Tip3000变电站开闭所环境智能监控报警系统.docx

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Tip3000变电站开闭所环境智能监控报警系统

变电站开闭所环境智能监控报警系统

技

术

方

案

--基于Tip3000核心平台的智能环网柜、高压开关柜、保护开关、母线电缆无线测温、环境、有害气体以及腐蚀电缆气体、安防、消防火灾、灯光、风机、除湿机控制以及图像监控的变电站开闭所环境智能监控报警系

安徽电科恒钛智能科技有限公司2018.06

目录

1项目概述2

2系统概述3

3目标及依据4

4系统总体设计5

4.1系统总体架构5

4.2软件架构设计6

4.3网络拓扑设计7

5系统功能设计8

5.1视频监控8

5.2现场环境监控9

5.3远程控制10

5.4告警管理10

5.5门禁管理11

5.6统计功能11

5.7报表管理11

5.8Web浏览12

6方案概述12

6.1技术目标12

6.2实施范围13

6.3假定和约束15

7系统主要角色和用例15

1项目概述

供电公司变配电场所由于数量较多、分布较广等原因，具有分散、地理环境情况变化多端、覆盖面广、用户众多，容易受用户增容和城市建设影响等特点。

变配电场所的监控对配电自动化管理、线损分析、负荷预测、电力需求管理具有重大意义。

传统的解决方案就是分别安装环网柜、开关柜、变压器等监测设置，以及报警、视频以及环境监控等系统等，但是这些系统具有如下问题：

1）很多装置没有联网，只是在本地监测和控制；

2）各系统之间独立运行，无法有效的进行管理，达不到安全管理的效果。

3）目前变配电场所的巡视都是通过手工记录的方式进行，会出现代签、统计费时费力，无法做到实时监控和管理。

4）多系统并存不但增加了投资成本，后期的维护成本也大大增加，并且多个厂家的设备同时运行，也会产生扯皮现象，浪费业主的时间和精力。

同时将分散的巡视检查变为集中监控降低了人工成本，大幅度减少了值班人员的劳动强度，同时提高了防窃电预警能力，大幅度实现了节能减排和减员增效的社会效益。

电科恒钛根据变电站、开闭所实际情况，结合多年的变电站和开闭所的运行管理的经验，研发了变电站开闭所环境智能监控报警系统，系统是一种集成度与归一化程度较高，能够兼容并利用现有绝大部分设备，可以根据变电站的实际需要，能够满足从小开闭所到35KV至1000KV变电站、从改造站到新建站、从单站式到大规模集中联网等各种类型需求的智能远程一体化监控方案。

2系统概述

变电站开闭所环境智能监控报警系统是整套管理系统中的重要环节，它一般以低压网中的开闭所、环网柜、配电房、小区变等的环境温度、湿度及防盗为监测对象，使电力部门及时了解供电设备运行及环境状况，利用现代化的监控手段进行实时在线的检测及控制，实现了配电房各种监测数据的动态显示，进一步提升了配电房运行的能力，提高了配电网运行的可靠性。

变电站开闭所环境智能监控报警系统,在变电站（或者开闭所、配电房、小区变等需要监测的环境）中配置配变监控终端负责对环境温度、湿度、门禁及防盗等情况进行实时采集、分析、监控、处理，通过电力专网方式，实现对异常情况的及时上报。

在监控中心配置一台监控计算机，负责变电站（或者开闭所、配电房、小区变等需要监测的环境）的运行状态进行24小时数据监控、分析、处理；确保对外资料查询、故障管理等功能的安全性，并为未来移动办公、异地监督、其它管理系统互联等方式提供扩展。

监控计算机接入相关管理部门办公网络，提供友好的人机界面，使其在局域网上每个授权计算机均可浏览到所有监控数据、报警信息及故障状态，并对系统所采集到的数据进行处理、显示、存档和报表自动打印，即时显示事件记录和故障记录，并提供声光报警，提供示例数据统计表单，为系统的规划提供依据。

应用变电站开闭所环境智能监控报警系统后，无需现场操作，节省了人力、物力，提高了工作效率，对分散的配电房检查点实现实时采集数据，进行全面定性、定量的测试和维护，符合了目前电力系统变电站、开闭所无人值守化的发展趋势。

