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配電房綜合環境監控系統

  配電房綜合環境監控系統采用Tip3000核心技術平台和HT500系列智能監控終端,實現了變壓器運行監控、一次設備監控、配電監控、環境監控、安防監控、采暖通風、燈光控制等功能,并可以通過增加設備擴展火災報警、圖像監控等功能。

  供電公司變電站由于數量較多、分布較廣等原因,具有分散、地理環境情況變化多端、覆蓋面廣、用戶衆多,容易受用戶增容和城市建設影響等特點。變電站的監控對配電自動化管理、線損分析、負荷預測、電力需求管理具有重大意義。

  傳統的解決方案就是分别安裝安防系統、環境監控系統、變壓器監控系統等,但是這些系統具有如下問題:

  1、各系統之間獨立運行,形成監控“孤島”現象,無法有效的進行管理,也達不到安全管理的效果。

  2、多系統并存不但增加了投資成本,後期的維護成本也大大增加,并且多個廠家的設備同時運行,也會産生扯皮現場,浪費供電公司的時間和精力。

  電科恒钛根據配電房實際情況,結合多年的變電站和配電房的運行管理的經驗,采用Tip3000核心技術平台和HT500系列智能監控終端,實現了變壓器運行監控、一次設備監控、配電監控、環境監控、安防監控、采暖通風、燈光控制等功能,并可以通過增加設備擴展火災報警、圖像監控等功能。

  開閉所綜合環境監控系統以有線或者無線通信為核心,完成站端變壓器、配電、一次設備、環境監測、門禁控制、防盜報警、采暖通風、燈光控制等數據的采集和監控,并将以上信息遠傳到監控中心。

  系統采用分層、分區的分布式結構,分為站端控制主機和軟件系統兩部分。軟件系統可以分為省、市以及集控站三級中心。

  系統把變壓器、配電、環境、火災消防、防盜報警、門禁等所有監控量在監控系統主界面上進行一體化顯示和控制。系統監控提供電子地圖監控和圖表監控兩種監控模式,電子地圖可以實現地區内的分級分層顯示。

  終端設備能夠脫機運行,在網絡斷線、服務器故障等情況下站端設備依然能夠實現正常運行、刷卡開門、聯動報警、設備聯動控制以及記錄存儲等。

  系統可以設置系統内的各子系統之間進行聯動;還可以通過硬件和軟件的方式和變電站綜合自動化系統進行聯動,應能實現用戶自定義的設備聯動,包括現場設備操作聯動視頻、綜合自動化系統告警聯動門禁視頻等。并可以根據配電房現場需求,完成自動的閉環控制和告警。

  (1)可靠性原則。本監控系統從設計理念到系統架構,再到産品選型,都秉承系統可靠性原則。在系統故障或事故造成中斷後,能确保數據的準确性、完整性和一緻性,并具備迅速恢複的功能。

  (2)安全性原則。本監控綜合考慮設備安全、網絡安全和數據安全。在前端采用完善的安全措施以保障前端設備的物理安全和應用安全,采取可靠手段杜絕對前端設備的非法訪問、入侵或攻擊行為。數據采取前端分布存儲、監控中心集中存儲管理相結合的方式,對數據的訪問采用嚴格的用戶權限控制,并做好異常快速應急響應和日志記錄。

  (3)先進性原則。本監控系統采用當今先進的技術和設備,一方面能反映系統所具有的先進水平,另一方面使系統具有強大的發展潛力。

  (4)擴展性原則。本監控系統充分考慮了擴展性,采用了标準化、模塊化設計,從而确保了系統之間的透明性和互通互聯,并充分考慮與其它系統的連接,使系統具有更新、擴充和升級的功能。

  (5)标準化原則。本監控系統設計時嚴格遵循相關技術的國際、國家和行業标準,設計中采用的産品都是标準化、具良好開放性的,并遵循國際上通行的協議,以利于日後使用和維護。

  (6)便于維護原則。本監控統操作簡單、維護方便,能夠方便地進行各種日常維護工作及系統的配置、升級、自檢、恢複等。

  根據《變電站管理制度》、《變電站操作規程》以及《電力安全生産條例》等文件精神,結合我公司實際應用案例,采用分布式和模塊化架構,系統分為站端設備和軟件系統兩部分。

  站端設備以HT502站端監控主機為核心,本主機為2U架構(如果控制量較少1U架構也可滿足),能夠接入溫濕度等環境傳感器,對射/紅外等安防設備、一路門禁、8-24路燈光/空調以及風機的控制等功能。并可以通過擴展實現圖像抓拍、SF6洩露報警、消防報警等功能。

