智能化配電房建設(shè)改造項目技術(shù)方案

一、前言

近年來國家大力發(fā)展智能電網(wǎng)，輸變電系統(tǒng)的智能化信息化已具備相當(dāng)高的水平，而配網(wǎng)由于其使用環(huán)境和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得智能化信息化水平較低，隨著智能電網(wǎng)工作的進一步深入，配網(wǎng)智能化信息化已成為下一步的主要工作之一，國家電網(wǎng)于2011年把配網(wǎng)智能監(jiān)測列入技術(shù)導(dǎo)則，但是由于存在信息采集種類繁多，缺少傳輸通道，缺少綜合的主站軟件等原因，國內(nèi)尚無該類應(yīng)用。

針對這一問題，利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖像技術(shù)、安防監(jiān)控和防盜報警、智能環(huán)境綜合監(jiān)控技術(shù)，推出配電房綜合在線監(jiān)控系統(tǒng)，對配電房實施全面的集中監(jiān)測監(jiān)控管理。

該系統(tǒng)將某10KV配電房內(nèi)環(huán)境中SF6氣體含量、O2含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁的狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測、在線診斷，并可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的啟動方式，根據(jù)以上監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)，分別對風(fēng)機、照明、除濕器、水泵、視屏圖像采集等設(shè)備進行控制。同時，也可以引入火災(zāi)、煙霧、明火等信號進行聯(lián)動。系統(tǒng)還具有實時監(jiān)測高壓一次設(shè)備母排溫度、變壓器溫度監(jiān)測、開關(guān)柜內(nèi)局放監(jiān)測等功能，配電房（變電站）的各被監(jiān)測點的現(xiàn)場實際狀態(tài)可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度中心，局領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)度人員可在調(diào)度中心查看各個配電房（變電站）的情況，減少了巡檢人員強度，加強了對配電房（變電站）等的安全、保衛(wèi)、火警監(jiān)視，同時提高配電房（變電站）的安全運行。

三、系統(tǒng)主要架構(gòu)

1、系統(tǒng)拓撲

2、系統(tǒng)說明

小區(qū)變（配電房、開閉所）智能綜合在線監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩大部分，站端監(jiān)控和中心管理。

1）站端監(jiān)控包括各種探測傳感器、數(shù)據(jù)采集單元（智能環(huán)境綜合監(jiān)控主機）、無線無源測溫系統(tǒng)、局放在線監(jiān)測系統(tǒng)、視屏圖像采集幾個部分。

站端監(jiān)控安裝在配電室，實時監(jiān)測現(xiàn)場實際環(huán)境狀態(tài)及各項參數(shù)，如視頻、明火、煙霧、人員非法入浸、動物入浸、環(huán)境溫濕度、門禁、SF6氣體濃度、氧含量、開關(guān)柜母排溫度、開關(guān)柜內(nèi)局放等。系統(tǒng)具備實時在線診斷功能，可配合站端動力環(huán)境監(jiān)控實現(xiàn)診斷結(jié)果輸出與執(zhí)行。如：現(xiàn)場溫濕度超標，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)診斷，診斷結(jié)果以開關(guān)控制信號形式傳輸給除濕機、風(fēng)機、百頁窗等站端設(shè)施進行自動除濕、降溫作業(yè)。監(jiān)測數(shù)據(jù)與診斷執(zhí)行可通過通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場各項監(jiān)測、執(zhí)行參數(shù)及狀態(tài)上傳到中心管理系統(tǒng)。