3目标及依据

通过实施变电站开闭所环境智能监控报警系统，管理人员可通过视频实时监控各个检查点的环境情况，在发生浸水、火灾、盗窃等异常情况时可弹出显示，并短信通知，联动报警，实现对分散的配电室实现全面的、有效的集中监控管理，使配电设备始终运行在一个良好的环境之中。

设计原则：

变电站开闭所环境智能监控报警系统的设计和开发遵循如下原则：

（1）遵循相应的国际、国家和行业标准

（2）硬软件平台架构的先进性、合理性、规范性、可移植性

（3）系统设计的分布式、模块化

（4）系统的可扩展性、开放性

（5）系统的安全性、可靠性、实用性

变电站开闭所是配网结构中的重要基础场所，变电站开闭所环境智能监控报警系统也是长期处于运行状态，系统的稳定性显得尤为重要。

因此：

Ø站端设备可以脱网独立运行；

Ø局部所故障不影响整个系统平台的正常工作。

Ø站端设备采用模块化结构，便于故障排除和替换；

Ø系统平台有具备处理同时发生的多个事件的能力。

4系统总体设计

4.1系统总体架构

根据《开闭所管理制度》、《开闭所操作规程》以及《电力安全生产条例》等文件精神，结合我公司实际应用案例，采用分布式和模块化架构，把变电站开闭所环境智能监控报警系统分为站端设备和软件系统两部分。

站端设备以HT500系列站端监控主机为核心，能够接入开关柜、环网柜、变压器传感器或智能设备，温湿度等环境传感器，在线式红外母线温度传感器，电缆无线测温设备，SF6和O2传感器，H2S传感器以及O3传感器。

对射/红外等安防设备、消防主机设备，一路门禁、8-24路灯光/空调以及风机的控制等功能。

并可以通过扩展实现图像抓拍、SF6泄露报警、消防报警等功能。

HT500监控主机采用TCP/IP有线方式或者3G（4G）/CDMA/GPRS等无线方式和中心进行联网。

4.2软件架构设计

根据国网相关文件精神，结合我公司实际应用案例，现把变电站开闭所环境智能监控报警系统分为三级中心。

一、三级中心

变电站开闭所环境智能监控报警系统（以下简称“系统”）为分层、分区的分布式结构，按系统地区级主站系统（以下简称“地区级主站”）、系统集控站级主站系统（以下简称“集控站级主站”）和系统站端系统（以下简称“站端系统”）三级构建，如下图所示。

说明：

目前实际使用情况一般采用市级中心和集控站两级监控模式。

4.3网络拓扑设计

目前，对于环网柜环境配变智能监控系统通常有以下几种传输方式：

1、已有以太网的开闭所：

每个开闭所主机需要一个RJ45网口和一个IP地址即可。

2、仅有2M光纤接口：

配置一台2M--以太网桥，通过光电转换，提供以太网接口。

3、没有以太网和光纤的开闭所：

可以选择如下两种方式：

1）就近租用电信运营商的以太网或者光纤：

适合于小区内运营商网络连接较为方便的地方。

2）租用电信运营商的无线网络：

采用3G、4G路由器接入的方式，可以使用公网或者组成VPN专网。

本方案需要向运营商缴纳网络使用费用和购买VPN服务器。

总之，通过各种技术手段，配备以太网为最优化和成本最低的传输方式。

5系统功能设计

站端监控系统以网络通信（IEC61850协议）为核心，完成站端视频、环境数据、安全警卫信息、人员出入信息、火灾报警信息的采集和监控，并将以上信息远传到监控调度中心。

通过和各监控子系统的通信，应能实现用户自定义的设备联动，包括现场设备操作联动、火灾消防、门禁、SF6监测、环境监测、报警等相关设备联动；并可以根据变电站现场需求，完成自动的闭环控制和报警，如自动启动/关闭空调、自动启动/关闭风机、自动启动/关闭排水系统等。

