1 10 kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1站端設(shè)備集成系統(tǒng)

為滿足配電室各設(shè)備各種信息的共享要求，建立動(dòng)環(huán)系統(tǒng)勢(shì)在必行。動(dòng)環(huán)系統(tǒng)主要包括設(shè)備的集成和軟件的集成，從而促進(jìn)管理效率有效提升，*大化控制運(yùn)行成本，避免多個(gè)系統(tǒng)分散維護(hù)、管理不便的弊端。通過動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的建立，使整個(gè)配電室形成一個(gè)完整的體系。

1.1.1設(shè)備集成

溫濕度傳感器。實(shí)現(xiàn)對(duì)站房?jī)?nèi)溫度、濕度的監(jiān)測(cè)功能。①溫濕度監(jiān)測(cè)傳感器借助RS485數(shù)字信號(hào)通訊上傳溫濕度數(shù)，通信協(xié)議為Modbus；②實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電房?jī)?nèi)溫度濕度值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，溫濕度傳感器與動(dòng)環(huán)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)采用有線傳輸方式。

氣體傳感器。實(shí)現(xiàn)對(duì)配電站內(nèi)六氟化硫濃度值和氧氣含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。①實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電房?jī)?nèi)六氟化硫（SF6）氣體濃度值、氧氣含量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，氣體傳感器與動(dòng)環(huán)系統(tǒng)之間采用有線傳輸方式；②隨主機(jī)配置安裝掛件，可方便固定于配電房墻面。

煙霧傳感器。實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)配電站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧狀況，并發(fā)出聲音等告警信號(hào)功能。①通過煙霧探測(cè)器，監(jiān)測(cè)站房、電箱內(nèi)煙霧狀況，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；②煙霧傳感器通過有線節(jié)點(diǎn)方式，接入系統(tǒng)；③當(dāng)附近環(huán)境的煙霧濃度降至小于報(bào)警值時(shí)，探測(cè)器的工作狀態(tài)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常；④具有電源指示燈、運(yùn)行燈，可直觀觀察設(shè)備的上電、運(yùn)行的狀態(tài)。⑤隨主機(jī)配置安裝掛件。

水浸傳感器。實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)配電站水浸狀態(tài)。可根據(jù)運(yùn)維需求，按不同高度的水浸傳感器，以實(shí)現(xiàn)水浸預(yù)警和水浸停電等功能。①實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)配電房水浸狀態(tài)；②水浸傳感器通過有線節(jié)點(diǎn)信號(hào)，接入系統(tǒng)；③有電源指示燈、運(yùn)行燈，可直觀觀察設(shè)備的上電、運(yùn)行的狀態(tài)；④隨主機(jī)配置安裝掛件，可方便固定于配電房墻面。

調(diào)溫除濕設(shè)備。實(shí)現(xiàn)配電站內(nèi)溫濕度的控制功能。①具備手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能，手動(dòng)和自動(dòng)控制功能，兩者相互獨(dú)立；②具有掉電自恢復(fù)功能，具備濕度數(shù)碼管顯示功能。

視頻監(jiān)控單元。網(wǎng)絡(luò)高速球型攝像機(jī)或網(wǎng)絡(luò)固定攝像機(jī)：實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景可視化的基本功能，具備遠(yuǎn)程控制視頻功能，支持報(bào)警信號(hào)（環(huán)境、安防、設(shè)備狀態(tài)）及視頻預(yù)置位的聯(lián)動(dòng)，可以和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保持聯(lián)動(dòng)，立足于環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的告警或預(yù)警區(qū)域，對(duì)特定區(qū)域情況進(jìn)行查看，為人工確認(rèn)提供方便，可實(shí)現(xiàn)與安防設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；可實(shí)現(xiàn)與設(shè)備狀態(tài)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和操作展開錄像和拍照，以便于運(yùn)維人員在對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷時(shí)有據(jù)可循。

門狀態(tài)傳感器。實(shí)現(xiàn)采集門開啟、關(guān)閉的狀態(tài)信息的功能。①門狀態(tài)傳感器通過有線節(jié)點(diǎn)信號(hào)，將配電房門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)信號(hào)上傳至采集系統(tǒng)的功能；②選擇帶有觸點(diǎn)的機(jī)械式限位開關(guān)或帶極性的磁開關(guān)的傳感器；③門狀態(tài)傳感器采用無源設(shè)計(jì)，無需鋪設(shè)電源線或者外接電源。

（8）開關(guān)柜局放傳感器。①主要功能：暫態(tài)地電波/超聲波聯(lián)合技術(shù)在線監(jiān)測(cè)各種柜體局部放電狀態(tài)，記錄各種柜詳細(xì)歷史數(shù)據(jù)；②裝置分類：依據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)分為暫態(tài)地電波及超聲波傳感器；③傳感器外殼絕緣防護(hù)罩的防護(hù)等級(jí)為IP65；④傳感器裝置結(jié)構(gòu)合理、方便安裝、方便檢修接地使用。

1.1.2軟件集成

專用于數(shù)據(jù)管理和高級(jí)應(yīng)用功能，以一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、事件處理和通知、內(nèi)部運(yùn)算和歷史數(shù)據(jù)存檔；各級(jí)操作員對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視和操作。

