摘要：本文研究的配電站智能方案設計綜合考慮了功能實用、技術先進、運行可靠、經(jīng)濟合理、可擴展等方面，充分滿足配電站綜合技術防范的功能要求，以電力物聯(lián)網(wǎng)建設總體規(guī)劃為目標，本著科學規(guī)劃、安全可靠、資源共享的原則，將基于MEMS（微機電系統(tǒng)）結構的配電站項目建設成為國內(nèi)現(xiàn)代化、信息化、數(shù)字化的配電站。

探討基于MEMS(微機電系統(tǒng))結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動化運維裝置的意義。

1.1MEMS(微機電系統(tǒng))的定義。

MEMS-微電子機械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機械等。是一種尺寸只有幾毫米甚至更小的高科技裝置。同時，MEMS內(nèi)部結構的尺寸一般為幾微米甚至幾納米，是一個獨立的智能系統(tǒng)。

1.2國內(nèi)外配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測及自動化運維裝置的發(fā)展趨勢。

1.2.1國內(nèi)發(fā)展趨勢。

隨著社會和時代的不斷發(fā)展，隨著現(xiàn)代通信技術和監(jiān)控終端技術的發(fā)展，配電站監(jiān)控系統(tǒng)也朝著多功能、智能化、模塊化的方向發(fā)展。由于現(xiàn)代輸配電監(jiān)控設備，其監(jiān)控模式已轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^監(jiān)控設備實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行安全和電能質(zhì)量監(jiān)控的研究。根據(jù)配電站監(jiān)控量的多樣性，監(jiān)控量分為兩部分:電相關監(jiān)控量包括屏蔽層電位、接地電流、體電阻電容、護套絕緣電阻、局部放電等。非電監(jiān)測量包括濕度、氣體、水浸等。

電氣控制主要通過斷路器、接觸器、熱維護電器、控制繼電器、各種主電器等組合的開關控制柜實現(xiàn)配電、控制和保護功能，通過互感器和各種電氣儀表實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。這種傳統(tǒng)的開關柜和儀器配備了各種指針刻度儀器和繼電器，產(chǎn)生了模擬效果，給管理、存儲、維護和查詢帶來了很多麻煩。因此，這種以人工操作為主的方式對員工的綜合素質(zhì)要求很高。

隨著計算機網(wǎng)絡技術、微處理器技術、抗干擾技術等新技術的快速發(fā)展，電力自動化技術有了很大的發(fā)展空間。這些技術應用于配電領域，實現(xiàn)了傳統(tǒng)采集控制與網(wǎng)絡通信的結合，誕生了智能開關柜及相關產(chǎn)品。

1.2.2國外發(fā)展趨勢。

目前，基于現(xiàn)場總線開發(fā)的國際配電管理系統(tǒng)已成熟開發(fā)和市場化應用。隨著以人為本的發(fā)展理念、電氣設備控制自動化和智能化的要求、電網(wǎng)安全和用電質(zhì)量的要求越來越高，企業(yè)需要將資源、計劃和管理相結合，使公司的管理水平達到更高的水平，實現(xiàn)高透明度，這已成為必然的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)場總線技術在高低壓配電領域得到了廣泛的應用，但當時部署的監(jiān)控系統(tǒng)仍存在一些不足。

(1)監(jiān)控單一，遠程部署無法實現(xiàn)。

過去，配電站使用的監(jiān)控系統(tǒng)主要為設備制造商提供，差異很大，監(jiān)控項目單一，主要為電力信息的實時顯示狀態(tài)，無綜合監(jiān)控、遠程報警和輔助維護功能。

(2)軟件技術不統(tǒng)一，可擴展性不強。

智能設備發(fā)展初期，各廠商監(jiān)控系統(tǒng)基礎軟件技術不統(tǒng)一，協(xié)議和標準不統(tǒng)一，規(guī)定按照自己的理解構建。使得后續(xù)設備相互無關，可擴展性不強。

(3)其使用界面和接口單一，數(shù)據(jù)過于專業(yè)。

配電站基本都有專業(yè)的室內(nèi)監(jiān)控操作室，沒有遠程監(jiān)控操作能力，與現(xiàn)階段智能手機、精準主頁管理等技術不兼容。

1.2.3國內(nèi)外配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測及自動化運維裝置探索。

國內(nèi)外關于配電站綜合在線監(jiān)控的方法很多，已經(jīng)投入到實際應用中。但目前配電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)將各獨立監(jiān)控系統(tǒng)采集的實時狀態(tài)參數(shù)傳輸集成到統(tǒng)一監(jiān)控平臺上，實現(xiàn)了基本的監(jiān)控功能，但系統(tǒng)內(nèi)部沒有信息交互，設備狀態(tài)評價指標單一，容易導致其信息孤島。

1.3探討了基于MEMS(微機電系統(tǒng))結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動運維裝置的功能。

