1. 目的及意义

1.1 研究背景

在我国南部多数地区天气湿热、炎热、潮湿、梅雨等极端环境现象频繁，而配电房遍布市区，设备管理人员往往不能及时全面对设备所处环境进行人为干预调控。由于人为干预的失败，导致设备可能运行在高温、潮湿、扬尘等恶劣环境下，严重威胁设备的安全运行。配电房环境引起的跳闸事故有很多，其中，局放在配电房环境因素引起的事故中占比最大，而高压开关柜发生局放的元器件主要为电缆终端头。可见，配电设备在不符合设备工作条件的环境下运行，成为配电网的安全隐患。此外，由于配电房数量众多，且在地域上分布非常分散和广泛，导致对配电房的巡检工作量急剧增加。在目前运维人力物力有限的情况下，将加长巡检周期，存在巡检安全隐患。

因此，研究和开发智能配电房监控系统显得十分必要和迫切。该系统能让运维人员足不出户全景掌握配电房的状态，减少巡检次数，降低日常维护的人员、车辆以及物资等维护成本，挖掘配电房状态数据中的价值，提高配电房运维管理水平。

智能台区建设是智能电网建设的重要组成部分之一，故配电台区智能在线监控系统是坚强智能电网的重要组成部分。它是实现电网与客户双向互动的基础，承担着用电信息自动采集、高效共享和实时监控的重要任务。随着计算机信息行业的发展，电力企业完全可以利用窄带互联网等先进技术，来方便的实现分布式配电室的智能监控。配电台区的智能化管理是通过系统对配电变压器(公变、专变)信息的采集、处理以及实时监控，系统实现台区信息监控、集中超标、电能质量监控、漏电保护监测管理、低压线损分析、配电台区异常运行报警、台区信息互动等功能。配电台区智能在线监控系统通过浏览器对所采集电能、电量等所需的数据进行查询、浏览、分析等功能操作。

同时，随着国家电网公司管理水平的发展，对配电房的运行状况自动化监控水平不断提出更高要求。对配电房内设备的参数（电压、电流、高压开关触点的温度等）若不能实时监控，一旦遇到突发异常情况，如因负荷突然变化引起配电设备过载、发热等异常，极易烧毁设备，造成设备损坏和对外停电，容易影响用户用电。另外，出现水浸、起火异常情况不能及时预警或者提醒，造成设备损坏，可能会导致电力供应中断事故的发生，所以研发一套配电房辅助综合监控系统迫在眉睫。

1.2 国内外研究现状

我国自上世纪 50 年代开始对电力设备的远程监控系统进行研究，其主要方式为远动遥测，监控装置主要采用电子管、机械式装置等，因而监控的可靠性较低，所需的额外维护工作量比较大。进入 60 年代以后，我国的电力部门研制出了集遥测、遥信、遥控以及遥调的基于半导体元件的综合数字式监控装置，大大提高了监控的工作质量与效率，但其布线不易更改，限制了监控系统的可扩展性。目前国内在配电房环境监测类的应用主要起源于通信行业，在上世纪 90 年代原邮电部设计院和广州市电信局合作研究实验成功的广州长途枢纽楼通信集中监控系统是国内第一个通信电源集中监控系统，这主要用于市区内的通讯建设，预期是完成集中监控，虽取了较大的成果，但还有少量的缺陷存在。由于现代化网络技术的快速发展，机房网类设备也越来越多，对机房或者配电房的安全管理要求也越来越严格，到目前国内已有中兴通讯、北京中铁、长沙业通讯等大公司研究出一些环境监控类产品，并取得了初步应用。

与国内相比，欧美等发达国家在配电室智能监控系统方面的研究起步较早。在上世纪 70 年代，大多数发达国家已经形成了比较完善的配电网自动监控系统，包括电力设备故障自动隔离以及自动抄表等方面。随着计算机技术以及通信技术的快速发展，国外开始对单项的配电监控系统进行联网综合化，极大地促进了配电网的自动化研究与应用。例如，日本从 1975 年开始着手组建电力配电自动化控制系统，通过综合运用电子信息技术、计算机科学技术以及通信技术，目前已经形成了比较完善的配电远程监控系统，收到了良好的社会效益与经济效益。欧美地区在上世纪 80 年代就开始制定全国性的配电控制标准并进行了相关的技术研究，已经取得了显著的发展成果，形成了全国范围内的配电远程遥控以及自动化控制的总体解决方案。

目前国外有许多环境监控类的产品较为成熟，如美国艾默生（EMERSON）公司开发的 PSMS 环境监控系统，它在整个国际市场中占据了大量份额，PSMS环境监控系统它具备一体化的集环境、视频管理系统，能实时的对配电房中的环境参数中的电压、电流、功率和用电量，机房温湿度，是否漏水，是否有烟雾等一系列环境指标进行数据采集与分析，当遇到紧急情况时，配电房中的非法入侵、非法报警等意外情况并能作出快速的报警与应急处置。

2. 研究的基本内容与方案

2. 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 NB-IoT简介

窄带物联网（Narrow Band Internet ofThings，简写NB-IoT）是物联网领域的一种新兴的技术，又称低功耗广域网（Low Power Wide Area）。它工作的上下行频段为180kHz，以蜂窝通信技术为基础，可以在2G或者4G网络上直接部署，降低了开发成本。利用NB-IoT技术进行智能配电台区配电房监控系统的组网设计，可以利用运营商网络，专业授权频谱，具有高安全性，同时也可以双向通信，对智能单元下达指令，并易于二次开发和不同品牌产品的兼容。最主要的优势在于，减小了网络运维压力，建设成本较低，同时无缝覆盖的网络可以确保设备通信高度稳定性。

2.2 设计的基本内容和目标

了解配电台区配电房(10kV侧)的设备组成和工作原理，调研配电房相关设备(如变压器、隔离开关、互感器)的故障情况，提出配电房设备的监控要求。了解温度、湿度、水位、烟雾等采集测量原理，根据配电房设备监控要求，完成配电房设备环境监控系统采集系统的设计；了解NB-IOT(窄带物联网)通信技术的工作原理和智能配电终端通信要求，在此基础上最终完成配电房设备监控系统的组网设计。