• 概述

    2021年7月，河南大雨連遭襲擊引發(fā)社會強烈關注，其中暴雨導致的城市內澇和各項城市功能癱瘓、人員傷亡給全國各省市都敲響了警鐘。常州市排水在全國都處于地位，為保障常州市城市排水及相關正常進行，防患于未然，相關部門針對泵站無人值守系統(tǒng)項目硬件設備及相關服務提出項目需求。

泵站系統(tǒng)作為市政城市排水及污水處理系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，和城市生產生活息息相關，有著極其重要的作用。泵站無人值守系統(tǒng)是傳統(tǒng)工業(yè)技術與物聯(lián)網技術深度融合產生的一種新型電力網絡運行形態(tài)，通過賦予泵站電網設備靈敏、準確的感知能力及設備間互聯(lián)、互通、互操作功能，構建基于軟件定義的高度靈活和分布式智能協(xié)作的配電網絡體系，實現(xiàn)對配電網的全面感知、數據融合和智能應用，滿足泵站電網精益化管理需求，支撐能源互聯(lián)網快速發(fā)展。

如何提高泵站無人值守的供電可靠性和供電質量，是保障人民安居樂業(yè)、經濟發(fā)展、生活穩(wěn)定的重要前提。但隨著配網設備設置的投入逐步增大，近幾年針對配變場所的事故時有發(fā)生，如：因設備用電過負荷易過熱引發(fā)火災，一次設備內部絕緣異常放電，現(xiàn)場監(jiān)控未全面覆蓋導致設備失盜，設備狀態(tài)無實時監(jiān)測預警系統(tǒng)造成設備故障停運等等。綜上，如何實現(xiàn)配變站所智能監(jiān)控就成為了配電生產管理的重心。而綜合輔助系統(tǒng)的投運，能夠感知配網運行環(huán)境，為可靠供電保駕護航。

• 技術方案

泵站配電間智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)是集硬件、軟件、網絡于一體的大型聯(lián)網監(jiān)控體系，以能源職業(yè)渠道軟件為基地，完成多級聯(lián)網及跨區(qū)域監(jiān)控，在調控基地/運維基地即可對前端體系集中監(jiān)控、統(tǒng)一辦理，為智能電網保駕護航。

泵站配電間智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)全部選用高清、智能、物聯(lián)網、4G應用技術，在“標準化、一體化、智能化"規(guī)劃準則的指引下，選用標準化職業(yè)商品，完成了以下功用：

多元視頻監(jiān)控：支持高清視頻監(jiān)控、智能視頻監(jiān)控、移動視頻監(jiān)控，全部提高視頻質量和安防水平;

輔佐體系交融：完成視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、安防報警、門禁、智能操控等子體系的集成，各子體系依據預案進行聯(lián)動;

可視運轉辦理：可按需配置區(qū)域視頻巡視預案，一起可與DSCADA體系通訊，當進行倒閘操作或跳閘事故時，DSCADA發(fā)送“遙控"或“遙信"信號至視頻監(jiān)控體系，相關相應的攝像機預置位;

立體監(jiān)管形式：完成前端、區(qū)縣、地市三級筆直監(jiān)管，固定網絡選用C/S、B/S方法進行拜訪，移動網絡經過手持辦理終端(手機、平板等)進行監(jiān)管;

體系運維辦理：IT基礎設備辦理、視頻質量確診、帶寬優(yōu)化及操控、財物辦理、日志辦理、運維派單等。

• 設計依據

GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

GB50057-94 《建筑防雷設計規(guī)范》(2000 版)

