摘(zhāi)要：配(pèi)電(diàn)室(shì)是(shì)配電係統(tǒng)的重要(yào)組成(chéng)部(bù)分，影(yǐng)響著(zhuó)電力(lì)用(yòng)戶的(dí)用(yòng)電需求，需要保障其安全，可靠(kào)運行(háng)。針對配電(diàn)室(shì)內(nèi)部環境(jìng)進行了深入分析，設計(jì)了一(yī)種(zhǒng)內(nèi)部(bù)環(huán)境監(jiān)控(kòng)係統(tǒng)。通(tōng)過該(gāi)係統可(kě)以(yǐ)采集(jí)配電室(shì)內部的溫(wēn)度(dù)，濕(shī)度，液位，SF6氣體和煙霧，根據采集來的數據及(jí)時對(duì)風(fēng)機，除(chú)濕機，空調(tiáo)，排(pái)水泵(bèng)等輔助設備(bèi)進行聯動控製(zhì)；此(cǐ)外(wài)係(xì)統(tǒng)采集得到的(dí)數據(jù)通過(guò)GPRS網絡(luò)傳(chuán)輸到監控(kòng)中心供工作人員查(chá)詢和控製。通(tōng)過實地(dì)測試(shì)發現，該係(xì)統可以為(wéi)配電室(shì)安(ān)全(quán)，可靠運行(háng)提(tí)供良(liáng)好(hǎo)的內(nèi)部環境(jìng)支(zhī)持。

關(guān)鍵詞：配(pèi)電室(shì)；內部環境；監控係統

0，引言

配電室(shì)是(shì)指帶(dài)有(yǒu)低(dī)壓(yā)負(fù)荷的室內配(pèi)電場所(suǒ)，主(zhǔ)要(yào)為低壓用戶(hù)配(pèi)送電能(néng)，設(shè)有(yǒu)中壓(yā)進綫（可(kě)有(yǒu)少(shǎo) 量出(chū)綫），配電(diàn)變壓器(qì)和低(dī)壓(yā)配電裝置。它(tā)是配(pèi)電係統的(dí)重要組成部分，影響著(zhuó)電力(lì)用戶的用電需求，因此(cǐ)保障(zhàng)它安全，可(kě)靠運行顯得十分(fēn)重(zhòng)要。影響配電(diàn)室(shì)安(ān)全(quán)，可(kě)靠運行的(dí)因素(sù)很多，比如(rú)配(pèi)電(diàn)室內(nèi)部(bù)的(dí)溫度(dù)，濕(shī)度(dù)，浸水(shuǐ)，氣(qì)體和(hé)煙霧(wù)等(děng) 。考慮(lǜ)到上述(shù)因(yīn)素(sù)對配(pèi)電室(shì)的影響，本(běn)文設計了一種內部環境監(jiān)控係統，用(yòng)於配(pèi)電室日常(cháng)管(guǎn)理(lǐ)，以(yǐ)盡(jìn)可能降低(dī)內(nèi)部(bù)環(huán)境(jìng)異(yì)常(cháng)對配(pèi)電(diàn)室工作(zuò)的影(yǐng)響，為配(pèi)電室安全(quán)，可靠運行(háng)提(tí)供良好的(dí)內部環(huán)境支持。

