浅谈配电房环境感应和控制原理

林文健　刘振林　余进江

摘 要：近年来，生产平台逐步实现了电气化，对电力系统的稳定性提出了更高的要求。本文提出了未来智能配电房的总体框架和总体技术方案，并展望了智能配电房的应用前景。

关键词：配电房；环境；感应；控制

中图分类号：TM641 文献标志码：A

电力设备环境又对电力设备的健康度产生较大影响，对于电力设备环境的维护和维修平台仍采用人工检查和定期维护，效率低、成本高，所以平台是迫切需要的安全和有效的监控系统，保证电力设备环境的良好状况，本文主要是对配电房环境采取相应的管理措施。

1 配电房环境监控内容

1.1 配电房温度、湿度、灰尘等环境监控

配电房环境自动化控制终端是安装在配电房高压室、配变室、低压室实现所有环境参数控制功能的装置。GSM/GPRS通信设备安装在配电房和自动化控制系统的集成控制，配电房实现了环境感应和控制功能，实现对配房环境的实时监控。

环境感应方面：传感器输入模块2检测配电房内的设备温度、环境温湿度、PM2.5、延误、水浸、火灾，并将检测结果实时传输至主机1，电参数模块7监控本系统的电压电流并反馈至主机1，主机1通过将结果实时反馈至控制终端4上，工作人员可以通过控制终端4对主机1发送控制指令控制输出控制模块5，通过输出控制模块5对配电房内的各项指标进行控制调节。

环境控制方面：配电房内设有电动窗、排气机、除湿机、除尘机和空调，输出控制模块5通信控制电动窗、排气机、除湿机、除尘机和空调开启或关闭。通过传感器输入模块2对智能小区配电房监测系统的电压电流、环境温湿度、设备温度、PM2.5的实时监控，同时可以监控配电房内烟雾，水浸情况，预防火灾水灾的发生，当异常时，通过控制终端4发出控制指令进行自动/远程启停电动窗的开关、排气机、除湿机、除尘机及空调，实现远程实时调节配电房内的环境控制。

因此，配电自动化控制终端是配电房综合自动化环境感应和控制等功能。

1.2 配电房进入控制

配电房一般无人值守，除了实现环境控制功能，应同时实现进入控制功能，实施人员进入的综合控制。配电房设有门禁控制模块6，工作人员需要通过门禁控制模块6才能进入到配电房内，可以防止盗贼进入到配电房内进行盗窃或对配电设备进行人为破坏，对于配电房内的各项指标也能通过远程控制。

1.3 视频环境控制系统

配电房系统视频监控，主要负责视频信息的收集、存储和上传，满足环境信息区主站用户视频、查看、分发电房设备控制要求，还向上级、视频工作站提供相关信息。

2 关键技术

2.1 智能配电房环境测控系统主要用在小区、公用、专用配电房的系统监控，可以实现整个电力系统电房环境数据的联网和实时查询，实现电房环境的手动控制或自动控制。

2.2 结合GSM手机网的优势对智能小区配电房监测系统的电压电流、环境温湿度、设备温度、PM2.5的实时监控，同时可以监控配电房内烟雾，水浸情况，预防火灾水灾的发生。

2.3 本系统通过对配电房的监控，判断配电房内部和外部环境条件的情况，确定不同的策略，进行自动/远程启停电动窗的开关、排气机、除湿机、除尘机及空调机等设备。

2.4 配電房采用电门锁，工作人员通过IC刷卡或远程开门进入配电室，并实时监控配电房门的开关状态，确保内部电力设备不会被偷盗。

2.5采用短信或GPRS模式对小区配电房各项参数指标进行监测及控制。

2.6 采用模块化扩展设备外围。

3 系统框架方案

系统由数字式温湿度传感器、各参量数据采集电路、控制器、显示面板、串行通信部分组成。

系统框架图如图1所示：

该系统的主要任务如下：

（1）数字式温湿度感应器完成柜内空间温湿度的测量。

（2）参量数据采集电路获得各开关量、面板按键、高压带电指示、加热指示等参数数据。

（2）单片机控制器将得来的参数进行转换运算，储存在寄存器里并利用LED将信息直观可靠地显示到控制面板上。

（4）串行通信部分一方面通过串行总线向上位机发送开关柜温湿度数据及各参量数据，一方面接收上位机传来的控制信号，实行远程操控。

4 系统方案如下

本系统包含系统主机、电参数模块、控制模块、传感输入模块、门禁模块，通过RS485通信接口以手拉手形式连接，配合使用串口调试助手，测试各功能模块。

波特率：2400。数据位：8。校验位：无。停止位：1

（1）系统主机

系统主机是智能配电房监测系统的核心，包含RS485通信联动，键盘显示，辅助输入输出，摄像拍照，GPRS网络通信等。RS485通信联动用于连接电参数模块、控制模块、传感输入模块、门禁模块，系统主机通过此通信联动端口实时对以上子模块进行发送与接收数据；键盘显示用于设置服务器IP地址，端口号，心跳包，变比等参数；系统带有辅助端口及开关量输出端口；摄像拍照用于拍摄配电房图像或开锁人员图像等；GPRS网络通信用于实现与管理中心服务器的实时通信，实时接收发送数据等。

（2）电参数模块

此模块用于监测三相电的电压及电流，可设置超限电压及电流值，当用电超限时即报警。

（3）控制模块

此模块用于控制各排险设备（风机、电动窗、除湿机、除尘机、空调机）的启停，系统通过传感输入模块采集的信息自动或远程启停排险设备。

（4）传感输入模块

此模块包含各类传感器：温度传感器（监测设备温度）、温湿度传感器（监测环境温湿度）、灰尘颗粒传感器（监测PM2.5值）、烟雾传感器（监测是否有火灾）、水浸传感器（监测配电房是否进水），用于实时监测配电房的环境状态，实时将监测数据回传系统主机，系统主机根据监测数据触发控制模块排险并通过GPRS将数据传输至服务器中心。

串口通信发送数据：686806200D0***014

可以查询配电房环境状态，可实时查询设备温度、环境温湿度、PM2.5值、是否有烟雾、是否水浸。

（5）门禁模块

此模块包含IC刷卡系统，采用电磁锁，用于控制门禁的开启与关闭，并监测门禁状态。

（a）工作人员开启门禁需刷卡，刷卡即上传刷卡信息（人员代码等）

（b）远程开锁

串口通信发送数据：686807100D0***014

即可开启门禁

（c）查询门禁状态

串口通信发送数据：686808100D0***0014

即可查询示门禁开启/关闭状态

相对来说，本系统的软件设计不十分复杂，应尽量采用结构化和模块化的编程方法，并尽可能多的把任务交给硬件电路完成，让单片机完成不可缺少的控制功能，这样程序的设计和调试将会比较方便。

结论

随着智能电网的应用的不断成熟和进步，将基于真实状态监测电力设备运行环境的状态监测和分析，最终建成基于整个电网配电房的在线监测、智能诊断处理、应急指挥、“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的综合控制运行中心。

参考文献

[1]陈堂.配电系统及其自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2014.

[2]袁越.智能微网-未来智能电网新的组织形式[J].电力系统自动化，2009（17）：42-48.

[3]郭培源.电力系统自动控制新技术[M].北京：科技出版社，2011.