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配电室环境监测系统

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配电室环境监测系统的实现

摘要

随着国家电网公司管理水平的发展，对配电室的运行状况自动化监控水平

不断提出更高要求。

配电室是高、低压成套装置集中控制，接受和分配电能的场所，是城市配

电网络的区域枢纽点，它遍布城市乡郊各处，具有点多、分布广的特点。随着

城市规模的不断扩张，配电室数量也会不断增长。如果还采用以往人工巡检方

式进行管理和维护，既费时费工，又不能及时反映真实情况和及时解决实际问

题，难于完成安全、优质、可靠的供电任务。对配电室内设备的参数（电压、

电流、高压开关触点的温度等）不能实时监控，一旦遇到突发异常情况，如因

负荷突然变化引起配电设备过载、发热等异常，极易烧毁设备，造成设备损坏

和对外停电，容易影响用户用电。另外，出现水浸、起火异常情况不能及时预

警或提醒，造成设备损坏，可能会导致电力供应中断事故的发生。这就需要研

发一套配电室环境监测系统，满足实际管理和维护工作需要。

在此基础上，本文详细研究了配电室的设计要求和管理规范、配电室的主

要电气设备及配电室的高低压电气主接线，设计规划了配电室环境监测系统的

网络构架和系统构架，对系统的业务需求进行了分析，研究了主站的软硬件开

发环境，实现了系统管理、视频监控、设备监测、监测数据、故障报警、巡检

机器人等功能。

关键词：配电室配电室监控环境监控辅助综合监

绪论

1.1 选题的背景及意义

长期以来，配电室（或开闭所，以下统称配电室）维护管理工作一直是配

电系统运行可靠性的薄弱环节之一。主要存在以下几个问题：

(1)配电室点多、线长、分布广，管理困难

配电室是高、低压成套装置集中控制，接受和分配电能的场所，是城市配

电网络的区域枢纽点，它遍布城市乡郊各处，具有点多、分布广的特点。以郑

州城区现有的配电网规模为例，10kV 配电线路 1334 条，其中联络线路 1249 条，

单电源线路 75 条，线路长度 5351.5 公里。其中，10kV 电缆线路长度 3236.38

公里，10kV 架空线路长度 2115.12 公里，绝缘化率 80.31%，（其中绝缘线长度

1698.82

公里、架空裸导线长度 416.3

公里），开闭所 749

座，配电室 1582

座，

环网柜 1248 台，开关 29306 台，电缆分支箱 385 个，配电变压器 10216 台。现有

配电网设备当中国网郑州供电公司管辖负责运行维护的配电室（开闭所）总计

2331 座，由用户自行管理的配电室更是不计其数。随着城市规模的不断扩张，这个

数字也会不断增长。如果依旧采用常规巡视方式，人工巡检进行管理和维护，

既费时费工，又不能迅速反映运行状况和及时处理缺陷，难以完成安全、优质、

可靠的供电服务；而且传统巡视方式采用机动车辆代步，存在一定的交通安全

隐患。

(2)运行工况无法实时监控，异常停电容易造成配电设备故障

对配电室内设备的参数（电压、电流、高压开关触点的温度等）不能实时

监控，一旦遇到突发异常情况，如因负荷突然变化引起配电设备过载、发热等

异常，极容易烧毁设备，造成设备损坏和对外停电，影响供电可靠性。

(3)运行环境没有监控，出现水浸、起火异常情况不能及时预警，造成设备损坏等

由于天气原因引起的配电室或电缆沟进水、环境潮湿等异常情况，也将危

及设备安全可靠运行，而这些运行工况和运行环境的异常由于不能及时发现和

及时采取必要的处理措施，易造成重大设备损坏和电力供应中断事故的发生。

(4)市场上现有的监控产品功能不全，不能完全满足需求

配电室辅助监控主要包括运行工况信息（设备的电压、电流、主导流的温度

等）、环境监控信息（温度、湿度、水浸等）、安防监控信息（红外、门磁、门