1，係統(tǒng)設(shè)計思(sī)路

傳(chuán)統(tǒng)方(fāng)式下配電室內部環境的監(jiān)控多以(yǐ)人工(gōng)方(fāng)式(shì)進行，存(cún)在漏檢(jiǎn)，問題發(fā)現(xiàn)不(bù)及(jí)時等(děng)現(xiàn)象，工(gōng)作效率低(dī)，不能保障(zhàng)配電室(shì)內部環(huán)境處(chǔ)於良好狀(zhuàng)況 。因(yīn)此本文(wén)摒棄傳(chuán)統方(fāng)式，采(cǎi)用(yòng)智(zhì)能化係統(tǒng)進行日常內(nèi)部(bù)環境監控。通過分(fēn)析(xī)配(pèi)電室(shì)內部環(huán)境(jìng)，本文(wén)設(shè)計的係統應該具(jù)備溫濕度(dù)監測，液(yè)位監(jiān)測(cè)，SF6氣(qì)體監(jiān)測(cè)，煙(yān)霧監測等(děng)功能。監(jiān)測得(dé)到的數據匯總到(dào)一(yī)台(tái)主(zhǔ)機上麵，主機根據設置(zhì)的安全(quán)閾值進行綜合(hé)分析，根(gēn)據(jù)分析(xī)的結(jié)果(guǒ)及(jí)時(shí)對(duì)風(fēng)機，除濕機，空調，排(pái)水 泵(bèng)等(děng)輔(fǔ)助(zhù)設備進行聯(lián)動控(kòng)製(zhì)；此(cǐ)外，監(jiān)測得(dé)到的數據通(tōng)過GPRS網絡傳輸(shū)到監控中心供工作(zuò)人員(yuán)查詢和分(fēn)析，工(gōng)作(zuò)人(rén)員(yuán)可(kě)以遠(yuǎn)程(chéng)控製輔助設(shè)備。係(xì)統(tǒng)組(zǔ)成框圖(tú)如(rú)圖(tú)1所示(shì)。

圖(tú)1 係(xì)統(tǒng)組成(chéng)框圖(tú)

2，係統硬(yìng)件設(shè)計(jì)

係統(tǒng)硬件主(zhǔ)要(yào)由(yóu)主機模塊，內(nèi)部環(huán)境監測模塊，輔助(zhù)設(shè)備控製(zhì)模塊，電源(yuán)模(mó)塊等組成(chéng)。

2.1 主機模(mó)塊設計

主機模塊由CC2530*小化(huà)電路和GPRS通信電路組(zǔ)成。其(qí)中(zhōng)CC2530*小化電路(lù)采(cǎi)用TI公司(sī) 的(dí)CC2530芯(xīn)片，配(pèi)以(yǐ)相(xiāng)應(yīng)的(dí)外圍(wéi)電(diàn)路，如(rú)圖(tú) 2 所(suǒ)示。CC2530*小化電路一方麵把內部(bù)環境監(jiān)測 模塊(kuài)采(cǎi)集(jí)來的數(shù)據(jù)通(tōng)過ZigBee無綫(xiàn)網絡(luò)接收進(jìn)來並(bìng)和安全閾(yù)值進(jìn)行(háng)比(bǐ)對分(fēn)析，根(gēn)據比對分析(xī)的結(jié)果再去控(kòng)製輔(fǔ)助設(shè)備控製模(mó)塊(kuài)；另一(yī)方麵把(bǎ)內部環(huán)境數據(jù)通(tōng)過GPRS通信電(diàn)路中的USR-GM3，如圖(tú)3所(suǒ)示(shì)發(fā)送到(dào)監控(kòng)中心服(fú)務器(qì)上(shàng)，接收(shōu)監(jiān)控中心(xīn)回傳的控製指(zhǐ)令數據，再去控(kòng)製輔助(zhù)設(shè)備控(kòng)製模塊。

2.2 內(nèi)部環境(jìng)監測模(mó)塊設(shè)計(jì)

內部(bù)環(huán)境(jìng)監測模(mó)塊(kuài)由(yóu)CC2530*小(xiǎo)化(huà)電路，485轉換(huàn)電(diàn)路(lù)和變(biàn)送(sòng)器電路(lù)組成(chéng)。

圖(tú)2 CC2530*小化(huà)電路(lù)

圖3 GPRS通(tōng)信電路(lù)

