浅谈用于配电室的内部环境监控系统模块设计与产品选型_典型客户

浅谈用于配电室的内部环境监控系统模块设计与产品选型

时间：2023-12-02 08:59:15 开云作者: 开云科技

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：配电室是配电系统的重要组成部分，影响着电力用户的用电需求，需要保障其安全、可靠运行。针对配电室内部环境进行了深入分析，设计了一种内部环境监控系统。通过该系统能采集配电室内部的温度、湿度、液位、SF6气体和烟雾，根据采集来的数据及时对风机、除湿机、空调、排水泵等辅助设备做联动控制；此外系统采集得到的数据通过GPRS网络传输到监控中心供工作人员查询和控制。通过实地测试发现，该系统能为配电室安全、可靠运行提供良好的内部环境支持。

配电室是指带有低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，设有中压进线（可有少量出线）、配电变压器和低压配电装置。它是配电系统的重要组成部分，影响着电力用户的用电需求，因此保障它安全、可靠运行显得十分重要。影响配电室安全、可靠运行的因素很多，比如配电室内部的温度、湿度、浸水、气体和烟雾等。考虑到上述因素对配电室的影响，本文设计了一种内部环境监控系统，用于配电室日常管理，以尽可能降低内部环境异常对配电室工作的影响，为配电室安全、可靠运行提供良好的内部环境支持。

传统方式下配电室内部环境的监控多以人工方式来进行，存在漏检、问题发现不及时等现象，工作效率低，不能保障配电室内部环境处在良好状况。因此本文摒弃传统方式，采用智能化系统来进行日常内部环境监控。通过一系列分析配电室内部环境，本文设计的系统应该具备温湿度监测、液位监测、SF6气体监测、烟雾监测等功能。监测得到的数据汇总到一台主机上面，主机根据设置的安全阈值做综合分析，根据分析的结果及时对风机、除湿机、空调、排水泵等辅助设备做联动控制；此外，监测得到的数据通过GPRS网络传输到监控中心供工作人员查询和分析，工作人能远程控制辅助设备。系统组成框图如图1所示。

系统硬件主要由主机模块、内部环境监视测定模块、辅助设备控制模块、电源模块等组成。

主机模块由CC2530*小化电路和GPRS通信电路组成。其中CC2530*小化电路采取TI公司的CC2530芯片，配以相应的外围电路，如图 2 所示。CC2530*小化电路一方面把内部环境监视测定模块采集来的数据通过ZigBee无线网络接收进来并和安全阈值进行比对分析，根据比对分析的结果再去控制辅助设备控制模块；另一方面把内部环境数据通过GPRS通信电路中的USR-GM3，如图3所示发送到监控中心服务器上，接收监控中心回传的控制指令数据，再去控制辅助设备控制模块。

内部环境监视测定模块由CC2530*小化电路、485转换电路和变送器电路组成。

其中CC2530*小化电路用于加入到主机模块创建的ZigBee无线网络中去，通过ZigBee无线网络把变送器采集来的数据传输到主机模块。变送器电路用于采集内部环境有关数据，有温湿度变送器、液位变送器、SF6气体变送器、烟雾变送器。这些变送器都是RS485型的，4芯输出，每一芯的颜色和对应的接线转换电路用于变送器和 CC2530之间进行串口通讯，如图5所示。

辅助设备控制模块由CC2530*小化电路、空调控制电路、风机控制电路、除湿机控制电路和排水泵控制电路组成。其中CC2530*小化电路用于加入到主机模块创建的ZigBee无线网络中去，通过ZigBee无线网络接收主机模块发送的控制指令数据。空调控制电路用于控制空调工作和停止，它由学习空调遥控器指令的红外接收电路和控制空调工作的红外发送电路组成。风机控制电路、除湿机控制电路和排水泵控制电路用于控制相应设备（风机、除湿机和排水泵）的工作和停止，它们由驱动固态继电器电路、固态继电器、交流接触器和相应设备组成。

电源模块用于输出电能为主机模块、内部环境监视测定模块、辅助设备控制模块提供电能。提供的电源有+3.3VDC、+3.6VDC、+5VDC、+12VDC和220VAC。其中直流稳压电源由桥式整流电路、滤波电路和稳压电路组成。

主机模块开始工作后，有必要进行初始化，然后建立ZigBee 网络并为自己确定一个网络ID，接着广播自己的网络ID和信道，等待内部环境监视测定模块、辅助设备控制模块的入网请求，并根据收到的入网请求做出应答。当主机模块同意了它们的入网请求后，会自动为它们分配网络短地址。成功组网后，主机模块接收内部环境监视测定模块发送来的数据信息，并和安全阈值进行比对，根据比对的结果发送控制指令数据给辅助设备控制模块；除此之外主机模块还通过GPRS网络将数据上传到监控中心服务器，接收监控中心的控制指令数据并发送到辅助设备控制模块来控制。其流程如图6所示。

内部环境监视测定模块开始工作后，有必要进行初始化，自动扫描信道并向主机模块发送入网申请，直至成功加入主机模块创建的ZigBee无线网络为止。成功加入ZigBee无线网络后，内部环境监视测定模块按照事先设置好的时间周期把变送器采集来的数据发送给主机模块，直至发送数据成功为止，其他时间段处于休眠状态。其流程如图7所示

辅助设备控制模块软件设计和内部环境监视测定模块软件设计很相似，不同之处在于成功加入主机模块创建的ZigBee无线网络后，辅助设备控制模块只接收主机模块发送的控制指令数据，根据指令数据再去控制具体的辅助设备工作或者停止。其流程如图8所示。

监控中心相关的界面有登录界面和管理界面。其中登录界面需要工作人员输入正确的账号和密码，点击确定才能进入到管理界面；管理界面一方面能够查询到配电室内部的温湿度、液位、SF6气体和烟雾的有关数据，另一方面工作人能根据需要控制空调、风机、除湿机和排水泵工作或者停止。

打开监控中心登录界面，登录界面如图 9 所示，输入账号和密码，点击登录按钮进入管理界面，管理界面如图10 所示。从图10中可以看到当前温度是25.79℃，湿度是57.65%RH，SF6 气体、烟雾和液位为 0，相关辅助设备不需要控制、处于关闭状态。

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、***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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。