  HT502采用TCP/IP有線方式或者GPRS/CDMA等無線方式和中心進行聯網。

  根據《智能變電站技術導則》(Q/GDW_383-2009)、《110kV~220kV智能變電站設計規範》(Q/GDW_393-2009)、《330kV~750kV智能變電站設計規範》(Q/GDW_394-2009)等文件精神,結合我公司實際應用案例,采用分布式和模塊化架構,把變電站智能輔助控制系統系統分為三級中心、六大功能模塊、十大功能子系統。

  三級中心為省、市和集控站三級中心,或者市調、集控站和變電站三級中心,根據不同的實際情況進行配置和管理。

  開閉所綜合環境監控系統(以下簡稱“系統”)為分層、分區的分布式結構,按變電站綜合監控地區級主站系統、地區級主站、集控站、端系統三級構建,如下圖所示。

  1、 已有以太網的配電房:每個配電房主機需要一個RJ45網口和一個IP地址即可。

  2、 僅有2M光纖接口:配置一台2M--以太網橋,通過光電轉換,提供以太網接口。

  1) 就近租用電信運營商的以太網或者光纖:适合于小區内運營商網絡連接較為方便的地方。

  2) 租用電信運營商的無線網絡:采用GPRS或者CDMA方式,可以使用公網或者組成APN專網。本方案需要向運營商繳納網絡使用費用。

  3) 布置專用的微波通信網:在配電房和區域中心例如就近的變電站,分别配置布置微波裝置,通過轉換出來的以太網進行傳輸。本方案在城市内傳輸距離、可靠性都有很大的問題,主要應用在無較高建築物遮擋的空曠區域内。

  (1) 通過關口表采集變壓器的三相電壓、三相電流、三相功率(負荷)、三相無功功率、三相不平衡電流、功率因數、諧波以及電量等參數,來進行預警并分析故障信息。關口表指變壓器總表,主要是智能電表,一般都遵循國家電網的智能電表的技術規範。

  (2) 通過溫控器采集并監控變壓器鐵芯溫度,并且可以聯動風機。當溫度高于設定值(此設定值和變壓器相關,需要參考變壓器說明書的溫升數據)時自動啟動風機,溫度降下來之後自動停止風機,不但可以對變壓器溫度進行有效預警,并能夠提高風機的壽命。

  變壓器鐵芯溫度的測量,主要是利用預先埋設測溫元件來測量。如果變壓器不是密封的,比如幹式變壓器。可以把溫度探頭安置在鐵芯表面,測鐵芯表面溫度。對于沒有預埋探頭,并且是密封的變壓器 (比如常用的S11系列油浸式變壓器)暫時沒有什麼好辦法。即便使用紅外儀器也隻能測外殼表面的溫度。

  (3) 風機運行狀态監控功能:通過PT/CT傳感器,能夠監控到風機的運行狀态,防止風機長時間運行、堵轉等異常情況發生。而且可以判斷風機是否能夠正常工作,例如當啟動風機後,但是風機并沒有運行,可以認定風機損壞,需要到現場觀看。風機狀态的好壞一定能夠能夠保障變壓器的壽命。

  (4) 通過數學建模分析采集的各項參數,監測變壓器的健康狀況。并上傳到配電主站,為主站建立變壓器運行狀态監測、變壓器故障早期判斷及變壓器失效模型提供有力數據基礎。

  5.2一次設備在線) 采用溫度傳感器,實現電纜頭、刀閘等危險點的溫度在線實時監測;(可以采用zigbee通信方式的無線) 電纜頭溫度在線監測采用間接測溫方案,通過測量電纜頭外部絕緣層溫度依據預先由試驗測定的環境溫度修正值,得出銅芯導體發熱溫度的近似值;

  (3) 開關分合閘次數在線監測。通過将開關分合閘輔助接點接入,開關每次分合閘動作,終端設備自動統計開關動作次數,并上傳到配電主站;

  (4) 一次設備監測終端盡少與一次設備有直接線路聯系,避免引入新的故障點和安全隐患。

  (1) 通過智能接口,對無功補償系統的數據進行在線監視(如需要實現智能無功補償的監測,必須配置無功補償裝置);

  (3) 實時顯示電網功率因數、電壓、電流、有功 / 無功功率、電壓總諧波畸變率、電容器投切狀态和故障警示;

