轨道巡检机器人在配电房智能辅助监控系统中的应用

1、浅谈配电房智能监控管理

随着中国建设智能电网进程的加快，作为智能电网重要基础的配电网自动化建设也被提上日程。据预测，在智能电网的投资构成上，配电自动化将占40%左右，在2014年～2016年将是行业需求的“井喷时期”到2020年总投资规模将超过1500亿元。

但由于变配电场所分布的地理位置过于分散，且配电网的自动化水平有待提高,单纯依靠人力来对变配电场所进行巡检,不仅增加了巡检人员的工作量,并且无法及时发现其潜在的各类故障(如设备发热、绝缘故障、机械故障等)。

未对配电房有效的监控管理以下问题已经凸显：  

电力设备盗窃案频频发生，盗窃发生无法报警、监控、记录，导致犯罪分子逍遥法外。  

维修维保人员巡检过程无法规范化监督管理，何时、何人、多长时间完成维护工作，没有客观的记录。  

没有配电房门禁控制系统，在无人值守时出了问题无法及时发现，运营商的安保部门对此要负很多额外的责任。  

配电房空调、排气扇常年打开，造成运营电费过高。

环境没有监控，出现水浸、起火等无法及时处理。

很多装置没有联网，只是在本地监测和控制；

各系统之间独立运行，无法有效的进行管理，达不到安全管理的效果。

多系统并存不但增加了投资成本，后期的维护成本也大大增加，并且多个厂家的设备同时运行，也会产生扯皮现象，浪费业主的时间和精力。

2、为什么需要使用配电房智能辅助监控系统这套方案？

现代社会对电力的依存度越来越大，传统粗放、低效的能源利用方式已不能满足当前需求，需要更有效更合理的能源供应。如何实现电网可靠、经济、绿色的目标是电力行业面临的挑战，也是民众较为关注的问题，而在工业领域，用电，节能环保，有效利用更是成了企业关心的问题。一个优质的配电房成了企业用电的必然选择。那配电房智能监控是怎样实现的呢?

电科恒钛配电房远程辅助监控系统实现变压器监测；智能环网柜DTU运行监控、高压开关柜、分支箱带电显示、电流电压等负载运行监控；母线测温检测，电缆测温监控、环境监控、安防监控、采暖通风、灯光、风机、除湿机远程控制等功能；智能门禁管理、实时视频监控功能。

系统实现变配电场所的设备以及设备运行的环境信息等数据的检测与设备控制，实现设备运行以及设备运行环境优化，避免设备运行故障以及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，减少配电房粗放式管理导致成本过高，同样实现变配电场所全天候分布式远程管理。提高电力公司运维管理的水平，为社会，为电力事业创造更多的社会价值。

同时系统将分散的巡检检查变为集中监控降低了人工成本，大幅度减少了值班人员的劳动强度，同时提高了防窃电预警能力，大幅度实现了节能减排和减员增效的社会效益。

3、配电房环境监控系统的组成

主要由四部分构成;感知层、传输层、应用层、终端层。配电房远程辅助监控系统数据库实时和历史记录保留2年以上。系统可以标准和设定文件格式随时调用和打印上述历史数据。

1）感知层，包括智能数据采集终端、视频摄像机、轨道机器人、外围传感器和输出控制设备等。

①实现对开关柜内电缆接头、母排搭接处、开关触头、电缆中间接头等部位实时温度监测；

②通过接入红外和超声波探测、烟雾探测、门禁设备模块，配合视频监控、智能移动机器人等视频设备，实现人员进出监测、火灾报警、门禁管理、装备安全监控；

③通过对电压、温度、湿度、电缆沟积水等参数的监测，配合对照明灯光、水泵、风机、除湿器进行联动控制，实现对现场环境状态的管理；

④根据主站下发的命令或根据主控数据采集单元检测到的阈值信号完成相应控制任务例如控制警号、风机、水泵、照明、智能空调遥控器等；

⑤视频摄像机辅助完成对现场的环境和安全防范的监控，实现对现场环境和现场安全的远程巡检；

2）传输层，包括智能聚合网关设备、无线连接设备、无线传输网络等;

3）应用层，主要是配电房各供配电和设备监控管理平台，负责检测、管理及分析感知层获取的整个物联网系统实时数据;

