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，以電力物聯網建設總體規劃為目標，本著科學規劃、安全可靠、資源共享的原則，將基于MEMS（微機電系統）結構的配電站項目建設成為國內現代化、信息化、數字化的配電站。

探討基于MEMS(微機電系統)結構的配電站環境狀態監測和自動化運維裝置的意義。

1.1MEMS(微機電系統)的定義。

MEMS-微電子機械系統、微系統、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。

1.2國內外配電站環境狀態監測及自動化運維裝置的發展趨勢。

1.2.1國內發展趨勢。

隨著社會和時代的不斷發展，隨著現代通信技術和監控終端技術的發展，配電站監控系統也朝著多功能、智能化、模塊化的方向發展。由于現代輸配電監控設備，其監控模式已轉變為通過監控設備實現對電力系統運行安全和電能質量監控的研究。根據配電站監控量的多樣性，監控量分為兩部分:電相關監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配電、控制和保護功能，通過互感器和各種電氣儀表實現數據采集和監控功能。這種傳統的開關柜和儀器配備了各種指針刻度儀器和繼電器，產生了模擬效果，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要求很高。

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

1.2.2國外發展趨勢。

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

(1)監控單一，遠程部署無法實現。

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

(2)軟件技術不統一，可擴展性不強。

智能設備發展初期，各廠商監控系統基礎軟件技術不統一，協議和標準不統一，規定按照自己的理解構建。使得后續設備相互無關，可擴展性不強。

(3)其使用界面和接口單一，數據過于專業。

配電站基本都有專業的室內監控操作室，沒有遠程監控操作能力，與現階段智能手機、精準主頁管理等技術不兼容。

1.2.3國內外配電站環境狀態監測及自動化運維裝置探索。

國內外關于配電站綜合在線監控的方法很多，已經投入到實際應用中。但目前配電站綜合監控系統將各獨立監控系統采集的實時狀態參數傳輸集成到統一監控平臺上，實現了基本的監控功能，但系統內部沒有信息交互，設備狀態評價指標單一，容易導致其信息孤島。

1.3探討了基于MEMS(微機電系統)結構的配電站環境狀態監測和自動運維裝置的功能。

1.3.1可以提高企業員工的工作質量。

通過MEMS(微機電系統)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，可以幫助企業工作人員逐步提高配電站的環境溫濕度、水浸和氣體濃度等具體信息，實時監控配電站的關鍵指標，提高企業工作人員的工作質量和效率。

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。

配電站環境狀態監測和基于MEMS(微機電系統)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環境、高壓開關狀態、低壓電氣參數、電纜層狀態、安全等具體信息。如果信息異常或報警，配電站工作人員可以通過相關手機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、復電流程環節，有效規范工作步驟。

配電站的環境狀態監測和自動化運維裝置的研究，可以完善傳統的配電站巡線-發現-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、維修復電等流程環節，有效規范工作步驟。

2 基于MEMS(微機電系統)結構的配電站環境狀態監測和自動化運維裝置的技術原理。

2.1移動互聯網服務。

采用移動互聯網技術，通過后臺數據和服務，提供故障自動報警通知能力，在故障后幾分鐘內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通知將故障信息發送到相關人員手機，提供分鐘報警提醒能力，提高故障發生-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，根據外部環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據支持。

3 探討基于MEMS結構的配電站環境狀態監測及自動化運維裝置的內容及優勢。

3.1內容

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。，實現差異化環境控制，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。

研究移動互聯網故障報警通知的應用，通過互聯網獲取故障報警信息，加密必要的數據內容，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節。

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、自身位置信息等數據，自動定位多條路徑，并根據實時位置及時規劃和切換路徑。

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。
3.2優勢

(1)MEMS自動化程度高，可實現無人值班，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境下的長期運行問題和常規控制。

信號兼容性問題。

(3)由于采用分層結構，主控層和現場層設備獨立，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，實現高可靠性。

（4）由于分布式結構、模塊化系統硬件和功能分布、現場設備控制獨立、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結構系統的監控軟件具有友好的人機界面，界面可根據文本提示隨意切換。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，微機設備占用空間小；施工安裝工作量小，現場調試也很簡單。

4 探討基于MEMS結構的配電站環境狀態監測和自動化運維裝置的發展前景。

4.1運維裝置的應用。

探索基于MEMS結構的配電站環境狀態監測和自動化運行維護裝置，需要建立電力物聯網配電站環境狀態感知系統。該運行維護系統可以幫助用戶收集地理信息、電氣和環境信息、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）結構的配電站環境狀態監測和自動運行維護裝置，可準確完成配電站環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據支持，有效解決配電站管理系統中存在的問題，實現高效、及時、可靠的運行模式。通過各種先進的設備獲取室內環境、高壓開關狀態、低壓電氣參數、電纜層狀態和安全信息，通過邊緣計算網關數據存儲、應用和轉發，實現配電站關鍵指標的實時不間斷監控，改變過去依檢查維護的傳統做法，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境監測系統。

5.1簡介

安科瑞電氣有限公司根據配電室的實際情況，結合多年的變電站和配電室運行管理經驗，獨立開發了安科瑞配電室綜合監控系統，實現了智能開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓、母線溫度監測、電纜溫度監測、環境監測、有害氣體監測、安全監測、采暖通風、門禁、照明、風扇、除濕機、空調控制等功能。實現電力環境數據檢測和設備控制，實現電力環境優化，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，實現配電電力環境的分布式遠程管理。

5.2系統功能。

5.2.1通信管理。

安科瑞智能配電室綜合監控系統可對整個配電室內的通信設備進行管理、添加、刪除、控制和實時監控。

實時監測5.2.2。

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

5.2.3數據查詢。

配電室各設備的運行數據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。

查詢配電室內設備的運行數據報表，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控系統具有實時報警功能，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控系統可以存儲和管理所有事件記錄，方便用戶追溯系統事件和歷史，查詢統計和事故分析。

5.2.8用戶權限管理。

為了保證系統的穩定運行，設置了用戶權限管理功能。未經授權的操作(如遙控操作、數據庫修改等。)可以通過用戶權限管理來防止。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼和操作權限，為系統的運行、維護和管理提供可靠的保證。

5.2.9網絡拓撲結構。

該系統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測，并能完整地顯示整個系統網絡結構。可以在線診斷設備的通訊狀態，當出現網絡異常時，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。

在配電網的整個配電網范圍內，安科瑞智能配電室綜合監控系統可實現遠程遙控。

5.3Acrel-2000E/B/B配電室環境監測系統推薦配置選擇。

6 結束語

總的來說基于 MEMS（微機電系統）結構的配電站環境狀態監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控系統的研發與應用。

審核編輯：符乾江