  (6) 當電網出現故障或某個參數超限時,報警指示點亮閃爍,提示相應的故障信息。

  通過對被測環境的溫度、濕度進行實時精密監控,通過加熱器、風扇的智能控制,使環境溫度、濕度指标符合工作要求,并可以有效地防止凝露産生。主要應用于開關櫃、室外端子箱、配電箱等場所。主要實現方案如下:

  實時監測被測環境溫濕度的變化情況。當濕度達到一定程度或者溫度變化劇增,有産生凝露的可能時,控制器驅動加熱器和風機工作,破壞産生凝露的條件,當産生凝露的條件消失後,加熱器自動斷開,控制器又恢複到監測狀态。

  實現方案有兩種:第一種是采用獨立型防凝露控制器,系統不聯網監控;第二種方案采用輔助主機的智能接口,進行溫濕度監測和加熱器、風機的控制,能夠進行聯網監控。

  環境監控子系統通過采集和傳輸技術的應用,可以實時監測某些重要場所和設備的工作環境(如:溫度、濕度、漏水、水位、煙霧、明火等等);當工作環境出現異常時,可及時顯示、報警,并可通過網絡将數據上傳至市級和省級調度中心。

  1、 環境數據采集和處理功能:環境溫度、環境濕度、電纜溝進水、水位深度、風速、煙霧信号、明火信号等;

  2、 環境參量超标自動告警及自動排障功能:在監控中心對環境參量超過預設值時發出視聽告警,在平台的圖形展示界面或者電子地圖界面上閃爍顯示,以及通過語音、短信方式自動通知值班維護人員,并自動将排障資料打印/存檔。

  3、 警情管控功能:在出現警情時可以按照設置,手動或者自動的控制報警音箱、聲光一體化警示燈、通道門體、風機以及水泵等運行,進行防護和降低危害;

  4、 故障定位及管理功能:根據設置,可對故障發生點在電子地圖上進行定位及管理。

  5、 鍊路檢測功能,系統通過心跳監測設置,可以實時監控下位機設備以及通信線路,自動診斷設備及鍊路故障,并實時顯示在界面上。

  手動控制功能:可以通過電腦,在監控中心遠程控制控制空調開機、關機、升溫、降溫等,并能夠直接調整空調的溫度值。智能空調控制器能夠自動适應600多種空調型号,避免了市場上的學習型空調控制器逐一學習和調試編碼的麻煩(例如溫度控制範圍在18-28度,則至少學習【28-18】*2=20次,而且如果一次學習失敗就要重來。并且學習結束後需要重新調試至少20次,非常麻煩而且容易出現錯誤)。

  直接遠程控制風機的開啟和關閉,也可以設置風機的定時開啟和關閉,每台風機每天最多可設置五個自動時間段。

  自動控制功能:通過設置溫濕度上下限以及室内室外溫度差,自動控制空調的關閉、開啟以及風機的關閉和開啟功能。

  2、 報警自動控制:根據設定的條件,對紅外探測器、周界報警以及電子圍欄産生的報警信号,自動打開燈光。

  3、 燈光信号的布撤防時間組靈活控制(針對統一映射的周界、電子圍欄等觸警聯動燈光,可設定聯動時間區段,控制白天觸警不聯動,減少資源消耗,起到節能效果)。

  三、 排水控制:通過監測關鍵地點的水位和傳感控制,實現排水系統自動或遠方控制。

  門禁系統是指基于現代電子與信息技術,在配電所的出入口安裝自動識别系統,通過對人(或物)的進出實施放行、拒絕、記錄等操作的智能化管理系統。它是利用非接觸式智能卡或指紋代替傳統的人工查驗證件放行、用鑰匙開門的落後方式,系統自動識别智能卡上的身份信息和門禁權限信息,持卡人隻有在規定的時間和在有權限的門禁點刷卡後,門禁點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号。

  由于門禁權限可以随時更改,因此,無論人員怎樣變化和流動,都可及時更新門禁權限,不存在鑰匙開門方式時的盜用風險。同時,門禁出入記錄被及時保存,可以為調查安全事件提供直接依據。

  HT502站端監控主機包含一路門禁,直接接入讀卡器、電鎖、按鈕即可實現門禁功能。

  2) 支持26個可編程日期,每個時間組包括5個時間段,每個時間段的起始值任意定義。

  5) 系統提供設備或網絡故障報警、非法闖入報警、門開超時報警、非法刷卡報警以及脅迫報警等。所有的報警都會在總控制電腦上實時顯示紅色閃動記錄,驅動計算機音箱提醒管理者注意,并且和監控等系統進行聯動。