5.1视频监控

a）以树形方式展开选择所需监控的视频，可实时监视本地区所辖变电站视频信息，可实时监视同一变电站多路（1\4\9\16）实时视频并实现一机同屏同时监视；可同时实时监视多个变电站（1、4、9）的单路实时视频；可同时监视一次设备的多角度视频；

b）不同的区域巡检中心仅可监视其所辖变电站的视频；

c）可在以电子地图承载的变电站平面布置图或一次设备连接示意图点击一次设备同时监视一次设备的多个摄像机的多角度实时视频（简称多角度视频）；

d）可根据变电站平面布置图上布防、撤防、告警状态直接查看相关视频；

e）多台监控工作站及Web用户可同时监控任一变电站视频；

f）具备视频自动复位功能，即可对变电站的摄像机设定默认监视位置，正常状态下摄像机保持默认位置；在控制完成后设定的时间段内恢复默认监视位置；

g）具备视频自动巡视功能，对系统的监控点进行视频巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同变电站的视频、同一变电站的不同摄像机、同一摄像机的不同预置位等，轮巡间隔时间可设置，完成轮巡任务的摄像机可自动复位；

h）可对任意视频进行手动录像，对任一帧实时视频以JPEG、JPG或BMP的图片进行抓拍和存放。

5.2现场环境监控

a）对变电站现场温度、湿度、风速、SF6等环境数据进行采集和监测，对异常进行告警；

b）对现场烟雾、水浸、门禁等进行采集、监测及告警；

c）实时查阅环境信息的告警；

f）查看环境信息模拟量的实时趋势曲线和历史曲线；

e）各区域巡检中心根据信息分区及分流原则，各自进行所辖变电站的环境信息监控。

5.3远程控制

a）远程控制站端系统视频监控设备和环境监控设备，包括摄像机、灯光、门禁和空调等的控制；

b）对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深进行调整及控制；

c）对于有预置位的摄像机，能直接进行预置和操作；

d）对摄像机的控制操作完成后，释放控制权限的时间可设定；

e）设置和查询摄像机的预置位；

f）远程控制声光告警设备；

g）具备对前端任何一个门的开、关以及锁死等控制功能。

h）可进行变电站的布防/撤防控制，布防/撤防可按照可事先制定的策略由系统自动进行，也可以通过变电站平面布置图进行布防或者撤防控制；

i）可在视频画面上利用鼠标拖拽监控视频的方式控制摄像机的监控方位、视角，实现快速拉近、推远、定焦某个景物。

5.4告警管理

a）告警分为严重告警和一般告警两级，告警级别可设定；

b）所有告警信息均在告警窗实时显示，显示内容包括日期时间、地区及厂站名、关联的一次设备或监控设备、告警内容及其它信息；不同级别的告警信息分色显示，其色可设置；可按分层分区分类选择显示，以卡片方式分类提示和选择；