其(qí)中CC2530*小化電路用於加(jiā)入到(dào)主(zhǔ)機(jī)模塊創建(jiàn)的ZigBee無綫網(wǎng)絡(luò)中(zhōng)去，通過(guò)ZigBee無綫網絡把變送器(qì)采集來的(dí)數據傳輸到(dào)主(zhǔ)機(jī)模塊。變(biàn)送(sòng)器電路(lù)用(yòng)於(yú)采(cǎi)集(jí)內(nèi)部(bù)環(huán)境(jìng)相(xiāng)關(guān)數據，有溫濕度(dù)變送(sòng)器，液(yè)位變送(sòng)器(qì)，SF6氣(qì)體變(biàn)送器，煙(yān)霧(wù)變送(sòng)器。這些變送(sòng)器都是RS485型的，4芯輸(shū)出，每一芯(xīn)的顏色(sè)和(hé)對應(yīng)的接(jiē)綫(xiàn)如圖 4 所示。485轉(zhuǎn)換電(diàn)路用(yòng)於變送器和(hé) CC2530之間(jiān)進(jìn)行串口通(tōng)訊，如圖5所(suǒ)示。

圖(tú)4 變送器電路

圖(tú)5 485轉換電路

2.3 輔助設(shè)備(bèi)控製(zhì)模塊設計(jì)

輔助設(shè)備控(kòng)製(zhì)模(mó)塊(kuài)由CC2530*小化電路(lù)，空(kōng)調控製(zhì)電(diàn)路，風(fēng)機控製(zhì)電路，除(chú)濕(shī)機控(kòng)製(zhì)電(diàn)路和排(pái) 水泵(bèng)控製(zhì)電(diàn)路(lù)組成。其(qí)中CC2530*小化電路用於(yú)加(jiā)入到主機模(mó)塊創(chuàng)建的ZigBee無綫網絡中去，通過ZigBee無(wú)綫(xiàn)網絡(luò)接收(shōu)主機(jī)模塊(kuài)發送的(dí)控製指(zhǐ)令數據(jù)。空(kōng)調控製電(diàn)路用於(yú)控製空(kōng)調工作和停(tíng)止(zhǐ)，它(tā)由(yóu)學(xué)習(xí)空(kōng)調(tiáo)遙控器指(zhǐ)令的(dí)紅(hóng)外接(jiē)收電(diàn)路(lù)和控製空調(tiáo)工作的紅(hóng)外發送(sòng)電(diàn)路組成。風(fēng)機控製(zhì)電路，除(chú)濕(shī)機控(kòng)製電路(lù)和(hé)排水泵控(kòng)製電路用於(yú)控製(zhì)相(xiāng)應設備(bèi)（風機，除(chú)濕機(jī)和排(pái)水泵(bèng)）的(dí)工作和(hé)停(tíng)止，它們(mén)由驅動固(gù)態(tài)繼電(diàn)器電路，固態(tài)繼電器，交流接(jiē)觸(chù)器和相(xiāng)應(yīng)設備組成(chéng)。

2.4 電源模(mó)塊(kuài)設(shè)計

電源(yuán)模塊用於(yú)輸出(chū)電能為主(zhǔ)機(jī)模塊，內(nèi)部(bù)環境(jìng)監測模塊，輔助(zhù)設(shè)備控(kòng)製(zhì)模塊提供電能(néng)。提(tí)供的(dí)電源(yuán)有(yǒu)+3.3VDC，+3.6VDC，+5VDC，+12VDC和220VAC。其中(zhōng)直流穩壓(yā)電源由橋(qiáo)式(shì)整流(liú) 電(diàn)路，濾波電路(lù)和穩壓電(diàn)路(lù)組成。

3，係(xì)統(tǒng)軟件設計

為了實現模塊(kuài)之間順利(lì)通信，需(xū)要在前麵(miàn)硬件設(shè)計的(dí)基(jī)礎上進行軟(ruǎn)件設(shè)計(jì)。