  12) 系統具備考勤、密碼開門、IC卡開門、出門按鈕開門、鎖開超時告警、開門超時告警、斷線告警、非法開門告警以及脅迫告警等多種記錄。

  防盜報警系統通過靈活配置,實時反映探測器的布、設防、報警及各種狀态,對報警信息進行及時提示。在設定的布防時間内,實行入侵監控。并且報警系統可以同時聯動該區域的照明系統、閉路電視監控以及門禁等系統 。

  系統可以接入震動、紅外探測、設備位移(針對變壓器、空調外機等設備)等各類報警探測器,出現警情時及時傳送到管理中心/值班維護人員,實時掌握變電站狀況。

  可以燈光系統進行聯動,并進行圖像抓拍。如出現入侵現象,驅動報警器報警,及時打開探照燈進行威懾。如果安裝視頻系統可以啟動圖像抓拍。

  視頻監控子系統分為兩種方案,第一種在沒有以太網的配電房,可以采用串口攝像頭,平常不錄像,當出現報警等情況時進行聯動抓拍,抓拍的圖片可以傳送至中心平台上。第二種方案是有以太網的配電網,完全可以采用數字監控系統,實現專業監控功能。

  (2) 支持幀率、碼流、分辨率可通過軟件操作界面進行參數設定,也可按預先設置的方案自動調整;

  (3) 報警聯動拍照功能:支持開閉所/配電房事故報警、消防報警、防盜報警、防火報警、電力設備水浸報警、門禁報警、非法闖入及畫面異動報警等多種報警類别聯動拍照上傳功能;當發生報警時,能聯動相關設備,如啟動警笛等,相關設備啟動後,在設定的時間内自動關閉;報警發生後,開閉所/配電房安防攝像頭向客戶端和監控中心發送報警信息,并同時啟動拍照功能;

  (4) 可設定非法闖入應用:設定監控範圍,當有可疑人物闖入時,聯動報警、拍照等并向主站告警;

  專業級視頻監控系統基于數字硬盤錄象機硬件設備,并以網絡視頻集中監控系統管理軟件為核心,執行強大的系統功能。

  1) 實時監控、分布監控,報警時的刷卡人員姓名、環境數據字符疊加等功能。

  2) 以按照地區-區域監控中心-監控區域-攝像機(可為多個攝像機,按監控目标分為一主多輔)樹形方式展開選擇所需監控的視頻,可實時監視本地區所有視頻信息,可實時監視同一區域多路(1、4、9、16)實時視頻并實現一機同屏同時監視;可同時監視一次設備的多角度視頻;

  4) 可在以電子地圖承載的平面布置圖或一次設備連接示意圖點擊一次設備同時監視一次設備的多個攝像機的多角度實時視頻(簡稱多角度視頻);

  7) 具備視頻自動複位功能,即可對攝像機設定默認監視位置,正常狀态下攝像機保持默認位置;在控制完成後設定的時間段内恢複默認監視位置;

  8) 具備視頻自動巡視功能,對系統的監控點進行視頻巡檢,參與輪巡的對象可以任意設定,包括不同視頻、同一不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等,輪巡間隔時間可設置,完成輪巡任務的攝像機可自動複位;

  9) 可對任意視頻進行手動錄像,對任一幀實時視頻以 JPEG、JPG或 BMP的圖片進行抓拍和存放。

  1) 遠程設置前端系統錄像規則,實現前端系統的手動錄像、定時錄像、告警觸發錄像、畫面異動檢測錄像等;

  2) 具備集中存儲功能,實現将嚴重告警時的視頻和事故視頻集中存儲到地區級主站 IP SAN中,采用以秒為單位的視頻流方式存儲策略;

  4) 以人機界面方式統一管理本地和曆史視頻和圖片,可按告警事件、時間段、攝像機、存儲位置等組合條件檢索;可從站端系統上傳任意一段曆史錄像,删除本地和各曆史視頻;

  5) 遠程回放任一攝像機的曆史視頻(時間可選)、告警錄像和本地錄像;回放方式有逐幀、慢放、常速、快速、進度條拖放等方式;

  1) 具備對視頻流、站端錄像、控制信息、告警信息、語音對講流等數據的轉發;

