一、项目背景

配电站房在电力系统中起着至关重要的作用，然而，由于其地理位置分散，给管理带来了诸多难题。一方面，配电站点位置分散量多，运维人员配备不足，难以对运行环境进行实时监测。例如，我国部分城市的配电站房数量众多，且分布在不同区域，运维人员往往无法及时掌握每个站房的运行情况。另一方面，配电站房持续运行设备老化，不能对设备内部的运行损伤情况进行实时监测。随着时间的推移，设备可能会出现各种问题，而传统的管理方式难以发现这些潜在的风险。

此外，恶劣天气也对配电站房的运行造成了严重影响。受亚热带季风气候的影响，部分城市极易遭恶劣天气袭击，出现严重内涝，导致配电室进水。配电室进水或被水浸泡后，不但会毁坏配电设备，甚至会引起因突然停电和电泄漏而引发的安全事故。在河南的一场罕见暴雨中，郑州多家医院的地下楼层被淹，建于地下的配电房也未能幸免于难，进水后直接导致医院断电。类似的情况在小区、商场等场所也时有发生。

面对这些问题，传统的配电站房管理模式效率较低，人力成本高。高度依赖人员现场盯控的计划检修模式，缺乏针对性，无法满足现代电力系统的需求。因此，开发无人值守配电站房智能辅助监控系统显得尤为必要。该系统可以实现对配电站室现场音视频及各种环境信息采集、处理、监控等功能，提高管理效率，降低人力成本，确保配电站房的安全稳定运行。

二、系统概述

 （一）整体架构

无人值守配电站房智能辅助监控系统采用 “感知层 — 网络层 — 应用层” 三层架构，为实现智能运维提供软硬件系统解决方案。

在感知层，通过各种传感器和设备实现监测对象的全覆盖。例如，利用温湿度传感器实时监测配电站房内的温度和湿度，当温度超过高温阀值或低于低温阀值，或湿度超过阀值时，系统会立即声光报警，同时强制开启空调或除湿机进行调节；通过 SF6 浓度及氧气含量监测报警装置，实时监测站内 SF6 气体含量和氧气含量，一旦 SF6 浓度超标或氧气含量偏低，立即声光报警并强制开启风机进行通风换气，保障人员安全。此外，还有烟雾监测报警装置、非法入侵监测报警装置、智能门禁系统等安防设备，以及触头温度在线监测报警装置、变压器超温监测装置等设备状态监测设备，全方位保障配电站房的安全运行。

在网络层，主要采用公网通讯技术，将感知层采集到的数据传输到应用层。在数据传输过程中，确保数据的准确性和及时性，即使在网络断线、服务器故障等情况下，站端设备依然能够实现正常运行、刷卡开门、联动报警、设备联动控制以及记录存储等功能。

在应用层，系统把电力、环境、安防等所有监控量在监控系统主界面上进行一体化显示和控制。提供电子地图监控和图表监控两种监控模式，电子地图可以实现地区内的分级分层显示，方便管理人员直观地了解各个配电站房的运行情况。

（二）功能目标

该系统在提高供电可靠性方面发挥着重要作用。首先，能够及时发现、识别安全隐患，通过对配电站房内各种设备和环境参数的实时监测，一旦出现异常情况，系统立即发出报警，提醒管理人员及时处理。例如，当配电柜的电缆接头、铜排接头处温度过高时，系统会及时报警，避免因持续高温导致该处绝缘性能下降甚至引发配电柜爆炸。其次，提高巡检效率，传统的巡检方式需要大量的人力和时间，而该系统可以实现远程监控和智能巡检，大大减少了巡检人员的工作量，提高了巡检效率。最后，规范配电房运维准则，系统提供了完善的设备联动规则，如刷卡开门、密码开门时自动解警，照明自动打开并自动抓拍上传；非法开门时自动报警，照明自动打开并自动抓拍上传等，确保了配电站房的安全运行。

在完善智能电网建设方面，该系统也具有重要意义。一方面，完善智能电网末端建设，作为智能电网的重要组成部分，无人值守配电站房智能辅助监控系统能够实现电力设备的智能调度、智能运行和智能管理，提高电力供应的可靠性和稳定性。另一方面，积累运行数据，开展大数据分析，系统通过对配电站房内各种设备和环境参数的实时采集和处理，积累了大量的运行数据，这些数据可以为智能电网的建设和优化提供重要的参考依据。同时，减少运维压力，无需人工值守，降低了人力成本支出，减少了因人为因素导致的误操作风险，提高了安全性。