2）中心管理系統(tǒng)分為硬件平臺和軟件平臺，硬件平臺包括網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、服務(wù)器、客戶機等，服務(wù)器是整個系統(tǒng)的核心，基本任務(wù)是數(shù)據(jù)的維護和數(shù)據(jù)的處理。軟件平臺主要功能包括集中采集、管理各個站端系統(tǒng)，平面顯示各站端實時情況，包括主接線、設(shè)備工況、實時檢測數(shù)據(jù)曲線與歷史數(shù)據(jù)曲線等界面，直觀的描述現(xiàn)場環(huán)境狀態(tài)等。

l 配電房后臺展示：

展示內(nèi)容：局放、母排溫度、環(huán)境溫濕度、SF6、氧氣、噪聲、水浸、空調(diào)、門禁、紅外入侵、煙霧、明火等設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，同時對數(shù)據(jù)做出診斷；如當(dāng)母排超溫時會在后臺給出告警信息，并有歷史記錄；局部放電異常時也會在后臺給出告警信息，并具有相關(guān)記錄等。

l 配電房動力設(shè)備遠程控制：

控制內(nèi)容：如門禁、空調(diào)、風(fēng)機、照明等設(shè)備的遠程控制。如巡檢人員在巡檢配電房時忘帶配電房鑰匙，可電話申請遠程開門等操作。

l 環(huán)境參數(shù)以及一二次設(shè)備監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)平面化展示：

四、技術(shù)方案

1、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

l 配置紅外探測器：配電室入口處安裝紅外探測器用于入室監(jiān)測，防止入侵；

l 配置溫濕度變送器均于分布用于監(jiān)測環(huán)境溫度和濕度；

l 配置水浸傳感器：監(jiān)測電纜溝內(nèi)是否進水；

l 配置噪聲傳感器用于監(jiān)測環(huán)境噪聲；

l 配置臭氧傳感器用于測量環(huán)境中臭氧濃度，防止設(shè)備氧化過快；

l 配置主變超溫溫度傳感器用于監(jiān)測變壓器外殼溫度；

l 配置除濕機用于現(xiàn)場除濕作業(yè)；

l 配置SF6+O2氣體檢測器用于監(jiān)測配電房環(huán)境SF6氣體濃度和氧氣含量，保障進入現(xiàn)場工作人員環(huán)境安全

并在每個配電室配置環(huán)境監(jiān)控主機用于采集各傳感器狀態(tài)及數(shù)據(jù)信息，主機具備站端診斷功能，具有控制現(xiàn)場燈光、風(fēng)機、除濕機、水泵等功能，數(shù)據(jù)集中整理后上傳至智能通信服務(wù)器。

2、視頻監(jiān)視系統(tǒng)

配置視頻監(jiān)視系統(tǒng)，用于工作人員遠程對高壓室內(nèi)環(huán)境及高壓設(shè)備進行巡視。

3、 配置智能門禁管理系統(tǒng)

l 用于管理人員進出，可以遠程進行開門操作，系統(tǒng)具備人臉識別功能。自動識別智能卡上的身份信息和門禁權(quán)限信息，持卡人只有在規(guī)定的時間和在有權(quán)限的門禁點刷卡后，門禁才能自動開門放行允許出入，否則對非法入侵拒絕開門并輸出報警信號。并可與環(huán)境、動力數(shù)據(jù)結(jié)合，符合開門條件后，才可刷卡進入。

l 人臉識別主要功能模塊

1. 人臉識別門禁人臉捕獲與跟蹤功能

人臉捕獲是指在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測出人像并將人像從背景中分離出來，并自動地將其保存。人像跟蹤是指利用人像捕獲技術(shù)，當(dāng)zhiding的人像在攝像頭拍攝的范圍內(nèi)移動時自動地對其進行跟蹤

2. 人臉識別門禁人臉識別對比

人臉識別分核實式和搜索式二種比對模式。核實式是對指將捕獲得到的人像或是zhiding的人像與數(shù)據(jù)庫中已登記的某一對像作比對核實確定其是否為同一人。搜索式的比對是指，從數(shù)據(jù)庫中已登記的所有人像中搜索查找是否有zhiding的人像存在。

3. 人臉識別門禁人臉的建模與搜索

可以將登記入庫的人像數(shù)據(jù)進行建模提取人臉的特征，并將其生成人臉模板（人臉特征文件）保存到數(shù)據(jù)庫中。在進行人臉搜索時（搜索式），將zhiding的人像進行建模，再將其與數(shù)據(jù)庫中的所有人的模板相比對識別，最終將根據(jù)所比對的相似值列出最相似的人員列表。