4）终端层，是指智能手机、电脑、PC机等，可及时获取系统内设备实时运行数据及故障报警信息

4、配电房监控典型配置方案

4.1　视频监控及巡检子系统

配电房大门及周界、进线区域、主变压器区域，宜配置室外球形摄像机或枪式摄像机；每所宜配置一台室外全景摄像机，用于监控配电房全景；高压室、控制室、通信室等场所，宜配置室内球形摄像机或导轨式巡检摄像机；红外热成像摄像机可以具备 24h 监视配电房主导流回路设备的能力。

4.2　安全防范及门禁子系统

在配电房围墙四周设置红外对射、脉冲电子围栏等周界入侵监测设备；控制室、高压室、通信室等出入口配置红外双鉴探测器；配电房入口大门、高压室、控制室、通信室大门应配置门禁，门禁具备权限管理功能，支持内部应急解锁；所内玻璃窗户配置玻璃破碎探测器。

4.3　环境监测子系统

在配电房室高压室、控制室等重要设备间配置温度传感器、湿度传感器或组合型温湿度传感器；在含有 SF6 气体设备的高压配电室及电缆夹层内配置 SF6 探测器，且 SF6 探测器低位布置；电缆井/沟等易积水区域配置水浸传感器。

4.4　火灾报警子系统

火灾报警子系统包括火灾报警控制器、感温感烟探测器、声光报警器以及手动报警按钮等。火灾探测区域按独立房间划分，有高压室、控制室以及通信机械室等。根据区域的不同，可配置不同类型和原理的探测器或探测器组合。

4.5　动力照明控制子系统

动力照明控制子系统包括对配电房内空调、灯光、风机、水泵等设备的控制回路及控制器，可分组、点对点实现远程/本地控制。

4.6 巡检机器人子系统

智能轨道巡检机器人是通过预先设置多个监测点，从不同角度对全站设备进行扫描，采集全站设备的温度。实现电力表记的自动识别与数据统计；状态灯、开关柄位置、箱门开闭状态的识别。

5、智能配电房监控需要用到哪些设备

1）无线测温

HT-TNCW-02B无源无线测温主机可管理240个无线探头、无源探头采用新型软磁合金带进行CT取电，不需要外接电源，挂载高精度温度探头和无线发射器。

测温主机具有RS485 数据输出接口，使用工业领域广泛应用的MODBUS 协议。               

接收主机                               测温探头

2）三相四线智能电量仪

电量仪测量三相四线的相电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、基波功率、谐波功率、有功电度、无功电度等电参数。

3)多路交流/直流电压、电流测量仪

测量馈线回路电压、电流。交流电压量程10V~500VAC；直流电压量程1V~500VDC，精度等级均为0.2%FS,隔离电压>2500V.

4)开关柜及其内部高压设备局部放电在线监测

通过UHF传感器采集高压开关柜内高频脉冲电流信号，通过对信号高频分量分析来确定开关柜内是否有放电以及放电的严重程度。

   局放主机                             局放探头

5)智能新风机

采用多级过滤、配置初效/G4/F8/离子净化装置、洁净新风引入，保持室内正压，保持室内高洁净度。低噪音离心风机，控制更合理。即插型过滤器设计、强力消音降噪材料、机组全钢板设计。新风机支持RS485级联，使用工业领域广泛应用的MODBUS 协议。

6)蓄电池在线监测

采集蓄电池的单体电压、温度、内阻等参数，实现蓄电池组的远程在线监测。

7)温湿度传感器

HT3020-AQ（OEM）温湿度传感器采用瑞士高精度温度探头，带RS485 数据输出接口，使用工业领域广泛应用的MODBUS 协议，实现长距离传输，多点同时检测。

8)空调控制器

空调控制器是智能学习型控制器，可支持市场上99%的空调型号的遥控器码值学习与存储。支持空调来电自启动，空调掉电后来电自启动，并自动设置空调掉电前状态，不需监控主机干预。

9)IEC61850通信服务器

IEC61850通信服务器上行协议支持IEC61850-8-1，下行协议支持MODBUS-RTU、MODBUS- ASCII、MODBUS-TCP等，并可根据用户需求灵活开发相应设备协议。

10)灯光风机控制器

灯光控制器作为连接主机的控制模块，可以通过通断电的方式来控制灯光、加热器以及220V供电的风机。

11)智能轨道巡检机器人

智能轨道巡检机器人监测系统主要由巡检机器人、运载轨道系统、通讯及电源系统、监控平台等组成