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一．方案背景

配电巡检工作就是为了能及时监测和掌握电力线路和电气设备的运行情况，发现设备缺陷和设备隐患，提出具体的检修方案，以便及时消除缺陷，预防事故发生，或者尽可能将故障范围缩小，确保可靠供电和电力系统稳定，达到线路系统“安全、经济、多供、少损”的运行目标。以往的配电系统巡视采用人工的方式，如：采用手工纸质记录法、打卡记录法等，效率低下、作业繁重。

配电巡检能否采取高科技的手段，进行智能化升级，更好地完成线路巡检任务，同时提高工作效率，节约劳动成本、减轻劳动强度，提高配电线路及电气设备的管理水平，以及在减员的情况下也能很好的保障线路和设备运行的可靠性与安全性，建立一个智能化的配网设备运行环境及安全智能巡视系统就成为了一个必须解决的重要课题。随着电力系统信息化技术的不断发展，人工智能和物联网应用水平的不断提高，开展智能巡检工作逐渐变得更具有可操作性。

目前配电巡检主要存在这样几个问题：

1、配电柜内安全隐患无法及时反馈，等到人工巡检到位，故障早已发生造成不可挽回的损失。如：柜内空间温度过高，柜内母线温度过高等。

                母排烧毁

2、柜内环境无法侦测，特别是在地下配电房；环境潮湿导致母排凝露、锈蚀，柜内相间由于潮湿导致局部空间绝缘失效导致空间放电、漏电现象；剩余电流超标导致漏电现象等。

               凝露导致绝缘失效

这些隐患极易造成柜内火灾而无法及时发现和处理导致的财产损失。

二．南象配电安全智能巡检系统

 2.1系统架构介绍

       南象Pbox系列配电安全智能巡检系统采用4G+LoRa无线通信技术、高精度传感技术，配合领先的固态气体电气灭火单元为变配电系统提供科学、实时、智能的配电设备运行环境及安全智能巡检解决方案。

本系统可以为用户实时监测开关柜内的火灾在线监测情况，实时监测开关柜内的温度值、烟雾报警情况，实现烟雾预警、温度预警、火灾报警、快速自动灭火功能；除了给配电设备提供基本的无人化安全保障能力外，系统还具备柜内环境和电气监测能力，通过外接传感器实现对柜内湿度监测、剩余电流监测、母线温度监测、局部放电监测等柜内环境及电气运行情况监测，上传至南象电气巡检云平台，实现远程数据监测。

除了监测能力外还可以自带动态联动机制，可以和柜内智能除湿装置、断路器控制节点进行联动控制，当有危险情况发生时，可以根据设定对其进行精准联动，将危险扼杀在萌芽状态。系统总体架构如下：

系统由各种电力环境及安全传感器(如电气自动灭火单元、剩余电流检测器、柜内温湿度传感器、柜内智能除湿单元、高压局放及母线温度传感器等)、无线云采集控制器、无线人工智能可视化主机、南象电气巡检云平台及相关移动和web展示组成。并可以根据实际项目情况对传感器设备进行灵活配置。

2.2系统详细说明

2.2.1系统工作原理

系统分为感知层、传输及边缘计算层、汇聚处理层、云计算层四部分组成，感知层通过消防监测、环境监测、电力监测设备将现场柜内运行环境及安全隐患上传至传输及边缘计算层，边缘层的云采集控制器一方面根据预设，如达到危险状态，通过PID算法启动自动灭火单元及环境控制装置将安全隐患扼杀至萌芽状态，实时保护配电设备安全，另一方面云采集控制器将感知层实时采集的数据通过无线LoRa扩频技术上传至人工智能可视化层，将实时数据及报警信息通过可视化触控显示在每个配电房配备安装人工智能可视化主机，并可以实现本地声光报警及直接手机短信报警，在危险隐患发生的第一时间通知运维巡检人员进行维护维修。

2.2.2.1感知层

       系统感知层由各种监测传感器组成，涵盖了电力环境及安全监控的方方面面，感知层主要分为消防监测与自动灭火单元、环境监测与控制、电力监测三个板块。消防监测主要是利用Pbox-Z1云采集控制器自带的温度及烟雾探测器来判断是否有电气火灾发生。消防灭火类设备主要是电气自动灭火单元Pbox-FL系列，设备采用先进的气体灭火技术，自动灭火单元且对设备灭火后使用不会造成任何影响。柜内环境监测与控制主要由智能除湿单元来完成整个柜内湿度和温度控制，并将数据上传至云采集控制器。电力监测主要由无线母线温度传感器及高压局部放电单元组成，用来监测柜内放电及母线温度情况。