1.3.1可以提高企業(yè)員工的工作質(zhì)量。

通過MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器采集技術、坐標定位技術、設備建模技術、地理編碼技術、路徑導航技術等應用技術，可以幫助企業(yè)工作人員逐步提高配電站的環(huán)境溫濕度、水浸和氣體濃度等具體信息，實時監(jiān)控配電站的關鍵指標，提高企業(yè)工作人員的工作質(zhì)量和效率。

1.3.2可提供快速故障定位導航，提高相關設備的搶修響應效率。

配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和基于MEMS(微機電系統(tǒng))結構的自動化運維裝置，可通過各種前端感知設備獲取配電站室內(nèi)環(huán)境、高壓開關狀態(tài)、低壓電氣參數(shù)、電纜層狀態(tài)、安全等具體信息。如果信息異?；驁缶潆娬竟ぷ魅藛T可以通過相關手機APP或電腦APP直接查看維修信息，并準確定位導航到信息故障位置。

1.3.3打通報警、維修、復電流程環(huán)節(jié)，有效規(guī)范工作步驟。

配電站的環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動化運維裝置的研究，可以完善傳統(tǒng)的配電站巡線-發(fā)現(xiàn)-通知-維修-復電的檢查流程模式，完善報警-維修-復電的流程模式。同時，配電站需要安排不同的責任人員使用相同的APP，順利完成故障報警通知、維修復電等流程環(huán)節(jié)，有效規(guī)范工作步驟。

2 基于MEMS(微機電系統(tǒng))結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動化運維裝置的技術原理。

2.1移動互聯(lián)網(wǎng)服務。

采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術，通過后臺數(shù)據(jù)和服務，提供故障自動報警通知能力，在故障后幾分鐘內(nèi)通過后臺服務和前端應用，給出故障位置和時間指示信息，通過APP通知將故障信息發(fā)送到相關人員手機，提供分鐘報警提醒能力，提高故障發(fā)生-故障消除效率。

2.2設備坐標定位及導航。

采用不同的坐標定位技術，根據(jù)外部環(huán)境自動選擇合適的坐標定位技術，方便獲取準確的坐標信息。根據(jù)故障報警和消除的實際情況，研究將設備設置為導航目的地的地理編碼技術，并自動將設備切換到導航算法可見的目標地址。

2.3設備信息的獲取和維護。

通過指示器的設備信息、位置信息和故障信息通過移動APP列表和地圖直觀瀏覽，可以維護和完善設備信息和位置信息，為故障報警提供基礎數(shù)據(jù)支持。

3 探討基于MEMS結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測及自動化運維裝置的內(nèi)容及優(yōu)勢。

3.1內(nèi)容

3.1.1MEMS結構微型傳感器集成研究。

本研究可生成全站關鍵部位溫濕度熱圖、氣體濃度拓撲圖、水浸拓撲圖等。，實現(xiàn)差異化環(huán)境控制，延長設備壽命，降低能耗，打造綠色低碳站室。

3.1.2故障報警及通知研究應用。

研究移動互聯(lián)網(wǎng)故障報警通知的應用，通過互聯(lián)網(wǎng)獲取故障報警信息，加密必要的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后通過手機和電腦APP通知相關人員，提高配送速度，降低故障概率，快速進入下一個工作環(huán)節(jié)。

3.1.3 定位導航技術研究

路徑導航應用將結合地理信息、交通狀況、道路橋梁、自身位置信息等數(shù)據(jù)，自動定位多條路徑，并根據(jù)實時位置及時規(guī)劃和切換路徑。

3.1.4相關手機或電腦APP的研究與應用。

配電站故障報警定位移動應用程序可以通過對故障巡邏和消除工作的深入研究，實現(xiàn)故障報警、信息通知、快速定位到達等工作，打開報警、維護和恢復電源的過程環(huán)。
3.2優(yōu)勢

(1)MEMS自動化程度高，可實現(xiàn)無人值班，大大降低勞動強度，降低變配電站成本，顯著提高效率。

(2)總線。普通屏蔽雙絞線直接與PC連接，解決了微機保護裝置在惡劣環(huán)境下的長期運行問題和常規(guī)控制。

信號兼容性問題。

(3)由于采用分層結構，主控層和現(xiàn)場層設備獨立，不相互影響。主控層(上位機)設備退出運行時，現(xiàn)場層(下位機)可獨立運行，完全滿足運行要求，采用避錯、容錯、糾錯等技術，實現(xiàn)高可靠性。

（4）由于分布式結構、模塊化系統(tǒng)硬件和功能分布、現(xiàn)場設備控制獨立、各設備獨立運行，設備故障不影響其他設備的運行，維護方便。

（5）MEMS結構系統(tǒng)的監(jiān)控軟件具有友好的人機界面，界面可根據(jù)文本提示隨意切換。全中文顯示，簡單、直觀、操作方便，即使不熟悉計算機操作人員也很容易掌握操作方法。