  7) 可進行前端的布防/撤防控制,布防/撤防可按照可事先制定的策略由系統自動進行,也可以通過平面布置圖進行布防或者撤防控制;

  8) 控制按照用戶優先級劃分,優先級高的用戶可無條件獲得低優先級用戶的控制權,同級别用戶根據時間優先的原則獲得控制權;

  1) 視頻遮擋:當有人或物體移動到攝像頭附近并引起遮擋時,系統會自動做出處理,按已經設定好的靈敏度,布防撤防響應時間,遮擋報警區域等規則,觸發聯動報警輸出,聲音告警,報警上傳中心.。

  2) 視頻遮蓋:在監控過程中為保護他人的隐私合法權益,可将視頻監控範圍内不需要或禁止觀看到的區域設置成隐私區域用遮擋區塊進行遮蔽。

  3) 視頻丢失或異常:在監控過程中無可避免會出現視頻丢失或異常的情況,當出現上述情況時,按已經設定好的報警處理方式,觸發報警輸出,聲音告警,報警上傳中心。

  4) 前端設備異常告警:當前端設備出現硬盤滿,硬盤出錯,網線斷,IP地址沖突,非法訪問,視頻輸入輸出視頻格式不匹配問題時,系統會自動做出處理,按已經設定好的報價處理方式,聯動聲音報警,報警上傳中心,聯動報警輸出。

  5) 所有告警信息均在告警窗實時顯示,顯示内容包括日期時間、地區及廠站名、關聯的一次設備或監控設備、告警内容及其它信息;不同級别的告警信息分色顯示,其色可設置;可按分層分區分類選擇顯示,以卡片方式分類提示和選擇;

  6) 實現告警聯動,可根據告警信号位置切換指定攝像機視頻,操作指定設備(照明等),并自動錄像(錄像時間可設定);

  8) 應提供靈活的告警信息過濾和分類手段,對不同區域、用戶和工作站設置相應的過濾條件和分類方法;

  9) 具備告警信息的管理員、監控員确認功能;應按權限和區域确認,不同區域的事件及告警确認和處理相對獨立;

  10) 所有告警信息及确認信息(包括确認時間、确認節點、确認用戶等)應自動保存,可打印輸出;

  實現視頻識别、邊界告警(包括視頻丢失、警戒線、警戒區、入侵檢測等)等功能,并實現相應告警聯動。

  1) 智能視頻分析:穿越警戒面、進入區域、離開區域、區域入侵、物品拿取放置、徘徊、人員聚集、非法停車、快速移動。(需要配置視頻分析專用DVR);

  2) 在線) 依據聯動信息,啟動錄像,并具有預錄像功能,預錄時間可設置;

  說明:本子系統支持海康、大華等主流硬盤錄像機和數字搞清攝像機系列産品。因此産品不再另外介紹。

  1、 消防聯動:中心站及子站的消防聯動系統,控制器接入消防系統信号,一旦有警情發生,系統可以聯動圖像監控系統,并發送報警信号給中心管理系統,同時,可以根據需要自動打開相應的門鎖。

  2、 告警短信語音聯動配置:支持配置各類型告警點報警時的短信提示、語音播報、聲光警示以及現場廣播威懾等。

  3、 聯動抓拍錄像及查詢功能:可以根據抓拍類型、記錄類型、聯動類型、觸警條件、抓拍區域以及時間等各種條件,對抓拍錄像進行查詢。抓拍錄像實時存儲在中心服務器上,可避免前端被破壞而造成的錄像丢失。

  所有的門禁讀卡器都可以作為巡視讀卡點使用,門禁控制器能記錄刷卡信息,連PC後數據下載到電腦上保存。電腦上的巡視軟件可以根據這些讀卡數據按部門、個人、日期統計各種巡視報表,方便快捷。任意的讀卡門禁點都可以設成巡視點,即方便實用,又經濟省錢。可以在已使用門禁系統的基礎上,不用增加硬件成本,而隻需增加一套巡視軟件就能實現巡視計算機管理功能,避免了類似于打卡鐘等巡視設施帶來的人工處理的大量工作量,節約了勞動力資源,更提高了電站管理效率。

  利用門禁系統現有設備和網絡,對電站工作人員對無人職守的變電站進行巡查管理和監督。

  結合對施工單位工作票管理制度,實現定時、定點、定位、定人以及遠程授權操作管理,可以有效的防止無授權人員進入非工作站、非授權作業區,避免複制開門鑰匙和領取鑰匙者随意進入變電站的安全隐患。



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