3.1 主機模(mó)塊軟件(jiàn)設計

主(zhǔ)機(jī)模塊開始工作後(hòu)，需要進(jìn)行(háng)初始(shǐ)化，然(rán)後建(jiàn)立ZigBee 網絡(luò)並為自(zì)己(jǐ)確定(dìng)一個(gè)網(wǎng)絡ID，接(jiē)著廣播自(zì)己的(dí)網(wǎng)絡(luò)ID和(hé)信(xìn)道(dào)，等(děng)待(dài)內部環境監(jiān)測模(mó)塊，輔(fǔ)助(zhù)設備控製模塊(kuài)的(dí)入(rù)網請求，並(bìng)根據(jù)收到(dào)的(dí)入(rù)網(wǎng)請求(qiú)做出應(yīng)答(dá)。當主(zhǔ)機模(mó)塊同意了(liǎo)它(tā)們的入(rù)網請求後，會自(zì)動(dòng)為它們(mén)分(fēn)配網絡短(duǎn)地址。成功組網後(hòu)，主(zhǔ)機(jī)模(mó)塊接(jiē)收內部(bù)環境(jìng)監(jiān)測模(mó) 塊(kuài)發送(sòng)來的數(shù)據(jù)信(xìn)息，並和(hé)安全閾(yù)值(zhí)進行比(bǐ)對，根據比對(duì)的結果發(fā)送控製指令數據給(gěi)輔助設備(bèi)控製模塊；除此之(zhī)外主機(jī)模塊(kuài)還(huán)通過GPRS網(wǎng)絡將數據(jù)上傳(chuán)到(dào)監控中心(xīn)服(fú)務器(qì)，接收(shōu)監控(kòng)中心的控(kòng)製指(zhǐ)令數據並發送到輔助設(shè)備(bèi)控製(zhì)模(mó)塊(kuài)進行控製(zhì)。其流程(chéng)如圖(tú)6所示。

圖(tú)6 主機(jī)模(mó)塊(kuài)的(dí)軟件流程

3.2 內部(bù)環境監測(cè)模(mó)塊軟件設(shè)計

內(nèi)部環(huán)境(jìng)監(jiān)測(cè)模塊開始工作後(hòu)，需要(yào)進(jìn)行初始化(huà)，自動(dòng)掃(sǎo)描信道並向(xiàng)主(zhǔ)機(jī)模(mó)塊(kuài)發送入網(wǎng)申請(qǐng)， 直至(zhì)成(chéng)功加(jiā)入主機模塊(kuài)創建的ZigBee無綫網絡(luò)為止(zhǐ)。成功加入ZigBee無綫網絡後，內部(bù)環境監測(cè)模(mó)塊按照(zhào)事先設(shè)置(zhì)好(hǎo)的時間周期把(bǎ)變送器(qì)采集來的數據發送(sòng)給主(zhǔ)機模(mó)塊，直至發送(sòng)數據(jù)成(chéng)功(gōng)為止(zhǐ)，其(qí)他時(shí)間段處於(yú)休眠狀(zhuàng)態。其流程如圖7所示

圖7 內(nèi)部環(huán)境監測模塊的軟件(jiàn)流程

3.3 輔(fǔ)助設備控製模塊(kuài)軟(ruǎn)件(jiàn)設計

輔(fǔ)助設備控製模塊(kuài)軟件設(shè)計和內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)模(mó)塊軟(ruǎn)件(jiàn)設計很相似，不同之(zhī)處(chǔ)在(zài)於成功加入(rù)主機模塊創建(jiàn)的(dí)ZigBee無綫網(wǎng)絡(luò)後(hòu)，輔助(zhù)設備控(kòng)製(zhì)模(mó)塊(kuài)隻接(jiē)收(shōu)主(zhǔ)機(jī)模(mó)塊(kuài)發送的控(kòng)製指令數據，根據(jù)指(zhǐ)令數(shù)據再去(qù)控製具體的輔(fǔ)助設備工作(zuò)或者停(tíng)止。其流程如圖8所示。