GB50343-2004 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》

GB50062-92 《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》

GB50198-94 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

GB50217-2007 《電力工程電纜設計規(guī)范》

GB14050-93 《系統(tǒng)接地的型式及安裝技術要求》

GB2450-87 《電子設備雷擊保護條例》

GB/T18268-2000 《電設備電磁兼容性要求》

GB/T19271-2003 《雷電電磁脈沖防護》

GB/T17544-98 《軟件包質量要求和測試》

GB4208-93 《外殼防護等級》

GB/T5234 《工業(yè)控制計算機系統(tǒng)驗收規(guī)范》

GBJ131-90 《自動化儀表安裝工程質量檢驗評定標準》

GBJ63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》

 GBJ79-85 《工業(yè)企業(yè)通信接地設計規(guī)范》

 GB50093-2002 《自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》

• 系統(tǒng)架構及組成

智能管理系統(tǒng)采用三層架構，分為感知層、網絡層、應用層。感知層通過分布式環(huán)境檢測設備，完成對現(xiàn)場設備運行及環(huán)境狀態(tài)的采集；通信層主要作用是完成對來自現(xiàn)場檢測設備狀態(tài)參數及工作參數的網絡傳輸，將相關數據傳輸至上層信息管理層；或者是將來自上層信息管理層的遠程控制指令傳輸至各現(xiàn)場控制設備或者控制節(jié)點；應用層對感知層上傳的數據進行數據分析、存儲和展示遠程控制指令的下達，完成對設備的運行狀態(tài)和工作參數的實時監(jiān)測和遠程控制。如圖所示：

1、系統(tǒng)拓撲

2、系統(tǒng)說明

泵站無人值守系統(tǒng)主要分為兩大部分，站端監(jiān)控和后臺中心管理。

1）站端監(jiān)控包括各種探測傳感器、數據采集單元（智能環(huán)境綜合監(jiān)控裝置）、視屏圖像采集系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、綜合控制等幾個部分。

站端監(jiān)控安裝在各變配電室，實時監(jiān)測現(xiàn)場實際環(huán)境狀態(tài)及各項參數，如視頻、明火、煙霧、人員非法入浸、環(huán)境溫濕度、門禁、臭氧等氣體含量、開關柜母排溫度、開關柜內局放等。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)診斷結果輸出與執(zhí)行。如：現(xiàn)場溫濕度超標，系統(tǒng)通過數據診斷，診斷結果以開關控制信號形式傳輸給除濕機、風機、百頁窗等站端設施進行自動除濕、降溫作業(yè)。監(jiān)測數據與診斷執(zhí)行可通過通信網絡將現(xiàn)場各項監(jiān)測、執(zhí)行參數及狀態(tài)上傳到中心管理系統(tǒng)。

中心管理系統(tǒng)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、設備工況、實時檢測數據曲線與歷史數據曲線等界面，直觀的描述現(xiàn)場環(huán)境狀態(tài)等。

• 系統(tǒng)平臺功能

目前在排水管理處中心設有一套大華安防綜合平臺，平臺型號為 DH-DSS-H8900，該平臺負責管理和接入泵站視頻與泵站門禁。

• 監(jiān)測方案

在泵站內，“端"側廣泛部署配電設備狀態(tài)感知元件，除監(jiān)測電壓、電流、功率等傳統(tǒng)電氣量外，在開關站內、主變室、等典型場景，部署多種感知元件，監(jiān)測設備本體和環(huán)境關鍵狀態(tài)參量?！斑?側參照新型站所終端PLC控制柜的功能和實現(xiàn)方式，在項目區(qū)內部署新型智能端，實現(xiàn)關鍵狀態(tài)信息本地接入、邊緣計算和遠程通信。“管"側通信網絡方面，實現(xiàn)電力4G無線專網建設?！霸?側部署主站系統(tǒng)，實現(xiàn)設備狀態(tài)監(jiān)測、故障研判、故障定位等高級應用。

（1）PLC控制器設備，用于負責采集處理10kV配電站傳感器監(jiān)測數據及站內安防、視頻、門禁數據，并同步將監(jiān)測數據遠傳給智能綜合監(jiān)控平臺；安裝方式：立柜式。

   PLC控制柜

主要參數及功能：壁掛式安裝；功能一體化設計，具有豐富的開入開出接口和聯(lián)動邏輯判斷功能等。規(guī)約支持：MODBUS(TCP)、104等；硬件配置：6串口、2網口、8開入、8開出，通信模式支持485、網口等。

PLC控制柜形式根據現(xiàn)場具體要求定制。

（2）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；安裝方式：壁掛式安裝，均勻安裝于配電房內墻邊距離地面1.2米高位置。