圖1為技術(shù)拓?fù)鋱D。

圖1 技術(shù)拓?fù)鋱D

1.2 SAAS版IT執(zhí)行

因項(xiàng)目硬件均實(shí)地部署，而演示、調(diào)閱、管理在遠(yuǎn)程辦公室，該項(xiàng)目的軟件運(yùn)行端（邊緣側(cè)）就地部署，軟件總控部分須運(yùn)行在電信機(jī)房（云側(cè)）。

“云側(cè)”協(xié)同“邊緣側(cè)”，“邊緣側(cè)”協(xié)同就地傳感與聯(lián)控“端設(shè)備”，形成“端-邊-云”的基礎(chǔ)構(gòu)架。當(dāng)部署N個(gè)邊緣側(cè)時(shí)，云端軟件事實(shí)上須升級(jí)為SAAS版本軟件。

一個(gè)客戶擁有一個(gè)或多個(gè)動(dòng)環(huán)現(xiàn)場(chǎng)，在SAAS版本軟件中，分配一個(gè)賬號(hào)給該客戶，類似賬號(hào)也稱為“租戶”。按當(dāng)前業(yè)務(wù)形態(tài)現(xiàn)狀，此階段的SAAS版本軟件初定按容納1 000個(gè)租戶“動(dòng)環(huán)站點(diǎn)”的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行（如圖2所示）。

圖2 SAAS版本軟件

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 MQTT消息傳輸技術(shù)

消息傳輸采用MQTT（消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議，詳見圖3），其具有能用有限的寬帶以及極少的代碼，為連接遠(yuǎn)程提供更具可靠性和實(shí)時(shí)性的消息服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)。

圖3 MQTT消息傳輸技術(shù)

MQ遙測(cè)傳輸（MQTT）是輕量級(jí)以代理的發(fā)布/訂閱為基礎(chǔ)的消息傳輸協(xié)議，在設(shè)計(jì)中秉持易實(shí)現(xiàn)、輕量、簡(jiǎn)單、開放的原則。此特點(diǎn)決定了其在受限環(huán)境中適合運(yùn)用。因?yàn)槠鋵儆谝环N低寬帶、低開銷占用的即時(shí)通訊協(xié)議，因此其在移動(dòng)應(yīng)用、小型設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等方面應(yīng)用十分廣泛。

MQTT協(xié)議為不可靠、低寬帶的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳感器以及控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的協(xié)議，其主要具有下述特性：

借助發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對(duì)多的消息發(fā)布，將應(yīng)用程序耦合解除。此點(diǎn)與XMPP很相似，但MQTT的信息冗余更小，其原因是XMPP在數(shù)據(jù)傳遞中采用的是XML格式文本。

（2）傳輸負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息。

（3）運(yùn)用TCP/IP提供網(wǎng)絡(luò)連接。常用的MQTT是以TCP連接為基礎(chǔ)推送數(shù)據(jù)，但同樣有以UDP為基礎(chǔ)的版本，被稱之為MQTT-SN。兩種版本因?yàn)檫B接方式有所區(qū)別，優(yōu)缺點(diǎn)也不一樣。

（4）有3種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：①“至多一次”，完全借助底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)布消息。會(huì)有消息重復(fù)或丟失的問題出現(xiàn)。此級(jí)別可以在下述情況中運(yùn)用：環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟失一次讀記錄關(guān)系不大，其原因是不久之后還會(huì)再發(fā)送一次。此方式主要是普通的APP的推送，如果智能設(shè)備在推送消息的過程中沒有聯(lián)網(wǎng)，沒有收到推送的消息，重新聯(lián)網(wǎng)也無法接收到了。②“至少一次”，保證消息達(dá)到，但可能出現(xiàn)消息重復(fù)的現(xiàn)象。③“只有一次”，保證消息到達(dá)一次。在部分具有嚴(yán)格要求的計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，可以對(duì)這一級(jí)別進(jìn)行運(yùn)用。在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，消息丟失或重復(fù)造成結(jié)果有誤。此類*高質(zhì)量的消息發(fā)布服務(wù)還可以在即時(shí)通訊類的APP推送中使用，保證用戶可以接收到，同時(shí)只能接收一次。

（5）小型傳輸，成本較低（固定長(zhǎng)度的頭部是2字節(jié)），協(xié)議交換*小化，以促使網(wǎng)絡(luò)流量降低。這就是說它“在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，服務(wù)器和傳感器的通訊以及信息的收集”中十分適合的原因，要了解到嵌入式設(shè)備的元代以及運(yùn)算能力均不強(qiáng)，因此在傳遞消息中十分適合運(yùn)用此類協(xié)議。

（6）使用Last Will以及Testament特性通知相關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。

Last Will：也就是遺言機(jī)制，在對(duì)同主題下的其他設(shè)備發(fā)出通知，發(fā)送設(shè)備已斷開了連接。

Testament：也就是遺囑機(jī)制，功能和Last Will相似。

參考文獻(xiàn)：

陳偉凡,陳曉亮,高偉,等.變電站10KV開關(guān)柜運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電氣技術(shù),2016,17（9）：83-87.

郭和川,任小勇,潘豪蒙,周威,黃沙熠.10?kV站所柜內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)分析.

安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

審核編輯 黃宇