3.4 監(jiān)控中(zhōng)心相(xiāng)關(guān)界(jiè)麵(miàn)軟(ruǎn)件(jiàn)設計

監控(kòng)中心(xīn)相關的界(jiè)麵有(yǒu)登錄(lù)界(jiè)麵和管(guǎn)理界(jiè)麵(miàn)。其中(zhōng)登錄界(jiè)麵需(xū)要(yào)工(gōng)作人(rén)員輸入(rù)正確的(dí)賬(zhàng)號 和密碼，點擊(jī)確(què)定才能(néng)進入到(dào)管理界(jiè)麵；管理(lǐ)界(jiè)麵一方麵可以(yǐ)查詢(xún)到(dào)配電(diàn)室內(nèi)部的溫濕度，液(yè)位，SF6氣(qì)體和煙霧(wù)的(dí)相關(guān)數據(jù)，另一(yī)方麵(miàn)工作(zuò)人員(yuán)可以(yǐ)根據需(xū)要(yào)控製空(kōng)調，風(fēng)機(jī)，除濕機(jī)和排(pái)水泵工(gōng)作或者停止。

圖8 輔(fǔ)助(zhù)設備控(kòng)製模塊(kuài)的軟(ruǎn)件流程(chéng)

打開監(jiān)控(kòng)中(zhōng)心(xīn)登錄界(jiè)麵(miàn)，登(dēng)錄(lù)界(jiè)麵如(rú)圖 9 所示(shì)，輸入(rù)賬號(hào)和密碼，點擊登錄按鈕進入(rù)管(guǎn)理界(jiè)麵(miàn)，管理界(jiè)麵如(rú)圖10 所示。從(cóng)圖(tú)10中可以看(kàn)到當前溫度(dù)是25.79℃，濕度是57.65%RH，SF6 氣體(tǐ)，煙(yān)霧(wù)和液(yè)位(wèi)為(wéi) 0，相關(guān)輔助(zhù)設備(bèi)不需(xū)要控(kòng)製，處(chǔ)於關閉狀態。

圖9 監(jiān)控中(zhōng)心(xīn)登錄(lù)頁麵

圖10 監(jiān)控(kòng)中心管理頁麵

4，安科瑞(ruì)配電(diàn)室環境(jìng)監(jiān)控係統

4.1概述

配(pèi)電室綜(zōng)合監(jiān)控(kòng)係統(tǒng)包括智(zhì)能監(jiān)控係統屏，通(tōng)訊管理(lǐ)機，UPS電源，視頻(pín)監控子係統（雲台球(qiú)機(jī)，槍(qiāng)機），環境(jìng)監測(cè)子(zǐ)係統(tǒng)（溫度(dù)，濕度，水浸(jìn)，煙感），控製子係(xì)統(tǒng)（燈光，空調(tiáo)，除(chú)濕機，風機(jī)，水泵），門禁(jīn)監控子(zǐ)係統(tǒng)（讀卡器(qì)，開門(mén)按鈕(niǔ)，磁力(lì)鎖(suǒ)），安防監(jiān)控子係統（雙鑒檢測(cè)器）。

4.2應用場(cháng)所(suǒ)

適用於(yú)軌道交通，工業(yè)，建築，學校，商(shāng)業綜合體(tǐ)等35kV及(jí)以下用(yòng)戶端供(gōng)配(pèi)電(diàn)自(zì)動(dòng)化係(xì)統(tǒng)工程設(shè)計，施工(gōng)和運行維護(hù)。

4.3係統(tǒng)結構

4.4係統功能

4.4.1實(shí)時監測

能(néng)夠顯(xiǎn)示配電(diàn)室(shì)設備的運(yùn)行(háng)狀態，實(shí)時監(jiān)測(cè)配(pèi)電室環境參數信(xìn)息(xī)，實(shí)時顯(xiǎn)示有關故障，告警等信息(xī)。