（帶本地顯示/不帶本地顯示）

主要參數及功能：工作電源：12VDC；通訊方式：RS485；溫度測量范圍：-20--+120℃；濕度測量范圍：0-100%RH；傳感器設備帶本地顯示/不帶本地顯示任選。

（3）配置煙霧探測器，用于監(jiān)測消防消防火情狀態(tài)，當采集到火災報警信號時，智能監(jiān)測主機把信號上傳至系統(tǒng)監(jiān)控軟件，并可聯(lián)動視頻系統(tǒng)進行錄像。

 
 煙霧探測器

主要參數及功能：

煙霧探測器：工作電源：DC 9～24V ，煙霧靈敏度：1.06±.26%F T. 報警聲音：≥80dB ，常閉常開可選；

（4）配置變壓器溫控儀，實現(xiàn)干式變壓器各項繞組溫度、超溫報警及跳閘、冷卻風機啟動情況的監(jiān)測（已具備的采用現(xiàn)有協(xié)議接入方式）。

主要參數及功能：利用在干式變壓器三相繞組中三只高線性精度的 Pt100 鉑熱電阻來檢測及顯示變壓器繞組的溫升，具有相應的超高溫報警及超高溫跳閘控制輸出功能，能夠自動啟動冷卻風機對變壓器繞組進行強迫風冷，延長變壓器的使用壽命，保證變壓器安全運行。溫度測量范圍：0.0℃～200.0℃，傳感器型號：Pt100 ，通信方式：RS485。

（5）在配電站房重要節(jié)點安裝網絡電力儀表，在實時監(jiān)測電流、電壓、有功、無功、功率因數、正向有功電量、反向有功電量、正向無功電量、反向無功電量等信息的同時，可監(jiān)測電壓諧波、電流諧波，反映電能質量。

（6）配置智能門禁（智能門鎖）管理系統(tǒng)，用于管理人員進出，可以遠程進行開門操作，可自動識別智能卡上的身份信息和門禁權限信息，持卡人只有在規(guī)定的權限的門禁點刷卡后，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。

門禁卡        門禁控制器           電磁鎖              門狀態(tài)傳感器  

建設內容

   典型的門禁系統(tǒng)通常由門禁主機、讀卡器、出門按鈕、電鎖組成，通過網絡將獨立運行的門禁系統(tǒng)集成接入中心平臺，實現(xiàn)在變電站輔助監(jiān)控平臺上的管理及控制。

12. 實時顯示所有門的開關狀態(tài)，可手動/聯(lián)動控制任意門的開/關；

13. 實時記錄并顯示開關門、人員進出等信息；

14. 可聯(lián)動其他系統(tǒng)，實現(xiàn)智能布放，如視頻彈窗、燈光聯(lián)動、警笛報警、語音播報等。

結構圖

門禁管理子系統(tǒng)示意圖

點位部署及智能聯(lián)動

門禁管理子系統(tǒng)對配電室室內人員進出管控起著重要作用，且與其他子系統(tǒng)進行聯(lián)動，實現(xiàn)智能管控功能。

12. 門禁管理子系統(tǒng)通常安裝于主控樓、屏柜室、蓄電池室等重要區(qū)域，對其門的開關、人員進出起到了嚴格把控。

13. 變電站中，門禁主機通常安裝于屏柜內，若門禁控制器與電鎖、開門按鈕、讀卡器之間若超過100米（信號線以0.75mm2橫截面積為例），盡量將控制器就近安裝，以免距離過長，電鎖供電電壓過低，磁力不足。

14. 門禁讀卡器有刷卡、密碼、指紋等多種類型，當有人員在預案范圍時間內/外采取其中一種方式進行開門或強行開門時，系統(tǒng)可設置聯(lián)動聲光警笛及就近攝像機開啟視頻監(jiān)控，實現(xiàn)可視化智能管理。

