浅谈基于Web的配电室监控系统的设计与实现
摘要：设计基于当前Web应用系统开发中流行的5层架构B/S模式，提出了配电室电能质量监测软件的总体设计方案和实现方法，规范信息和提升效率的方案。
关键词：配电工程，监测，，配电监控。
0 引言
随着经济迅速发展，当前企业对电力依赖性逐渐增强，企业对电能质量的要求也越来越高。为保证有良好的电能质量，现使用网络及计算机技术设计一套配电室监控系统。当前国内有些系统通过采取监控信息“定值式”管理、屏蔽干扰信息、消除常亮光字牌、采用远程工作站验收监控信息等综合措施来实现对配电室的监控。但这些方案通常仅具有监控功能，而无法对异常情况进行分析与处理。另外，很多系统在数据处理，标准和方式等方面也存在一些问题[1-7]。为解决上述问题，本文提出一种基于Web的配电室监控系统。
1 电能质量监测和分析系统
本文设计的是一种基于互联网的电能质量监测和分析系统。多功能仪表能够对电网中的无功、负序分量及谐波进行监测和分析，并且还能将每个电能质量参数的检测结果与设定值进行比较。在电能质量参数的检测结果越限，同时通过光电隔离后驱动继电器，保护电网中的设备。此外，本文设计的监控系统采用Web技术将监测分析系统进行组网，从而实现了对不同配电室的电能质量参数进行统一管理。
2 系统架构
本文设计的监控系统中，电能质量信息发布的模式采用了当前流行的Web应用系统开发中5层架构B/S（浏览器/服务器）模式。配电室以Web浏览器作为运行平台，所有开发、升级和维护都集中在服务器端，这样可以为以后系统维护提供方便。基于B/S模式的监控系统，可以允许客户在计算机上不安装任何软件，仅通过互联网即可实现对配电室的监控功能。
配电室监控系统可以实现同时监测多条线路的电能质量参数。由于本系统的硬件设计使用模块化结构，可移植性强，也为以后接口扩展提供便利。遵照“面向对象和分层分布”的原则，分布式多通道电能质量监测和分析系统统硬件分为5层结构：展现层、服务层、储存层、传输层和感知层。（1）感知层：感知层主要是接在配电室的电力测量多功能表、传感器、摄像头等设备。（2）传输层：本层次主要是用来把感知层采集的数据信息传输到云端数据库。（3）储存层：本层根据数据类型和数据采集时间建立数据库,将数据存储到数据库对应表格中。（4）服务层：J2EE的Web组件包括JSP页面和Servlet两种。JSP页面是一个嵌入Java程序的网页文件，它在服务器端被编译成Java，运行在J2EE服务器上。（5）展现层：主要作用是将各类操作功能提供给用户，使用户能够有效地运用系统。
3 系统功能
配电室电能质量和运行环境出现问题及时维护，否则将影响整个配电室供电，甚至造成巨大损失。本文设计的系统分为电能质量不合格和配电室运行异常两部分。当系统监测数据达到预设标准，系统会发出，主动以声音、弹出对话框的形式告知用户，并记录相关事件供今后查询统计。
3.1电能质量设置标准
电能质量的概念非常广泛，电能质量出现问题可能会产生诸多影响。例如电压过低可能导致供电设备无法正常使用、电压闪变可能造成灯光不停闪烁，频率和谐波的电能质量问题还对一些精密仪器产生影响。本文设计的监控系统所涉及的电能质量问题的限值均采用标准。
3.2事件
配电室除了有电能质量问题，还对配电室的温湿度，烟雾浓度等环境参数有严格要求。当系统监测数据超过预设值，系统便会。配电室运行环境参数主要分为以下两个方面。（1）环境参数采集系统。采集配电室环境信息，如：温度湿度、烟感、溢水、门状态等。通过检测配电室环境参数，可有效地监测配电室内各设备的运行环境。（2）红外探测系统。红外探测系统由声光器和探测器构成，用于监测配电室内是否有动物闯入。当红外探测装置探测到配电室内有猫、鼠等小动物闯入时，随即在配电室和监控中心发出信号，监视主机自动调出相应配电室的视频画面，以提醒运行维护人员配电室内有动物闯入。同时，发出声光警示动物，尽量避免动物闯入造成配电室内设备发生故障。
4 应用案例
本文提出的配电室监控系统已经在北京市东直门某配电室投入使用。本文提出的基于规范，统一通信协议、多层模块设计、数据集及混合计算技术的监控配电室运行数据分析系统，在配电室监控的运行过程中取得了预期的运行效果，系统运行情况如图所示。
配电室出线电路图
配电室监控系统投入运行后，有效解决了配电室运行环境异常、信息混乱的现状。以东直门配电室试点应用情况为例，通过对覆盖区域的电压、电流、功率因数等电网运行指标在正常范围内的实时监测与分析，若发现电网异常运行，则可以迅速和做出相应处理。
5 安科瑞配电室环境监控系统
5.1概述
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、枪机）、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）。
5.2应用场所
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。
5.3系统结构
5.4系统功能
5.4.1实时监测
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。
5.4.2数据查询
在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。
5.4.3曲线查询
可以直接查看各电参量曲线。
5.4.4运行报表
查询配电室内设备的运行数据报表。
5.4.5实时告警
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。
5.4.6历史事件查询
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。
5.4.7用户权限管理
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。
5.4.8网络拓扑图
支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。
5.4.9遥控功能
可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。
5.5系统硬件配置
| 名称 | 型号 | 图片 | 功能 |
| 系统 | ACREL-2000E |
| 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。 |
| 智能通信管理机 | Anet-2E4SM |
| 通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。 |
| 主机 | Acrel-2000E/A |
| 数据采集、状态监测、设备控制、事件记录查询，可以根据采集到的设备数据或状态联动启动风机、声光器、空调、水泵等设备。 |
| Acrel-2000E/B |
| 参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、事件记录查询、图片和视频查询功能。 | |
| Acrel-2000E/M |
| 参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、事件记录查询、图片和视频查询功能。立柜式安装。 | |
| Acrel-2000E/G |
| 参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、事件记录查询、图片和视频查询功能。立柜式安装 | |
| 环境监测硬件 | RS-WS-NO1-8 |
| 用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH |
| BRJ-307 |
| 光电式烟雾传感;电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点 | |
| RS-SJ-N01R01-2 |
| 接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V工作温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点 | |
| 环境监测硬件 | T35-II-5.6 |
| 风量4800，带温控器，带消声段，电机变频 |
| AT8002 |
| 常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出 | |
| DS-2DC6120BY-A |
| 视频监控 | |
| ARTU-KJ8 |
| 8路开关量输入,8路继电器输出 |
6 结语
本文研究配电监控系统主要意义在于：通过计算机计算、通信技术及数据库技术的运用，可以规范现有的信息，优化方式，设计与现有配电室需求相符的配电室智能监控系统。并且可以根据数据传输采集、实时分析、双向互动及精准计算等方法，使系统对配电室的远程控制与监测得以实现。该系统对企业供电实现配网自动化具有很好的促进作用，对供电公司降低配电室运营成本、提高企业用电管理水平起到了积极的作用。
参考文献：
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金芬兰,王昊,范广民,余建明,米为民.智能电网调度控制系统的变电站集中监控功能设计[J].电力系统自动化,2015,39(01):241-247.
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周志强,唐云峰,袁明飞.基于Web的配电室监控系统的设计与实现.
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安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.