4. 人臉識別真人功能

系統(tǒng)可以識別得出攝像頭前的人是一個真正的人還是一幅照片。以此杜絕使用者用照片作假。此項技術(shù)需要使用者作臉部表情的配合動作，符合開門條件后，才可刷卡進入。

l 智能語音提示器：安裝在配電房入口處，可與門禁系統(tǒng)聯(lián)動，提示工作人員進入現(xiàn)場注意安全，語音提示內(nèi)容可根據(jù)需求自定義設(shè)置。

4、開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)

配置開關(guān)柜無線測溫系統(tǒng)，用于監(jiān)測開關(guān)柜高壓設(shè)備節(jié)點溫度加強對母排溫度監(jiān)視以防止母排過熱燒毀相鄰的絕緣部件。

1) 無源無線測溫系統(tǒng)工作原理：與核磁共振儀（NMR）類似，溫度分析儀向壓電傳感器在zhiding時間內(nèi)不間斷發(fā)送調(diào)頻電磁波脈沖，從而激發(fā)傳感器本征頻率的釋放，釋放時間約有10到20微秒，幅度呈指數(shù)衰減；由于傳感器本征頻率是溫度的函數(shù)，我們的zhuanli技術(shù)能夠?qū)λp本征頻率進行精確快速測量濾波分析，還原出溫度數(shù)據(jù)。

2) 通訊方式：該系統(tǒng)采用RS485,MODBUS協(xié)議方式組網(wǎng)，可實現(xiàn)監(jiān)控整個變電站動觸點、母排、電纜頭溫度監(jiān)測，并可根據(jù)需求設(shè)置不同的預(yù)警閾值和告警方式。

3) 無源無線測溫傳感器特點：

l 無電池

l 無半導(dǎo)體材料

l 無鉭電容器件

4) 系統(tǒng)參數(shù)：

溫度測量范圍：-55-150℃；

誤差： ±1℃；

頻率范圍：433MHz；

無線傳輸距離：2m；

通訊協(xié)議：Modbus RTU；

安裝方式：采用市場導(dǎo)熱zuihaode高溫導(dǎo)熱膠與被測面粘接，并在外部加高壓電纜頭專用絕緣自粘帶包裹，安裝后應(yīng)牢固可靠，不會發(fā)生脫落事故。

5) 現(xiàn)場案例圖片：

5、局放在線監(jiān)測系統(tǒng)

配置局放在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)局部放電，每面高壓柜配置1個監(jiān)測點安裝在開關(guān)柜的電纜室,可以實時監(jiān)控設(shè)備的放電情況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。

1) 系統(tǒng)工作原理：高壓開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)通過檢測伴隨局部放電而產(chǎn)生的電磁波輻射，系統(tǒng)掃描10~100MHz頻率范圍內(nèi)的電磁波輻射并自動確定現(xiàn)場局部放電的實際檢測頻率，隨后將檢測數(shù)據(jù)以局部放電脈沖簇計數(shù)方式顯示。系統(tǒng)所采用的傳感器為特高頻(UHF)傳感器，隨時檢測伴隨局部放電產(chǎn)生的電磁波輻射脈沖信號。由于高壓設(shè)備四周總是充斥著各類噪聲及干擾信號，而由于UHF特高頻傳感器單獨安裝于金屬開關(guān)柜內(nèi)，故僅對本開關(guān)柜內(nèi)的電氣局放故障作出相應(yīng)，而不會受相鄰開關(guān)柜內(nèi)信號及變電站現(xiàn)場其他相關(guān)信號的干擾，有效實現(xiàn)了對各個開關(guān)柜內(nèi)實際局放情況的連續(xù)監(jiān)測。系統(tǒng)中主機用于處理從UHF傳感器獲取的信號并將其數(shù)字化，而采用上位機進行局放信號的篩選、分析并完成局放脈沖數(shù)值記錄、監(jiān)測局放量發(fā)展狀況等功能。