(6)與傳統(tǒng)繼電保護相比，MEMS結構綜合保護裝置具有更高的精度和靈敏度，自動化程度高，故障報告記錄準確。

(7)硬件模塊化設計，每個CPU由單獨開關電源供電，故障報告記錄準確，可靠性高，維護簡單。

（8）電站電氣二次接線設計工作量小，控制連接電纜少，微機設備占用空間?。皇┕ぐ惭b工作量小，現(xiàn)場調(diào)試也很簡單。

4 探討基于MEMS結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動化運維裝置的發(fā)展前景。

4.1運維裝置的應用。

探索基于MEMS結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動化運行維護裝置，需要建立電力物聯(lián)網(wǎng)配電站環(huán)境狀態(tài)感知系統(tǒng)。該運行維護系統(tǒng)可以幫助用戶收集地理信息、電氣和環(huán)境信息、維修信息的推送和查看，并逐漸成為當前關鍵推廣的應用之一。

4.2利用運維裝置的效益。

基于MEMS（微機電系統(tǒng)）結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測和自動運行維護裝置，可準確完成配電站環(huán)境量和電氣信息收集、坐標信息收集、移動終端設備建模等功能，完善配電站環(huán)境、地址等信息。通過移動應用程序或計算機軟件的建設，為故障和異常處理提供數(shù)據(jù)支持，有效解決配電站管理系統(tǒng)中存在的問題，實現(xiàn)高效、及時、可靠的運行模式。通過各種先進的設備獲取室內(nèi)環(huán)境、高壓開關狀態(tài)、低壓電氣參數(shù)、電纜層狀態(tài)和安全信息，通過邊緣計算網(wǎng)關數(shù)據(jù)存儲、應用和轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)配電站關鍵指標的實時不間斷監(jiān)控，改變過去依檢查維護的傳統(tǒng)做法，減少配電站維護人員，提高工作效率。

5.介紹和選擇安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

5.1簡介

安科瑞電氣有限公司根據(jù)配電室的實際情況，結合多年的變電站和配電室運行管理經(jīng)驗，獨立開發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓、母線溫度監(jiān)測、電纜溫度監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安全監(jiān)測、采暖通風、門禁、照明、風扇、除濕機、空調(diào)控制等功能。實現(xiàn)電力環(huán)境數(shù)據(jù)檢測和設備控制，實現(xiàn)電力環(huán)境優(yōu)化，避免配電設備運行故障，保證維護人員，延長設備使用壽命，降低配電室廣泛管理，實現(xiàn)配電電力環(huán)境的分布式遠程管理。

5.2系統(tǒng)功能。

5.2.1通信管理。

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可對整個配電室內(nèi)的通信設備進行管理、添加、刪除、控制和實時監(jiān)控。

實時監(jiān)測5.2.2。

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，可顯示配電室設備運行狀態(tài)，實時監(jiān)控視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體、電參等配電室環(huán)境參數(shù)信息。實時顯示故障、報警等信息。

5.2.3數(shù)據(jù)查詢。

配電室各設備的運行數(shù)據(jù)可在人機界面中直接查看。

5.2.4曲線查詢。

在曲線查詢界面，可直接查看遠程參數(shù)曲線，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等。

5.2.5操作報表。

查詢配電室內(nèi)設備的運行數(shù)據(jù)報表，包括日報、月報、年報、查詢報等。

5.2.6實時報警。

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實時報警功能，可報警配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障。報警如右圖所示：

5.2.7歷史事件查詢。

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以存儲和管理所有事件記錄，方便用戶追溯系統(tǒng)事件和歷史，查詢統(tǒng)計和事故分析。

5.2.8用戶權限管理。

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。未經(jīng)授權的操作(如遙控操作、數(shù)據(jù)庫修改等。)可以通過用戶權限管理來防止?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼和操作權限，為系統(tǒng)的運行、維護和管理提供可靠的保證。

5.2.9網(wǎng)絡拓撲結構。

該系統(tǒng)支持對安科瑞智能配電室中各個設備的通訊狀況進行實時監(jiān)測，并能完整地顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構?？梢栽诰€診斷設備的通訊狀態(tài)，當出現(xiàn)網(wǎng)絡異常時，能夠自動顯示出故障設備或部件及其故障位置。

5.2.10遙控操作。

在配電網(wǎng)的整個配電網(wǎng)范圍內(nèi)，安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程遙控。

5.3Acrel-2000E/B/B配電室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)推薦配置選擇。

6 結束語

總的來說基于 MEMS（微機電系統(tǒng)）結構的配電站環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測及自動化運維裝置后，既可以提高其工作人員的工作效率，及時排查故障，又可以降低運行成本，一舉兩得。

作者簡介：

張星，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應用。

審核編輯：符乾江