2.2.2.1.1Pbox-CS01智能除湿单元

智能型抽湿单元是采用半导体制冷除湿方式，主动将密闭空间的潮湿空气在风扇的作用下吸入除湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷机构后冷凝成水，再通过导水管排出柜体，可以达到很好的除湿效果。通过减低空气中含水量，使相对湿度和绝对湿度同时下降，几乎不提高温度，不产生温差带来的负面影响，从根本上杜绝或减少了事故的发生，也不会因高温而加速柜内器件及柜体的老化。智能型除湿单元把被动防止凝露方式，改为主动引导凝露，有效地防止柜内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿、材料霉变及钢结构件锈蚀等安全隐患，保证电网安全运行。

技术参数：

2.2.2.1.2Pbox-LD01智能剩余电流检测器

Pbox-LD01系列智能电流传感器应用电磁感应原理，对电网中的交流电流进行实时测量，采用恒流和线性补偿技术，将其隔离变换为标准的直流信号输出。DC24V或12V安全电压供电，可用于工业自动化领域。主要检测用电系统的漏电流，能随时掌握电气线路和设备的情况，防止因漏电而发生的火灾等事故。

主要参数：

2.2.2.1.3Pbox-MWD01智能母线温度传感器

无线温度传感器用于测量高压带电物体表面或接点处的温度，如高压开关柜内的裸露触点、母线连接处、户外刀闸及变压器等的运行温度。无线温度传感器是由温度传感器、信号调制放大、逻辑控制电路、无线调制接口等组成(如下图所示)。传感器将采集到的温度信号通过无线网络发送到云采集控制器(Z2)。

主要参数：

2.2.2.1.4Pbox-NJF01高压局放监测单元

监测单元通过同轴电缆接收超高频传感器所采集的局部放电信号。并对该信号滤波、检波、脉冲提取、数字滤波、局放特征量计算等数字化处理，并进行局放判断、数据存储、数据上送等功能。采用嵌入式高速处理器、CPLD和射频芯片，保证了高速采集局放信号和信号处理。局放采集器与主机采用多种通信方式，分别有无线传输、RS485传输和网线传输。

局放采集器安装在开关机仪表室，安装方式有三种：磁吸附安装、导轨固安装和螺丝固定安装。

技术参数：

2.2.2.1.5Pbox-NJF02高压局放传感器

配合局部放电装置进行电磁信号采集，超高频用于接收柜体内部由局部放电所激发的超高频电磁波信号。其适于开关柜出厂前集成安装或对已投用的高压开关柜进行停电安装。传感器可直接依靠磁吸安装在开关柜电缆室内壁上，安装过程简单快捷。

供电方式：无源，不需要供电。

局放传感器安装位置如下图：

技术参数：

2.2.2.1.6Pbox-FL自动灭火单元

产品功能：

1.体积小，重量轻：体积小巧，便于安装，可采用卡槽固定，适合狭小保护空间、密闭空间、无人值守空间等应用；

2.南象自动灭火单元无需外接电源，使用寿命长，免维护、有效期6年－10年；

3.喷放速度快：喷放时间≤6秒，灭火概率高，可同时启动反馈信号给有需要的外部设备；

4.环境适用性好：配电柜小型气溶胶灭火单元，采用一种创新药剂封装技术和引发技术，使其使用温度从－50℃-90℃，而传统产品仅为－20℃-50℃，使其可以使用在具有复杂电场、磁场环境中，而不会引起误动作；

5.由于体积小、重量轻，使其相对于传统产品安装更加方便灵活，并且具有定点保护的功能。

产品参数：

2.2.2.2传输及边缘计算层

2.2.2.2.1Pbox-Z1云采集控制器

1.监测柜内各种传感器及执行装置状态，柜内传感器数值到达危险值时，可以不通过主机直接根据主机下发下来的联动模型对其危险情况进行联动处理，并通过LoRa传输端向主机发出报警信息，进而通过短信通知管理人员。

2.自带温度和烟雾传感器，监测柜内温度和烟雾情况，当烟雾和温度达到报警值时，主机发出报警信息，并发出声光报警。

3.产品具备失电报警记忆功能，失电后180秒内也可向主机发送报警和状态信息。

4.具备外接传感器能力，接口丰富可以通过不同的人工智能物理模型不断升级接入传感器的种类(具体可咨询业务)。

产品参数：

2.2.2.3汇聚处理层

2.2.2.3.1Pbox-V1无线人工智能可视化主机

产品功能：

Pbox-V1主机内置嵌入式执行系统，其配备人工智能可视化接口及7寸高清触控屏，其算力可达0.8TOPS，加上南象科技特有的人工智能YOYO算法，通过LoRa无线接口有效的检测和识别云采集控制器传输上来的数据，精准判断配电柜内的状态，如柜内温度、烟雾、湿度等环境信息，还可以扩展接入获取剩余电流、母线温度、局部放电等电气参数信息。(具体接入传感器可根据客户需求进行配置)

