配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统解决方案

第一章项目概述

1.1 项目背景

配电室是电力系统末端配电网中传输、分配电能的主要电气设备场所，是城市配电网系统的重要组成部分，起到保护、计量、分配电能的作用。

长期以来，配电室管理工作一直是供电系统运行管理的薄弱环节之一。一些配电室开关跳闸、危险气体泄露、环境过热影响设备运行、水浸导致设备损坏、设备被盗等问题，使得企业、居民的生活及工作用电均受到了不同程度的影响。

传统的配电室运营管理主要是由工作人员逐个测量配电装置及巡检，部署繁琐，线路杂乱，展现的结果也是费时费工，既不能及时反映真实情况，也不能及时解决实际问题。随着无人值守配电站的普及和贯彻，加强对配电室环境的监测，保障供电安全，已成为非常重要的工作。

配电室常见安全的隐患：

1、六氟化硫气体泄漏隐患：装有SF6设备的配电装置室,当发生SF6气体泄漏后，若通风不及时，SF6气体会在低层空间积聚，造成局部缺氧；另一方面，由于SF6气体本身无色无味，发生泄漏后不易让人察觉，增加了对进入泄漏现场工作人员的潜在危险性，严重威胁人员的安全和健康，甚至造成恶性事故。

2、温湿度隐患：由于温湿度过高造成电子元件提前老化；

3、漏水隐患：汛期长降雨造成漏水渗水隐患；

4、火灾隐患：烟雾监控不及时而造成的火灾隐患；

5、供电隐患：当配电室发生意外之后，无法持续性供电问题；

6、非法闯入：不法分子闯入，设备失窃。

1.2 建设目标

配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统解决方案的总体目标是实现对配电室内的环境和设备进行统一监控和管理。

该系统解决方案是集配电室内环境监测（除了对SF6、O2气体监测外，还包括了温湿度、水浸、烟雾、红外监测等），设备控制（风机），以及智能监控终端软件于一体的智能配电室环境监控管理体系。

通过LORA无线组网对配电室内的各种环境监测及报警数据进行分析，实时反映现场设备运行的环境情况、设备本身运行情况，通过联动控制，保障配电室的电力设备安全运行。防止因环境改变、设备状态变化而引起的事故，满足配电室远程运维的可靠管控要求。为新型现代化配电室的智能化、可视化、自动化、互动化做有效支撑。

配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统解决方案要实现的五个目标：

1、为配电室内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监测信息资源，提供实时数据监测以及必要的远程控制、智能控制。

2、对配电室发生的故障产生故障告警，通过多种方式通知相关管理人员，及时处理，及时解决，对即将发生的故障进行预警。

3、促进配电室的自动化、智能化，明晰管理人员的权利和责任，提高机房的管理水平，节省配电所运行管理费用，达到短期投资、长期受益的目的。

4、利用平台完善的数据统计和分析功能，为配电室管理者提供可靠地参考依据，为配电室建设与改进提供充分的决策依据。

5、预留充分的扩展功能，适应发展需要，做到方便扩展、容易更改，可适应环境的变化和管理需求的多样化。

1.3 设计原则

根据配电室运营和管理的的实际需求，以及国内外技术发展的现状和方向，参考国内外配电室环境监控技术建设的先进项目，借鉴其建设经验，在方案中我们遵循以下几项总体原则：

■ 稳定可靠：只有稳定运行的系统，才能确保电力配送工程系统平稳运行，监控系统的作用和意义才能体现。整体方案从方案架构、产品设计等各个层面，都以稳定可靠作为设计的第一目标。

■ 架构合理具有可扩展性：采用平台级的理念来架构系统，使整个方案安全平稳地运行，并具备良好的扩展性。可扩展性保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能和功能。

■ 尽可能简约的配置：整个方案尽可能采用简约的连接方式，去掉各种冗余配置，减少故障点，提高系统稳定性，降低系统造价。

■ 更好的系统效率：方案设计以尽可能提高系统整体的运行效率为重要依据，选择更合适的产品以及更合适技术方案实现。

■ 更高的性价比：方案一直以更高性价比为目标，不断升级和改进软硬件产品，针对各大环境监控系统都有对应的产品和方案。以“为客户提供最高性价比的方案”为设计目标来进行方案设计，综合客户需求以及扩展性要求，选择最合适的产品，降低系统造价，为客户节约项目成本。