4.4.2數據查詢

在人機界麵(miàn)中，可(kě)以直接(jiē)查看配(pèi)電室(shì)中各個設(shè)備的運行數據。

4.4.3曲綫查詢

可(kě)以直(zhí)接(jiē)查看(kàn)各(gè)電參(cān)量(liáng)曲綫。

4.4.4運行報(bào)表

查詢配(pèi)電室內設(shè)備(bèi)的(dí)運行(háng)數據報表。

4.4.5實時告警(jǐng)

具(jù)有(yǒu)實時(shí)告警功(gōng)能，係統(tǒng)能夠(gòu)對(duì)配電室溫度，濕度(dù)，有(yǒu)害氣(qì)體(tǐ)，設備故障或(huò)通信(xìn)故障等(děng)事件發(fā)出(chū)告警。

4.4.6歷(lì)史事(shì)件(jiàn)查詢

能(néng)夠(gòu)對(duì)產生的(dí)所(suǒ)有事(shì)件(jiàn)記錄進行(háng)存儲(chǔ)和管(guǎn)理，方(fāng)便(biàn)用戶(hù)對(duì)係(xì)統(tǒng)事件(jiàn)和(hé)進(jìn)行(háng)歷(lì)史(shǐ)追溯，查詢統計，事故(gù)分(fēn)析(xī)。

4.4.7用(yòng)戶權(quán)限管(guǎn)理

設(shè)置了用戶(hù)權限(xiàn)管理功能，可以定義(yì)不同級(jí)別(bié)用(yòng)戶的(dí)登(dēng)錄(lù)名(míng)，密碼(mǎ)及(jí)操(cāo)作權(quán)限(xiàn)。

4.4.8網(wǎng)絡拓(tuò)撲(pū)圖

支(zhī)持(chí)實時監(jiān)視並診(zhěn)斷各設備(bèi)的通訊(xùn)狀(zhuàng)態，能夠完整的顯(xiǎn)示(shì)整個係(xì)統網絡結構。

4.4.9遙控功(gōng)能(néng)

可以(yǐ)對(duì)整個配(pèi)電係統範(fàn)圍(wéi)內的設備(bèi)進行遠程(chéng)遙(yáo)控操作。

4.5係統(tǒng)硬件配置(zhì)

5，結(jié)論

本(běn)文(wén)設計(jì)的係統(tǒng)緊(jǐn)貼配電(diàn)室(shì)內部(bù)環(huán)境(jìng)實(shí)際，從硬件(jiàn)和軟(ruǎn)件(jiàn)2個(gè)方(fāng)麵(miàn)著手(shǒu)進行(háng)設計(jì)。經過實地測(cè)試發現，係(xì)統能較(jiào)好(hǎo)地(dì)為配(pèi)電室安全，可靠運行提(tí)供良(liáng)好的(dí)內(nèi)部環(huán)境支(zhī)持。

參考(kǎo)文獻(xiàn)：

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[2]時家(jiā)林.配電(diàn)網開(kāi)閉(bì)站，配(pèi)電(diàn)室(shì)典型(xíng)設計[M].北京：國(guó)家電(diàn)網有限公司，2007：68-72.

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[4]霍(huò)曉宇(yǔ).配(pèi)電(diàn)房環(huán)境(jìng)監控(kòng)係統(tǒng)的(dí)設計與實(shí)現(xiàn)[D].成都(dū)：電子(zǐ)科技大學(xué)，2015.

[5]範強(qiáng)，戴(dài)宇，胡掗喆(zhé)，等.高(gāo)壓(yā)配電(diàn)室溫(wēn)度與濕度的智(zhì)能(néng)調(tiáo)節係統(tǒng)研(yán)究[J].廣東電力，2018，31（12）：147-152.

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