2) 通訊方式：RS485總線。

3) 系統(tǒng)功能：

l 局放脈沖信號檢測、報警、計數(shù)

l 局放相位脈沖及幅值顯示

l 各相位脈沖數(shù)分布分析

l 自動噪聲水平檢測（需配噪音傳感器）

4) 系統(tǒng)參數(shù)：

l 檢測帶寬 10MHz-100MHz

l 靈敏度    5PC

l 檢測通道 4通道

l 天線原理 特高頻UHF天線

l 匹配阻抗 50歐姆

l 連接電纜 同軸電纜

l 使用壽命 ≥30年

5) 現(xiàn)場案例圖片：

6、智能照明控制系統(tǒng)

完善某10KV配電房內(nèi)照明系統(tǒng)，并接入配電房內(nèi)照明開關(guān)，實現(xiàn)自動和遠程控制配電房內(nèi)照明，并可消防煙霧、明火探測、圖像監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，當(dāng)出現(xiàn)消防、煙霧報警時，自動開啟照明，同時聯(lián)動視頻系統(tǒng)進行錄像；并在上步大塘街10KV配電房內(nèi)配置應(yīng)急照明。

7、智能消防監(jiān)控系統(tǒng)

配置明火探測器及煙霧探測器，用于監(jiān)測上步大塘街配電房內(nèi)消防狀態(tài)，當(dāng)采集到火災(zāi)報警信號時，智能監(jiān)測主機把信號上傳至系統(tǒng)監(jiān)控軟件，并聯(lián)動視頻系統(tǒng)進行錄像。

8、智能巡檢機器人

巡檢機器人是可長距離水平直線移動、可升降、無拖纜的智能軌道智能小車掛載系統(tǒng)，它可以搭載紅外熱像儀、可見光高清攝像機、氣體檢測儀、溫濕度傳感器、局放監(jiān)測傳感器、交互式實時對講平臺、聲光報警器、超聲停障系統(tǒng)等。巡檢系統(tǒng)平臺選用智能感知軌道巡檢機器人作為視頻監(jiān)控的采集設(shè)備，機器人通過網(wǎng)絡(luò)傳輸出音頻視頻及狀態(tài)信息，通過系統(tǒng)平臺管理所有機器人，可以手工控制機器人巡檢，也可以設(shè)定巡檢路線實現(xiàn)自動巡檢，同時還可以通過平臺聯(lián)動門禁和各種電控設(shè)備開關(guān)動作，通過后臺視頻分析和識別軟件實現(xiàn)人臉識別、開關(guān)狀態(tài)、儀表顯示進行識別和工作人員跟蹤指揮等功能。

l 日常巡檢

l 環(huán)境監(jiān)測

l 一次設(shè)備監(jiān)測

9、智能工器具柜

配置一套完善的工器具柜，讓巡檢員在發(fā)現(xiàn)問題時能夠立刻搶修消除安全隱患。

10、智能綜合在線監(jiān)控主站系統(tǒng)

在當(dāng)?shù)厥校▍^(qū)）局監(jiān)控中心配置1套智能綜合在線監(jiān)控主站系統(tǒng)，主要包括硬件平臺和軟件平臺，硬件平臺包括網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、服務(wù)器、短信報警模塊等，服務(wù)器是整個系統(tǒng)的核心，基本任務(wù)是數(shù)據(jù)的維護和數(shù)據(jù)的處理。軟件平臺主要功能包括集中采集、管理各個站端系統(tǒng)，平面顯示各站端實時情況，包括主接線、設(shè)備工況、實時檢測數(shù)據(jù)曲線與歷史數(shù)據(jù)曲線等界面，直觀的描述現(xiàn)場環(huán)境狀態(tài)。