■ 系统更易于使用和维护：方案设计根据项目建设规则等选择合适的监控产品和技术方案实现，力争使系统更容易使用和维护，降低客户使用监控系统的管理和维护成本。

1.4 设计依据

■ 《高压组合电器配电室六氟化硫环境监测系统》JB/T 10893- -2008

■ 《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》GB/T8905-1996

■ 《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008

■ 《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011

■ 《电气装置工程施工及验收规范》GBJ232--82

■ 《入侵探测器通用技术条件》 GB10408.1-2000

■ 《智能变电站技术导则》Q/GDW 383-2009

■ 《供配电系统设计规范》GB 50052-2009

■ 《低压配电设计规范》GB 50054-2011

第二章项目介绍

2.1 系统简介

为了充分保障配电室内设备运行的环境安全，建大仁科推出配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统解决方案，该方案运用了基于扩频通信的超远距离、低功耗LORA无线传输技术、智能传感网技术、抗干扰技术以及自动化控制技术。对传统的配电室进行升级改造，构建全程智能化的高效监测控制管理体系，依托部署在配电室现场的各种传感器，实现配电室内的温湿度、安防、SF6/O2气体浓度、水浸、烟雾、风机等远程无线监管。

通过设立统一监控管理站，对分布在配电室不同区域的多个设备和信息进行全数字化集中监控管理，实现配电室的少人或无人值守，满足现代化智能配电室管理的需要，使用户的维护模式从“被动抢修模式”变为“主动预防模式”。

本监测系统采用无线组网，施工部署简单方便，细节考虑周到，扩容方便。监控管理平台也非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面，监控设备的管理采用即插即用，维护非常方便。方便用户据自身的需求和投资预算进行项目的投资，不会造成重复投资浪费。

2.2 系统拓扑图

2.3 系统优势

■ 专注所以专业

我司多年来一直专注于环境监测这个行业，力争为客户提供最好的、最高性价比的环境监测产品和解决方案，是环境监测行业的知名厂商。具有完备的产品和解决方案，供应地区300+、服务全球110k+客户。

■ 专业传感器，精准监测

该系统内均采用高精度传感器，测量范围广，准确度高，确保产品优异的可靠性、高精度和互换性。

■ LORA无线传输，无需布线

与传统的有线信号传输不同，该系统采用LORA无线输出方式，无需布线，实现测点与网关之间无线连接，避免大量电缆铺设、电缆暴露、通信线路过长等问题。采用LoRa无线通信技术的原因在于它的数据长距离传输能力，其通信距离可达视距3000米，室内可穿3~4 层楼板。LoRa技术具有高性能、远距离、低功耗、支持大规模组网、测距和定位等特点，这使得该方案成为物联网大规模推广应用的一种理想的技术选择。

■ 系统级整体性及平台化

借助自身多年来的行业经验，结合客户需求的方方面面，给出系统级、整体性的解决方案，具备更好分工以及协同效率，设计将具备良好的系统扩展性。本方案覆盖配电室内的温湿度、红外、SF6、O2气体浓度、水浸、烟雾等各项环境参数的监控，具备高整合度；集测、管、控一体化的整体考虑，提升配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统的平台级管理功能。

■ 免费云平台

平台采用B/S架构，维护和升级方式简单，最少支持1000个采集设备的监控和管理，采用专业的数据库，稳定可靠、易于扩展，支持软、硬件分层，支持多级用户管理权限。具备多级别告警方式，支持语音、短信、邮件和现场声光报警方式。云平台自动收集LORA网关采集到的环境数据，通过GPS地图、列表、图标、曲线的方式在平台页面端显示，满足用户对实时监测信息的多维度、多层面查看数据。

■ 跨区域统一管理

通过设立统一监控管理站，对分布在不同区域的多个设备和信息进行全数字化集中监控管理，满足现代化各测点统一监管需要。

■ 多平台远程管理，功能强大

配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统支持电脑PC端、APP移动端、微信公众号等多种方式远程查看、管理数据。

■ 具有丰富的自动告警方式

系统支持电话、短信、声光、邮件等报警功能，并具有多种告警策略可以选择，通用系统即可满足绝大多数用户的需求。

■ 软硬件产品集成度高

配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统软硬件产品根据行业发展的需要，与时俱进，不断更新换代对应的产品，剔除过时及冗余的功能，不断集成有效地新功能，使产品具备越来越高的集成度，给客户提供更高性价比的产品。

■ 切合客户需求的独有功能

该系统结合客户需求，集成了很多比较实用的功能，也可根据客户需求，支持定制。从客户使用的角度出发，使应用和维护尽可能方便省心。

第三章项目方案设计

配电室辅控项目无线组网远程在线控制系统要由三个工作模块组成，第一部分：环境监测（SF6、O2气体泄露监测、温湿度监测、水浸监测、火灾监测、红外入侵监测）；第二部分：设备联动控制（风机控制）；第三部分：LORA网关与平台软件通信。