1.一台主机最多可以接入32只无线云采集控制器，目视通讯距离可以达到1000米，穿透性强(最多2层2mm厚铁皮)。

2.可以以图形可视化显示云采集控制器的实时状态；并可以通过云采集控制器来检测柜内消防、电气安全参数、运行环境等实时状态。并将数据上传至南象电气巡检云平台。

3.支撑任意地区和国家号码输入，最多可以同时给10个电话号码同时发送报警短信。(注：国内号码直接输入，国际号码需加国际区号，如美国：+001)

产品参数：

人工智能可视化主机通过AI机器学习，可以自动识别误报警和正确报警，过滤无效信息；并可以通过AQ传感学习，在系统中添加更多新传感器联动物理模型适应各种不同项目需求。其机器学习流程如下：

主机采用传统label离散型变量算法，根据项目所需相关传感器数据额特征进行数据清洗，对各种报警信息数据进行特征标定，形成根据项目业务目标相符的数据集群；该集群通过机器学习建模，不断进行模型迭代和参数选择，最终形成理想的数据特征理想模型。人工智能可视化主机就获得了一种新的业务逻辑模型，以满足新的项目业务要求。

人工智能可视化主机通过Json格式将实时分析数据上传至南象电气巡检云平台，平台通过数据脱敏和数据处理，将相关历史数据和数据分析结果在移动端和web端给用户进行展示。

2.2.2.4云计算层

南象电气巡检云平台基本功能介绍

2.2.2.4.1高精度的配电设备环境数据监测

       使用高精度、多功能智能传感器包括温度、烟雾、湿度、母线温度、局放等各种智能控制终端，精确测量用户负荷侧安全运行情况，优化容量设计，有助于合理分配巡检运维人员工作，减低使用成本。

2.2.2.4.2数据采集传输

       根据配电设备安全运行指标体系和信息采集要求，按统一格式收集整理监控数据和动态信息(上传接口全部采用MQTT-Json标准接口协议)，并按要求形成数据文件进行传输。

2.2.2.4.3信息处理

       建立各类数据库、信息库，对传输的数据信息进行加工处理，加载入库，以便各种分析和查询应用。

2.2.2.4.4实时动态显示功能

       可根据系统数据库中的相关信息、关键字等对监控对象的信息实时动态显示，如通过数据库中的时间信息对监控对象信息实时显示。

       2.2.2.4.5监测预警

       分级设定限值，对监测超限值数据，予以分级预警提示，并记录、报告预警。通过对整个系统数据的分析，包括故障报警及趋势曲线图，我们可以对关键回路的漏电流和母线温度变化进行监控，可以实现故障地及时修正和预测、设备的运行调配管理。

  2.2.2.4.6事件管理

       系统可以在用电设备发生环境及安全危险时，发出信息语音提示，报警信息可以通过email、手机短信等形式通知相关人员。

       2.2.2.4.7决策支撑

       利用数学模型、预测和分析方法、政策模拟技术对有关数据进行深入的加工处理，分析预测，并根据设定参数进行在线处理，以提高监控数据的应用水平，为单位领导决策提供支持，根据巡检数据变化趋势进行科学决策和巡检计划。

2.2.2.4.8历史数据管理

       系统基于SQLserver数据库完成历史数据管理，所有实时采样数据均可保存到历史数据库。

2.2.2.4.9报表管理

       可基于系统已有模板，或自定义新的模板生成报表，可以手动或根据预设时间生成，能转换成EXCEL格式进行发送和打印。

2.2.2.4.10用户管理

       为了系统安全稳定运行，用户权限管理能够防止未经授权的操作。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠、安全的保障。

  2.2.2.4.11第三方系统对接

       系统具有良好的开放性，具有第三方通讯功能，可作为服务器其他程序提供数据，也可作为客户端，从其他系统获取数据。

  2.2.2.4.12系统支持web客户端

       系统提供web服务，客户端可以通过IE浏览器查看配电设备运行监测画面。

 1、GIS登录主页，显示各个项目坐标及基本运行情况

2、每个项目配电柜内数据实时监控