)控服務器采集到的數(shù)據進行集中處理，并將數(shù)據統(tǒng)計結果顯示在界面上，為技術人員提供直觀的現(xiàn)場運行狀態(tài)展示。同時，該軟件系統(tǒng)還應當具備權限管理、管理、日志管理等功能。后，該系統(tǒng)還需要支持SNMP、Modbus等協(xié)議，能夠為后續(xù)二次開發(fā)提供技術支持。
部分功能的具體實現(xiàn)思路如下：（1）電子地圖模式直觀展示隧道配電房位置、配電柜位置、抽屜柜位置等，技術人員只需要在地圖上選擇配電房即可進入配電房進行整體巡查，選中某個配電柜可以實現(xiàn)配電柜電流、電壓相關數(shù)據的查詢。（2）該軟件系統(tǒng)上存在系統(tǒng)日志、報表模塊，技術人員可以通過查詢相關模塊，了解設備的具體運行情況。（3）監(jiān)控系統(tǒng)模塊。技術人員在該軟件上，能夠隨意選擇聯(lián)動設備，并進行遠程操作，例如，當系統(tǒng)檢測到溫度達到設定值時，會通知技術人員，技術人員可以遠程操作排風扇執(zhí)行降溫操作，進而實現(xiàn)對設備的有效保護。
3 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網云平臺
（1）概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網開放平臺是一套基于物聯(lián)網數(shù)據中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據標準，為互聯(lián)網用戶提供能源物聯(lián)網數(shù)據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據服務。
該平臺提供數(shù)據駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據訪問。
（2）應用場所
本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。
（3）平臺結構
（4）平臺功能
電力集抄
電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)控
配電圖
能耗分析
能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現(xiàn)從能源數(shù)據采集、過程監(jiān)控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數(shù)據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
能耗概況
預付費管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；
3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報表：提供售電、售水財務報表、用能報表、報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。
預付費看板
充電樁管理
通過物聯(lián)網技術，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎數(shù)據管理等功能。
充電樁看板
智能照明
智能照明通過物聯(lián)網技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。
監(jiān)控頁面
安全用電
安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。
智慧消防
通過云平臺進行數(shù)據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。原先針對“九小場所”和?；飞a企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細化”的實際需求。
（5）系統(tǒng)硬件配置
| 類型 | 型號 | 外觀 | 產品功能 |
| 能源物聯(lián)網云平臺 | Acrel-EIOT |
| 提供數(shù)據駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據訪問 |
| 智能網關 | AWT100-4G |
| 1路下行485，上行可選配4G、WIFI、網口 |
| ANet-1E2S1-4G |
| 上行：以太網、4G 下行：RS485 | |
| 物聯(lián)網電表 | ARTU系列 |
| 可擴展DIDO以及多路模擬量輸入輸出單元。 通訊方式：RS485接口，Modbus協(xié)議?？蓴U展2G、Lora、LoRAWAN、NB-IoT、4G、以太網 |
| 無線測溫 | ARTM-Pn |
| 可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度 |
| ATC600 |
| ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據項目布局選擇配置。可接收240個無線溫度傳感器溫度 | |
| 光伏監(jiān)控 | AGF |
| 光伏電池串開路，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓高DC1500V |
| 電力監(jiān)控 | AEM96 |
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、輸出 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議 |
| AEM72 |
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、輸出 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議 | |
| ACR系列 |
| 三相所有電力參數(shù)、需量記錄（ACR320EFL）、分時電能統(tǒng)計及12月電能統(tǒng)計、日期時間顯示、LCD顯示、RS485通訊，事件記錄。 通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網 | |
| APM系列 |
| 全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月值和上月值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網 | |
| 物聯(lián)網電表 | DDS |
| 有功、無功電能計量，電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F，LCD顯示，RS485通訊，MODBUS-RTU和DL/T645協(xié)議 |
| 物聯(lián)網電表 | DDSD |
| 電能計量：總電能計量（反向計入正向），3個月歷史電能數(shù)據凍結存儲電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F測量LCD顯示：8位段式LCD顯示按鍵編程：3按鍵可編程設置密碼、通訊地址、波特率、復費率和通訊協(xié)議。 脈沖輸出：L有功電能脈沖輸出復費率：4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率通訊：RS485接口，MODBUS-RTU、DL/T645-97、DL/T645-07協(xié)議、紅外通訊 |
| 物聯(lián)網電表 | DTSD |
| 電能計量：有功電能計量（正、反向）、無功電能計量（正、反向）、A、B、C分相正向有功電能電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F諧波測量：2~31次諧波電壓電流LCD顯示：8位段式LCD顯示、背光顯示按鍵編程：4按鍵可編程通信、變比等參數(shù)脈沖輸出：有功脈沖輸出、無功脈沖輸出、時鐘脈沖輸出LED：失壓、過壓復費率及附帶功能：有源開關量輸入、3開關量輸出、支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率、需量及發(fā)生時間、上48月、上90日歷史凍結數(shù)據、日期、時間 通訊：紅外通訊、RS485接口、同時支持Modbus、DL/T645測溫：支持3外置NTC測溫 |
| 物聯(lián)網電表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量?？傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?，3個月歷史電能數(shù)據凍結存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。 |
| ACR10R |
| 三相電流/電壓/頻率/功率因數(shù)，有功/無功/視在功率，四象限電能計量，需量，復費率電能計量，總諧波含量、分次諧波（2-63次），事件記錄和功能。電能精度0.5級。 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議 | |
| ADL10-E |
| 有功、無功電能計量，電參量測量：U、I、P、Q、S、PF、F，LCD顯示，RS485通訊，MODBUS-RTU和DL/T645協(xié)議 | |
| ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。 | |
| ADW200 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議 | |
| ADW210 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 | |
| ADW300-4G |
| 三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關量輸入、2路開關量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊 | |
| 預付費電表 | DDSY-4G |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
| DTSY-4G |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 | |
| 直流電能表 | DJSF1352 |
| 1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。 |
| 電氣安全 | ARCM300-Z |
| 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2 路開關量輸入，支持斷電上傳 |
| AAFD-DU |
| 監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出 | |
| 充電樁 | ACX系列 |
| 充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電， |
| AEV_AC007 |
| 額定功率7kW,單相三線制，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍牙、Wifi | |
| 智慧照明 | ASL200 |
| 遙控輸出 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出 |
4結語
當前我國民眾生活水平逐漸提升，電力網絡建設逐步深入，在這一時代背景下，配電網智能化建設愈發(fā)重要。本文結合物聯(lián)網技術，進行了智能配電房監(jiān)控系統(tǒng)設計，從整體、細節(jié)層面對設計策略進行了綜合分析，相關單位可以適當結合本文的研究內容，進行配電房智能化設計，希望能夠推動相關事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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