该系统通过在配电室配置相应的传感器连接LORA 485数据采集器将采集到的数据通过LORA无线传输方式上传至LORA网关，再通过4G/以太网/RS485上传至环境监控云平台。通过软件对每个测点的测量值及其工作状态进行连续采集，如出现异常，系统会自动发出声光、短信、语音、邮件告警及时通知相关管理人员，将可能出现的险情消灭在萌芽状态，避免造成大的经济损失及影响配电室设备的正常工作。

3.1 环境监测

3.1.1 SF6、O2气体泄露监测

监测对象：监测配电室内的电缆地沟、配电装置、二次设备室等气体采样区的六氟化硫、氧气含量。

监测内容：各气体传感器信号采集、测点状态检测、超限告警、报警记录、继电器控制。

监测效果：在配电室内的电缆地沟、配电装置、二次设备室等区域安装SF6、O2二合一变送器并连接LORA485数据采集器，将采集到的数据通过LORA无线传输至LORA网关，再通过4G/以太网/RS485上传至环境监控云平台。当监测到任一气体浓度超限，自动自动启动电话、短信、邮件等报警，并联动风机及时进行通风。

【设备配置】

设备	参数
六氟化硫氧气变送器 RS-SF6O2-N01-MP	SF6监测原理	NDIR 原理
	SF6	分辨率：1ppm
		量程：0~1000ppm
		稳定性：≤2%信号值/月
		响应时间：≤30S
		重复性：≤3%
	O2	分辨率：0.1%VOL
		量程：0~30%Vol
		精度：±3%FS
		重复性：≤1%
		响应时间：≤10S
LORA 485数据采集器 RS-485-LORA-2	供电	电源适配器
	功耗	0.06W
	与网关通讯	LORA无线信号
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）
	主从RS485接口通讯距离	2000m
	数据上传间隔	1S~60000S可设（默认30S）
	设备配置	NFC（手机“碰一碰NFC配置”）

3.1.2 温湿度监测

监测对象：配电室不同区域的温度、湿度进行实时监测。

监测内容：实时监测配电室内的温湿度数据，防止室内温湿度过高而造成的设备损坏故障。

监测效果：通过采用LORA温湿度采集器将采集到的数据通过LORA无线传输至LORA网关，再通过4G/以太网/RS485上传至环境监控云平台。可远程实时显示温湿度传感器所在位置的温度、湿度变化情况，一旦温湿度超出范围，即刻启动告警并提醒管理人员。

【设备配置】

设备	参数
LORA温湿度采集器 RS-WS-LORA-2-*	供电	内置电池（DC3.6V锂亚电池）
	续航时间	搭配我司提供电池，5min上传一次数据可连续使用3年
	多探头选择	内置PE探头、内置精装探头、外延精装探头、外延防水探头、外延宽温探头
	探头温度量程	宽温探头：-40℃~+120℃
	探头温度量程	其他探头：-40℃~+80℃
	探头湿度量程	0~100%RH
	A准精度	温度：±0.4℃（25℃）
	A准精度	湿度：±2%RH(60%RH,25℃)
	B准精度	温度：±0.5℃（25℃）
		湿度：±3%RH(60%RH,25℃)
	与网关通讯	LORA无线信号
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）

3.1.3 水浸监测

监测对象：对空调、窗户、地面等处可能有漏水、积水的地方进行监测。

监测内容：实时检测并记录漏水、积水情况，且实时报警，减少漏水积水引起的漏电、短路等状况。

监测效果：在配电室的空调、窗户、不同地面区域安装水浸变送器，并连接LORA 485数据采集器，将采集到的数据通过LORA无线传输至LORA网关，再通过4G/以太网/RS485上传至环境监控云平台。实时监测各区域模块的漏水情况，当其中任一参数超过设定值时平台启动短信、电话、邮件告警，及时通知管理人员紧急处理。

【设备配置】

设备	参数
王字壳水浸变送器 RS-SJ-N01-2	供电	DC10-30V
	最大功耗	0.4W
	变送器电路工作温度	20℃~+60℃，0%RH~95%RH（非结露）
	漏水电极	最远可达 30 米
	漏水绳	最长可达30 米
LORA 485数据采集器 RS-485-LORA-2	供电	电源适配器
	功耗	0.06W
	与网关通讯	LORA无线信号
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）
	主从RS485接口通讯距离	2000m
	数据上传间隔	1S~60000S可设（默认30S）
	设备配置	NFC（手机“碰一碰NFC配置”）