15. 火災報警子系統(tǒng)告警至中心平臺時，門禁管理子系統(tǒng)可接收平臺預案命令，聯(lián)動控制電鎖的開與關。

（7）配置聲光報警器，用于現(xiàn)場告警聲光一體化警示。

主要參數及功能：工作電源：AC220V，光源形式：LED，功率：5W，音量：85dB以上。

（8）視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

建設內容

視頻監(jiān)控是現(xiàn)代最常見的且有效的安全防范措施，對電力設施的安全運行及資產保護具有重要作用，配電站房視頻安防監(jiān)控子系統(tǒng)主要有前端攝像機、視頻存儲單元、語音對講裝置等組成，實現(xiàn)整個配電室及泵站的實時視頻監(jiān)控、語音對講，以及對存儲的視音頻信息進行查詢回放。

12. 基本覆蓋監(jiān)控主控樓、設備區(qū)、周界、出入口區(qū)等重要且區(qū)域；

13. 同時能實現(xiàn)圖像存儲、歷史圖像查詢、云臺操作控制等功能；

14. 能夠實現(xiàn)穿越圍欄、徘徊檢測、遺留檢測、搬移檢測等智能分析功能；

15. 能夠與其他子系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)可視化報警。

16. 能夠擴展實現(xiàn)視頻質量診斷、智能巡檢等智能功能，對視頻質量問題及視頻巡檢情況迅速報警及處理，輸出報表。

結構圖

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)示意圖

點位部署及智能聯(lián)動

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)對監(jiān)視變電站的一次設備及二次設備等的運行狀態(tài)起著“看得見、看得清"的重要作用，且能與其他子系統(tǒng)實現(xiàn)智能聯(lián)動功能：

球機，選用防護等級IP66及以上的久創(chuàng)高清紅外球型攝像機，適用于室內外。

12. 室外通常安裝于泵站圍墻等重要區(qū)域，用于監(jiān)測設備運行情況及人員情況，同時，可配合安全警衛(wèi)子系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化安全防護；

13. 室內通常安裝于高壓室等重要區(qū)域，用于監(jiān)測設備運行情況及人員情況，同時，可配合門禁管理子系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化安全防護

14. 槍機，選用防護等級IP66及以上的久創(chuàng)高清紅外槍型攝像機，通常用于監(jiān)測大門口人員及車輛進出情況，可與聲光警笛聯(lián)動實現(xiàn)報警。

（9）安全警衛(wèi)子系統(tǒng)

建設內容

安全警衛(wèi)子系統(tǒng)，具有防盜、非法闖入等行為產生告警提示的作用，是現(xiàn)階段可靠性較高的物防手段，在一定程度上可以代替人員值守，減輕工作負擔的作用。系統(tǒng)由紅外雙鑒、紅外對射、電子圍欄、聲光警笛等周界報警裝置組成。

12. 基本覆蓋整個變電站周界及室內入口；

13. 實現(xiàn)對整個變電站的周界布防；

14. 能夠實現(xiàn)周界入侵時的實時報警；

15. 與其他子系統(tǒng)實現(xiàn)智能聯(lián)動，實現(xiàn)全面布防。

結構圖

安全警衛(wèi)子系統(tǒng)示意圖

點位部署及智能聯(lián)動

安全警衛(wèi)子系統(tǒng)對變電站防衛(wèi)起著重要作用，且可與其他子系統(tǒng)進行聯(lián)動，實現(xiàn)智能防衛(wèi)功能。

12. 紅外對射通常安裝于大門處，人員翻越大門時可觸發(fā)紅外對射報警，進而可聯(lián)動聲光警笛及就近的攝像機實現(xiàn)可視化智能告警；

13. 電子圍欄安裝于圍墻上，一方面起到威懾作用，另一方面，當有人員翻越圍墻碰觸電子圍欄時可生產高壓脈沖，進而聯(lián)動聲光警笛及就近的攝像機實現(xiàn)可視化智能告警。

14. 紅外雙鑒通常安裝于主控室、開關室等室內入口處，通過微波加被動紅外雙重識別技術，對入侵情況進行探測告警，同時可聯(lián)動聲光警笛及就近的攝像機實現(xiàn)可視化智能告警。

六、相關監(jiān)測案例