三、系统组成

 （一）主站层

主站层由云服务器（大数据中心、服务器、防火墙）、主站系统（PC 管理端、手机移动端）等构成。云服务器作为数据存储和处理的核心，能够高效地处理大量的监控数据。主站系统则实现了站房监控、联动控制、故障预警和配电运维等功能。通过站房监控，管理人员可以实时了解各个配电站房的运行情况，包括设备状态、环境参数等。联动控制功能可以实现各子系统之间的协同工作，例如当环境监测系统检测到温度过高时，自动启动空调进行降温；当安防系统检测到非法入侵时，自动启动报警装置并联动视频监控系统进行录像。故障预警功能能够及时发现潜在的故障隐患，提前发出预警信号，以便管理人员采取相应的措施进行处理。配电运维功能则为管理人员提供了便捷的运维管理工具，提高了运维管理工作的质量和效率。同时，结合目前的移动互联 APP 技术，建立了安全、高效、可管理的运维管理模式，管理人员可以随时随地通过手机移动端对配电站房进行监控和管理。

（二）通信层

通信层采用光纤通信方式，站端与主站系统之间采用光纤通信方式。通信层建立数据流管控，基于分散信息系统的业务数据进行再集中、再统一管理，实现交互流程数据存储和更新，对采集量测数据和关联数据进行有效利用分析，为系统各项应用功能提供支撑。光纤通信具有高速、稳定、可靠的特点，能够保证大量数据的快速传输。无线通信则为移动平台提供了便捷的接入方式，管理人员可以通过手机移动端随时随地访问系统。通过通信层的建设，实现了数据的高效传输和管理，为系统的稳定运行提供了保障。

（三）终端层

终端层主要包括各类传感器、执行设备及终端处理单元，实现配电房内环境、安防、设备状态等信息的采集、处理、传输、存储等功能，并与风机、灯光、视频、门禁等智能执行设备联动控制，实现配电房远程智能化运维管理。传感器包括温湿度传感器、SF6 浓度及氧气含量监测报警装置、烟雾监测报警装置、非法入侵监测报警装置等，能够实时监测配电站房内的环境参数和安全状态。执行设备包括风机、灯光、视频、门禁等，能够根据系统的指令进行相应的操作。终端处理单元则负责对传感器采集到的数据进行处理和传输，并与主站系统进行通信。通过终端层的建设，实现了对配电站房的全面监测和智能化管理，提高了配电站房的安全性和可靠性。

四、详细功能

（一）智能机器人巡检

智能机器人巡检系统通过在主控室布置轨道机器人，实现对开关柜面板各类表计、开关、指示灯状态等关键设备的实时预览和巡视。例如济南祥控自动化研制的 XKCON 祥控配电室智能机器人巡检系统，搭载可见光摄像机通过机器人移动，对配电室内各类设施运行状态进行高清视频监控；通过搭载的红外热成像仪对配电室内的所有设备进行红外扫描测温，并自动生成红外热成像图；搭载噪声传感器对电力设备的音频信息进行定向采集，采用先进的语音识别技术提高音频识别的准确度；通过搭载的温湿度传感器对配电室环境温湿度等环境多要素进行实时监测，若有异常及时报警。同时，配置超声检测系统，当机器人进行巡检工作时，通过发射超声波并对回传的信号进行接收检测前方是否有障碍物，若检测到路线上有障碍物，机器人会向监控平台发出寻求指令，等障碍物清除后，巡检机器人恢复行进。巡检机器人具备自主充电的功能，当电量低于 10% 时将自动找到充电基站充电；通过指示灯显示当前机器人的工作、充电及报警等状态信息，方便电力运维人员巡检查看。根据配电室实际所需频度设置巡航方案，选择自动或手动巡检方式，自动是指电力运维人员提前在平台上设置好智能巡检机器人的巡检时间，随后机器人按照指令对设备进行定时巡检；手动控制是指管理人员借助计算机利用云端，对机器人的移动进行控制，从而使机器人完成巡检任务。

（二）配电房通风自动控制

手机可远程操作空调和排风扇，控制配电房的通风系统。当配电房环境出现异常时，可通过手机远程调节空调工作状态。联动通风方面，当有害气体超标报警时，自动启动排风扇通风。系统还可以设定风机每天定时启动和停止的时间，确保配电房每天至少通风一次。例如高压配电室排风扇自动控制装置及方法中，当温度传感器监测到实时温度大于温度启动下限值（35℃）时，发出温度越警信号，并控制排风扇开启进行通风，在实时温度达到温度复归下限值（30℃）时，关闭排风扇；同时，当湿度传感器检测到实时湿度大于湿度启动下限值（75% rh）时发出湿度越警信号，同时控制除湿机开启进行除湿，直至实时湿度达到湿度复归下限值（70% rh）时，关闭除湿机。