l 平臺可采集多點配電房環(huán)境數(shù)據(jù)集中展示

l 可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢

l 具備各配電房動力設(shè)備的遠程遙控

l 擁有自定義報表平臺，可方面用戶構(gòu)建需要的報表數(shù)據(jù)

l 平臺具備組態(tài)系統(tǒng)功能，可任意接入其他廠家設(shè)備

l 平臺可實現(xiàn)瀏覽器遠程查看系統(tǒng)，方便用戶

11、系統(tǒng)功能聯(lián)動說明

（1）系統(tǒng)布防撤防與門禁聯(lián)動功能

   1）門禁卡合法權(quán)限開門系統(tǒng)告警自動撤防。

   2）機械鑰匙或者其他非法開門系統(tǒng)不撤防并與告警燈聯(lián)動并在后臺顯示告警信息。

（2）紅外與布防撤防聯(lián)動

   1）布防紅外正常工作，觸發(fā)紅外時與告警燈聯(lián)動并在后臺顯示告警信息。

   2）撤防紅外失效，不與告警燈聯(lián)動，但后臺顯示有人進入。

（3）照明風(fēng)機與門禁聯(lián)動

   1）開門立刻自動打開照明，自動打開風(fēng)機。

   2）關(guān)門(所有門關(guān)閉)后立刻關(guān)閉照明，關(guān)閉風(fēng)機。

（4）風(fēng)機定時啟動。

   1）風(fēng)機每48小時自動開啟一次（開啟時間可配置）運行5分鐘后自動關(guān)閉。

（5）告警燈與煙感聯(lián)動

   1）煙霧報警，自動啟動告警燈并在后臺顯示告警信息。

   2）撤防后立刻關(guān)閉告警燈。

（6）告警燈與明火聯(lián)動

   1）明火報警，自動啟動告警燈并在后臺顯示告警信息。

   2）撤防后立刻關(guān)閉告警燈。

（7）溫濕度與空調(diào)聯(lián)動

   1）濕度超過70%(數(shù)值可配)，自動打開空調(diào)除濕功能。

   2）濕度低于70%(數(shù)值可配)，自動關(guān)閉空調(diào)除濕功能。

   3）溫度高于35℃（數(shù)值可配），自動打開空調(diào)制冷功能。

   4）溫度低于35℃（數(shù)值可配），自動關(guān)閉空調(diào)制冷功能。

（8）SF6、氧氣、臭氧與風(fēng)機聯(lián)動

   1）當(dāng)SF6、氧氣、臭氧超過設(shè)定的標準值(標準值可配)風(fēng)機自動啟動；當(dāng)SF6、氧氣、臭氧低于設(shè)定的標準值(標準值可配)風(fēng)機自動關(guān)閉并在后臺顯示聯(lián)動信息。

（9）煙霧明火與消防設(shè)備聯(lián)動、視頻、后臺告警聯(lián)動

   1）當(dāng)煙霧、明火探測器探測到有煙霧或者明火情況，智能消防自動開啟進行滅火，同時進行視頻錄像，并在后臺顯示告警信息。

（10）視頻與門禁、紅外、煙感、明火聯(lián)動

   1）開門攝像球機轉(zhuǎn)到門禁位置開始攝像，關(guān)門后轉(zhuǎn)到默認位置。

   2）紅外報警視頻自動轉(zhuǎn)到探測器位置開始錄像，告警結(jié)束后轉(zhuǎn)到默認位置。

   3）煙感、明火告警攝像球機自動對全站進行錄像，告警結(jié)束后攝像球機自動轉(zhuǎn)到默認位置。

12、人工智能巡檢流程
（1） 后臺值班人員遠程巡檢內(nèi)容

1）確認后臺系統(tǒng)以及站端系統(tǒng)是否在線。

2）在后臺軟件中查看系統(tǒng)主頁面各配電房內(nèi)高壓柜局放、母排溫度、SF6氣體含量、O₂含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風(fēng)機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火等設(shè)備參數(shù)是否正常，有無告警信息，有無設(shè)備變位信息。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有告警時，記錄相關(guān)設(shè)備的告警時間，告警參數(shù)等并及時上報。