禁、视频等）、消防监控信息（烟雾、温感等）、辅助控制信息（灯光、风机、

水泵等）和智能视频监控信息（智能分析摄像机、智能轨道机器人）等。现有

的监控产品主要实现了环境监控、安防监控、消防监控、部分的辅助控制和通用

的视频监控等，不能采集运行工况信息、没有视频智能分析、没有智能轨道机器

人巡检等功能。

因此，研发一套配电室辅助监控系统，满足配电室现场实际管理和维护的

需要十分必要。

建立和实现配电室内安全监控系统各设备运行环境状态信息的实时网络自

动化监测管理，可以改进传统的管理方式，真正实现“数据集成、业务协同、管

理集中、资源共享”的管理要求。推动智能化配电室设备运行环境信息平台的建

立，实现信息的集中采集、集中传输、集中分析、集中应用管理等，实现与其

他系统的交互应用，从根本上消除了产生“信息孤岛”的局面。

提高配电室安全管理效率与质量，变人工例行的巡检为系统在线实时监测，

对系统监测到设备及运行环境的突发故障实施及时、针对性的有效处置。实现

配电室设备及运行环境信息的集中管理，科学地对设备运行环境状态进行综合

诊断，更及时、准确、灵敏地反映设备及运行环境的当前状态，避免增加人力

物力不必要的浪费及巡检不到位且实时性不好等问题。

通过系统的实施，为各级人员提供了一个能够随时随地获取配电室设备运

行环境状态和即时管理的强大工具，推进配电运行集约化管理。

通过本系统的实施，可提高配电室设备安全运行的可靠性，有效预防各类

事故的发生，形成智能化配电室设备运行环境风险控制和自动检修模式，形成

监控中心与调度中心相结合，实现“调控一体”模式。

2 配电室环境监测系统电气设备简述

2.1 配电室简介

配电室又叫配电所或配电室，在国家标准里面，配电所的定义是：“所内只

有起开闭和分配电能作用的高压配电装置，母线上无主变压器”。

配电室配置包括两扇外开门、直拨电话、防鼠挡板、灭火器、老鼠药箱、

裸露的地线喷涂黄绿漆、绝缘胶垫、模拟图板、标牌、绝缘靴、绝缘手套、高

压验电笔、地线、中国移动或联通信号、轴流风机、夹层防爆灯。

10kV 配电室是供配电系统中的一个重要环节，其设计的优劣对终端用户用电质

量造成极大影响。配电室主要包括高压进线隔离柜、高压计量柜、高压进线柜、PT

柜、变压器出线柜、高压母联柜、高压隔离柜、变压器、直流低压母联柜、低压馈

线柜、电容补偿柜等设备。分别介绍如下：

（1）进线隔离柜

高压配电接线中，要求电源开关与电源（线路）之间应当有一个明确的断

开点，可以保证检修时能够看到电源是被断开的，以确保人身安全，所以在高

压柜进线开关前，往往设置一个隔离柜，其中设置隔离开关或者隔离开关小车，

在停电检修时将此隔离开关打开，以保证高压柜与电源断开联系。

（2）计量柜

计量柜是计量电能用的。包含设备为：

① 电流互感器，为电度表提供电流信号；

② 电压互感器，为电度表提供电压信号；

③ 高压熔断器，为电压互感器提供过流保护；

④ 三线三相电度表，计量电能。

（3）进线柜

一段母线的进线开关柜，内装有主断路器。

（4）PT 柜

PT 柜也叫电压互感器柜，一般是直接装设到母线上，以检测母线电压和实

现保护功能。内部主要安装电压互感器 PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。

（5）母联柜

母联柜内部主开关是真空断路器，作用是将母线分为两段。

（6）隔离柜

隔离柜也称为母线隔离柜，内部有隔离手车，高压电缆一般从隔离柜下口

接入。主要是和外部电源隔开。

（7）变压器

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，是配电室的核心部分。

（8）直流屏

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