（三）空调温湿度自动调节

根据配电房内实际温湿度，智能调节空调的运行状态，使配电房始终保持恒温恒湿。这样可以避免空调长期运行，延长空调使用寿命，降低运营成本。例如空调温湿度控制原理中，温度调节利用室内温、湿度变送器检测室内的温度，并经温度调节器控制冷水电动三通调节阀和热水电动分流三通调节阀以满足室内温度调节的需要；湿度调节利用室内温、温度传感变送器检测空调房间内的湿度信号，并通过调节器控制电动双通调节阀或冷水分流三通，以控制空调房间内的相对湿度。冬季运行时，当房间内湿度低于室内湿度设定值时，调节器则发出指令，驱动电动加湿调节阀开启（或开大），加大进入送风气流中的水蒸汽量以提高室内的相对温度；反之，则关小加湿电动调节阀，减少进入送风气流中的水蒸汽量，降低室内的相对湿度。如果加湿电动阀处于全闭状态，室内的相对湿度仍高于室内温度设定时，温度调节器的控制信号将通过信号选择器与 TC01 控制信号相比较，当除湿信号电压高于湿度控制信号的电压时，则将由湿度调节器控制冷水电动三通调节阀，对空气进行除湿处理，以达到房间内湿度控制的目的。

（四）手机远程开门

管理员不在配电房时，其他人员要进配电房，管理员可以用手机远程开门。同时可以通过手机实时视频查看配电房。开门同时自动联动摄像机抓拍（自主配置联动规则），管理员即时得知何时、何地、何人进出配电房。开门信息自动存储，方便管理和查询。

（五）视频监控

实现手机视频巡视、报警时手机视频查看以及手机视频远程控制摄像头。可监视站内各设备的运行情况，实现远程监控，并与环境检测配合实现摄像头的自动预置位控制。通过制高点布设全景拼接摄像机，可实现 360 度 / 180 度监控，与球机关联，实现自动 / 手动联动。例如福州的 AI 智能巡检机器人，通过自身的红外成像仪、局部放电测试仪等设备，可对站房内的设备连接组件、开关本体进行检测，并将异常点数据及时回传到后台主站。同时，AI 智能巡检机器人通过布置在站房内的高清摄像头、温湿度传感器、水浸传感器等智能监测终端，同步采集站房内的环境信息，并将对应的检测数据传回主站。

（六）漏水监测

在配电房的重点部位及空调机的加湿管、抽湿管、本体等部位的活动地板下，设置漏水传感器，一旦配电房出现漏水情况，即产生漏水报警。

（七）SF6 气体泄漏监测报警

在室外电缆地沟、35kV 箱式配电装置、10kV 箱式配电装置、二次设备室等区域布置 SF6 气体泄露检测传感器，预留接口可上传 SF6 气体泄露预警信息。当 SF6 气体浓度超过 1000ppm 时（上下限值可自定义），显示浓度超标信息，并进行报警。当氧气浓度低于 18% 时（上下限值可自定义）显示浓度下限超标信息，并进行报警。

（八）火警预报

在室外电缆地沟、35kV 箱式配电装置、10kV 箱式配电装置、二次设备室等区域布置温度传感器、烟雾传感器，预留接口可上传火警预报信息。一旦消防主机报警，则系统即启动并自动切换到摄像机，对有预置功能的摄像机，还能自动转到相应预置点。同时可联动现场灯光照明等设备协同工作，同时发出报警声音启动数字录像，录像时间用户可以事先设定。消防等重要信号发生报警动作时，自动启动声光报警器发出报警。

（九）开关柜超温预警

在 10kV 高压开关柜内隔离开关触头、母线接头、电缆接头处等需要温度监测的地方，布置无线温度传感器，防止连接点发热酿成事故，保证高压设备能够安全运行。通过安装无线无源电缆测温传感器等前端设备对开关柜动静触头、母线接头、电缆接头、易过热点等进行在线监控，一旦发现温度过高，及时进行预警。

（十）安防无死角

联动配电房红外、门磁、窗磁、门锁等系统自动检测到非法进入者；自动抓拍现场告警，通过手机远程视频查看配电房现场；误告警远程处理，远程关闭误告设备，无需人员到场处理；一旦红外报警，系统即启动并自动切换到摄像机，对有预置功能的摄像机，还能自动转到相应预置点。

（十一）智能灯光控制

针对各房间内灯具进行远程管理，提高节能效率。同时配合视频监控，消除房间内因光线不足而造成视频画面不清晰的状况。根据设定的条件，对探测器、摄像头等站端设备产生的报警信号，自动打开灯光。