3）點擊實時信息查看配電房內(nèi)高壓柜局放、母排溫度、SF6氣體含量、O₂含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風(fēng)機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火等有無告警記錄、有無聯(lián)動記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有告警記錄時，記錄相關(guān)設(shè)備的告警時間，告警參數(shù)以及告警時間，聯(lián)動設(shè)備等。

4）視頻巡視內(nèi)容點擊攝像頭查看配電房視頻，觀察配電房運行設(shè)備有無異常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時調(diào)取視頻歷史記錄確認，并做好相關(guān)記錄且及時上報。

5）點擊參數(shù)配置查看相關(guān)參數(shù)是否設(shè)置正常，有無改動。如需改動須記錄改動參數(shù)以及改動時間改動，改動人員工號或名字。

 （2）站端巡檢流程

1）接到任務(wù)前，巡檢人員通過后臺軟件或者手機APP收到遠程電子工作票，并將操作時間、配電房名稱、具體位置、房內(nèi)高壓柜運行情況等發(fā)送到運維人員。

2）巡檢人員可通過后臺地圖軟件導(dǎo)航前往配電房。

3）巡檢人員持卡到達某配電房時智能語音提示器提示請刷卡，巡檢人員持卡開門，同時進行人臉識別，使用者作臉部表情的配合動作，符合開門條件后，才可開門進入；系統(tǒng)監(jiān)測到合法開門自動撤防。

4)開門后風(fēng)機、燈光、百頁窗自動開啟，非法入侵告警自動關(guān)閉。

5）運維人員進入配電房，后臺監(jiān)控人員進行遠程監(jiān)督；運維人員收到設(shè)備開合閘狀態(tài)提示，帶電語音提示，環(huán)境相關(guān)參數(shù)提示。

6)巡檢進入配電房后先查看站端主機是否在線，查看配電房內(nèi)高壓柜局放數(shù)據(jù)，檢查屏幕是否正常顯示，按鍵或觸摸屏是否能正常工作。當(dāng)發(fā)現(xiàn)站端主機出現(xiàn)異常時做好相關(guān)數(shù)據(jù)記錄并及時上報。

7)在環(huán)境主機上點擊查看實時數(shù)據(jù)，查看母排溫度、SF6氣體含量、O2含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風(fēng)機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火，等設(shè)備參數(shù)是否正常、有無告警信息，有無設(shè)備聯(lián)動。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有告警時，記錄相關(guān)設(shè)備的告警時間，告警參數(shù)等并及時上報。

8)點擊歷史數(shù)據(jù)查看主變超溫、開關(guān)柜及母排無線溫度、SF6氣體含量、O2含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風(fēng)機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火等有無告警記錄，有無聯(lián)動記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有告警記錄時，記錄相關(guān)設(shè)備的告警時間、告警參數(shù)以及告警時間、聯(lián)動設(shè)備等。

9)點擊定值設(shè)置查看相關(guān)參數(shù)是否設(shè)置正常。如需改動須記錄改動參數(shù)以及改動時間，改動人員工號或名字。

備注：圖2為站端系統(tǒng)主頁的相關(guān)參數(shù)顯示。

10）站端設(shè)備巡檢完畢且無異常后，現(xiàn)場運維人員高壓設(shè)備操作通過手機APP點擊操作開始，并于后臺調(diào)度人員語音溝通，后臺下達操作指令后現(xiàn)場運維人員與后臺監(jiān)控人員復(fù)誦操作步驟一一操作。

11）巡檢結(jié)束后巡檢人員離開時語音提示“請關(guān)門"，關(guān)門后風(fēng)機、燈光、百頁窗自動關(guān)閉。非法入侵告警自動開啟，恢復(fù)到值班狀態(tài)，并且系統(tǒng)自動生成電子表單，如實記錄操作做過程以及操作時間。

五、改造前后效果對比

1、某智能化站整體改造效果

2、

安裝智能巡檢機器人