3.1.4 火灾监测

监测对象：对配电室环境中的烟感状态进行监测。

监测内容：实时监测室内烟雾浓度，且及时报警，将火灾隐患控制在初期，减少可能造成的损失。

监测效果：在配电室内的不同区域布置烟雾报警器，并连接LORA485数据采集器，将采集到的数据通过LORA无线传输至LORA网关，再通过4G/以太网/RS485上传至环境监控云平台。当监测到环境烟雾时，系统会自动启动本地声音报警，系统启动短信、电话等报警类型，帮助管理人员及时发现火灾隐患。

【设备配置】

设备	参数
烟雾报警器 RS-YG-N01	供电	DC10-30V
	报警声响	≥80dB
	工作环境	-10℃~50℃，≤95%（非结露）
	烟雾灵敏度	1.06±0.26%FT
	符合标准	GB4715-2005
LORA 485数据采集器 RS-485-LORA-2	供电	电源适配器
	功耗	0.06W
	与网关通讯	LORA无线信号
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）
	主从RS485接口通讯距离	2000m
	数据上传间隔	1S~60000S可设（默认30S）
	设备配置	NFC（手机“碰一碰NFC配置”）

3.1.5 红外入侵监测

监测内容：自动检测周边环境是否有异常情况，如果有人体移动现象自动向平台传递告警信号。防范非法进入、破坏配电室设备设施。

监测效果：在配电室门口、窗户等位置安装红外探测器，并连接LORA485数据采集器，将采集到的数据通过LORA无线传输至LORA网关，再通过4G/以太网/RS485上传至环境监控云平台。当有入侵者通过探测区域时，探测器将自动探测区域内人体的活动。如有动态移动现象，系统自动启动短信、电话、邮件告警。

【设备配置】

设备	参数
吸顶式红外探测器 RS-HW-N01	供电	DC10-30V
	报警延时	30s、10s、5s输出可选
	工作环境	-10℃~50℃，≤95%（非结露）
	安装方式	吸顶
	安装高度	2.5~6m
	探测角度	全方位360°
LORA 485数据采集器 RS-485-LORA-2	供电	电源适配器
	功耗	0.06W
	与网关通讯	LORA无线信号
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）
	主从RS485接口通讯距离	2000m
	数据上传间隔	1S~60000S可设（默认30S）
	设备配置	NFC（手机“碰一碰NFC配置”）

3.2 设备联动控制

3.2.1 风机控制

工作内容：及时根据配电室内的温湿度、烟感、气体浓度等数值信息进行通风换气。

工作效果：系统采用LORA阀门控制器远程控制风机，改产品使用远距离，低功耗的技术LORA，通过继电器信号控制风机的开关。产品通过LORA无线传输技术连接 LORA 网关实现基于平台的远程手动开关、定时开启关闭，实现关联采集设备进行自动控制，实现智慧联动。当任一数值超限告警时，自动发送联动通风命令给风机，及时进行通风。此外设定风机每天定时启动和停止的时间，给配电室定时通风。

【设备配置】

设备	参数
LORA阀门控制器 RS-WPL-LORA-2	供电	10-30V宽压供电
	功耗	0.9W
	设备工作环境	-20℃~+60℃
	防水等级	IP65
	与网关通讯	LORA无线信号
	输出控制信号	无源继电器输出
	输出控制信号	小于2S
	继电器最大开关电压	30V-DC/255V-AC
	触点最大开关电流	3A
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）
	主从RS485接口通讯距离	2000m
	设备配置	NFC（手机“碰一碰NFC配置”）

3.3 LORA网关与平台软件通信

工作对象：对整个系统进行实时监控。

工作效果：自动收集LORA网关上传的数据，当其中任一参数超过设定值时系统触发告警警，自动启动短信、语音、邮件报警，及时通知管理人员紧急处理。

工作内容：数据24小时不间断监测、设备运行状态监测、超限告警、继电器控制。

【设备配置】

设备	参数
LORA网关 RS-LG-200-*	供电	10-30V宽压供电
	功耗	1W
	通讯接口	RS485/4G/以太网
	与传感器通讯	LORA无线信号
	LORA测点	32路
	LORA无线控制	32路
	数据上传间隔	5-65535 S（默认20s）
	无线传输距离	室内市区：可穿3~4堵混凝土墙
	无线传输距离	室外：3000米（视距）
	设备配置	NFC（手机“碰一碰NFC配置”）