（十二）变压器超温预警

监测变压器绕组温度和风机运行状态，检测变压器三相绕组温度、风机运行状态、震动等。支持设置上下限的告警值，实现语音播放、发送短信等联动提醒方式。

五、应用传感器

（一）SF6+O2 气体变送器

SF6+O2 气体变送器主要技术参数如下：

额定电压为 DC12V~24V。

SF6 气体浓度测量范围是 0~3000ppm。

氧气测量范围为 0~25%。

温度测量范围为 -40℃~120℃。

湿度测量范围为 0~99% RH。

测量精度方面，SF6 为 ±5%、氧气为 ±1%、温度为 ±0.5℃、湿度为 ±3% RH。

输出接口为 RS485。

通讯协议为 MODBUS RTU。

平均功耗＜3W。

（二）臭氧传感器

臭氧传感器主要技术参数为：

额定电压为 DC12V~24V。

测量范围为 0~100ppm。

测量精度为 ±3%。

输出接口为 RS485。

（三）液位传感器

液位传感器主要技术参数有：

额定电压为 DC12V±20%。

测量范围为 0 - 5m。

测量分辨率为 1mm。

输出接口为 RS485。

通讯协议为 MODBUS RTU。

安装方式为投入式。

六、系统优势

（一）完整的系统整合度

无人值守配电站房智能辅助监控系统提供了完整的系统整合度，实现了监测对象的全覆盖。

安防方面：配备视频监控系统、非法入侵监测报警装置、智能门禁系统和烟雾监测报警装置等。视频监控系统能够实时记录配电房内的情况，为安全管理提供有力证据。非法入侵监测报警装置能够及时发现非法闯入者，保障配电房的安全。智能门禁系统可以有效控制人员进出，防止未经授权的人员进入。烟雾监测报警装置能够在火灾发生初期及时发出警报，为灭火争取宝贵时间。

环境监测方面：拥有 SF6 浓度及氧气含量监测报警装置、环境温湿度监测装置、柜内防凝露除湿装置和水位监测装置等。SF6 浓度及氧气含量监测报警装置能够实时监测 SF6 气体含量和氧气含量，确保工作人员的安全。环境温湿度监测装置可以实时监测配电房内的温度和湿度，当温度或湿度超出设定范围时，自动启动空调、除湿机等设备进行调节。柜内防凝露除湿装置可以有效防止电气设备因凝露而损坏。水位监测装置能够及时发现配电房内的漏水情况，避免因漏水而造成设备损坏。

设备状态监测方面：包括触头温度在线监测报警装置、变压器超温监测装置、电能质量在线监测装置、局部放电在线监测装置和配电房自动巡检机器人系统等。触头温度在线监测报警装置能够实时监测开关柜触头的温度，防止因触头过热而引发事故。变压器超温监测装置可以实时监测变压器的温度，当温度超出设定范围时，自动启动风机进行降温。电能质量在线监测装置能够实时监测配电房内的电能质量，为电力系统的稳定运行提供保障。局部放电在线监测装置可以及时发现电气设备的局部放电现象，避免因局部放电而造成设备损坏。配电房自动巡检机器人系统能够实现对配电房内设备的自动巡检，提高巡检效率和准确性。

电气设备控制方面：实现了风机、空调、除湿机、照明、排水泵、警灯等电气设备的联动控制。当环境参数或设备状态发生变化时，系统能够自动启动相应的电气设备进行调节，保障配电房的安全稳定运行。

（二）完善的设备联动规则

无人值守配电站房智能辅助监控系统具有完善的设备联动规则，能够在不同情况下实现设备的联动及报警处理。

刷卡开门：刷卡开门或密码开门时，系统自动解警，照明自动打开，并自动抓拍并上传。这样可以方便工作人员进入配电房，同时确保安全。

非法闯入：当钥匙开门或非法开门时，系统自动报警，照明自动打开，并自动抓拍并上传。同时，视频摄像机监测到有人非法闯入时，自动执行移动侦测并报警，并自动抓拍并上传。这样可以及时发现非法闯入者，保障配电房的安全。

布防期间：在布防期间，防盗变送器监测到有人闯入时，立即声光报警，提示人员尽快撤离。这样可以有效防止非法闯入者在布防期间进入配电房。

烟雾报警：一旦烟雾报警，系统立即声光报警，同时强制关停风机，避免火势蔓延。这样可以及时发现火灾并采取相应的措施，保障配电房的安全。

SF6 浓度超标或氧气含量偏低：当 SF6 浓度超标或氧气含量偏低时，系统立即声光报警，同时强制开启风机进行通风换气，以免人员进入缺氧造成生命危险。这样可以确保工作人员的安全。

温度或湿度异常：当温度超过高温阀值或低于低温阀值，或湿度超过阀值时，系统立即声光报警，同时强制开启空调或除湿机进行调节。这样可以保障配电房内的环境参数在合适的范围内，确保设备的安全稳定运行。

其他情况：系统还可以根据配电房现场需求，完成自动的闭环控制和告警。例如，当水位监测装置检测到漏水时，系统可以自动启动排水泵进行排水；当照明需求发生变化时，系统可以自动控制照明设备的开关等。