c）实现告警联动，可根据告警信号位置切换指定摄像机视频，操作指定设备（照明等），并自动录像（录像时间可设定）；

d）实现严重告警的自动手机短信告警功能；

i）按照时间、地点、告警类型组合方式综合查询历史告警信息。

5.5门禁管理

a）作为门控功能管理中心，统一管理所辖变电站的门禁系统，可按站方式监视及控制，对各变电站门禁控制单元的门禁编程、编辑电子地图、查看进出数据或有关事件；

b）可在各变电站平面布置图上监视和控制其门禁系统所有受控门，并可直接查看相应视频；对门禁进行控制时，相应视频应自动联动；

c）可对具备门禁应用的工作站授权。

5.6统计功能

a）环境信息模拟量最值、最值出现时间、平均值统计；

b）具备多时段的环境信息模拟量最值统计及存储；

c）地区主站可用率、各站端系统RPU可用率、摄像机可用率分类统计（可按各厂家、型号进行统计），可按月、季、年分别统计，并生成报表。

5.7报表管理

a）实时环境数据；

b）历史环境数据及统计计算结果；

c）各类统计考核数据。

5.8Web浏览

a）实现与地区级主站基本一致的所辖变电站视频和环境信息浏览功能；

b）具备与监控工作站基本一致的人机画面；

c）支持所有类型的网络浏览器；Web客户端程序及所需控件自动下载及升级；

d）历史视频的播放；

e）历史环境数据及报表下载；

f）提供访问权限控制，Web用户访问权限及可访问区域由系统统一授权；

g）Web子系统应具备同时200人以上的并发访问能力；在并发访问人数达到上限值后应该按照登录用户的重要等级自动将等级低的连接中断。

6方案概述

6.1技术目标

本项目结合目前**供电公司的开闭所管理现状，运用智能化环境与安防综合监控技术，对开闭所内外环境与安防监控进行技术研究，探索开闭所动态环境与安防监控系统的可行性。

◆为智能电网的信息化、自动化、互动化提供技术基础

智能化开闭所应该能够实现站内全部设施的自动化、信息化、数字化，并通过有效的数据整合收集体系，将数据上传至统计分析系统，为运行管理工作提供技术支持和决策依据。

◆及时发现异常，减少事故发生

对环境与安防综合监控技术研究，可以掌握开闭所动态的环境与安防数据，可及时发现开闭所环境异常并及时处理，减少了因开闭所环境造成的停电事故的发生；

◆对在线式红外母线测温技术的研究，以及对电缆温度无线测温技术的研究。

解决不需要接触母线就能测出母线温度的问题，通过无线通讯技术实现电缆温度的检测。

实时掌握母线和电缆温度，起到故障预警的作用。

◆对腐蚀电缆的臭氧O3气体检测，预防电缆被腐蚀；对开关室SF6和O2检测，实时检测泄漏情况，保证人员安全。

电缆沟内H2S气体检测，实时掌握电缆沟内有毒气体H2S的浓度，保障电缆沟施工人员生命安全。

◆无人泵机启停，降低人工巡视频率

对地下漏水检测以及水泵联动技术的研究，可以实现无人泵机启停，可降低人工巡视的频率；

◆改良施工模式，保护所内环境

对传感网技术的研究，可减少开闭所内开槽布线的施工方式，对于保护开闭所内环境以及减少事故发生几率起到关键性作用；

◆主动视频监控，及时处理入侵破坏行为

对主动视频分析技术的应用，可实现对开闭所内外环境的主动视频监控，及时处理对开闭所的入侵、破坏行为。

6.2实施范围

本系统可广泛应用在市级、县级供电公司所管辖的具备信息通讯条件的开闭所（配电房）的运行管理上，为开闭所的运维管理提供一个统一的、集中的智能环境与安全综合监控平台。

6.2.1一期建设

主要针对2个开闭所一个配电房的试点应用，建设如下所示的基本内容

1）建设1套智能环境与安全综合监控系统主站平台；

名称

类别

功能描述

系统平台

开闭所智能环境与安全综合监控

平台

环境监测、安全防护、设备联动、电缆测温监控、环网柜远动接入、刀闸信号智能联动、高压开关柜监测等。

2）部署、采集、监控2个开闭所、1个配电房内的环境监控设备，包括地下开闭所和地上开闭所；

名称

项目范围

备注

地上所

温度、湿度监测

环境量监测

有害气体监测

电缆沟水位监测

地下所

红外探测

安全防护监测

小动物探测

烟感，火灾消防信号

空调联动

设备联动

灯光控制

水泵联动

地下所

网络视频监控

音视频监控

刀闸闭合智能联动

配电房

电缆头测温

电缆测温监测

开关柜触头测温

母线侧节点测温

接入环网柜DTU监测系统

环网柜DTU远动接入

集成环网柜开关的远动控制

带电数据采集与监测

高压开关柜负载监测

电流、电压等负载数据采集与采集

开闭所门禁

智能门禁

运维巡检

智能巡检

名称

项目范围

备注

配电房

温度、湿度监测

环境量监测

烟感监测

电缆沟水浸监测

红外探测

安全防护监测

小动物探测

空调联动

设备联动

风机控制

灯光控制

网络视频监控

视频监控

配电房门禁

智能门禁

运维巡检

智能巡检

6.2.2二期建设

试点阶段结束后，可按整体设计与应用模式，推广覆盖到地区级主站下属的其他开闭所或配电房的集中监控，将接入更多的站点系统；构建统一监控与职位调度中心，通过扩容软硬件设备，实现多站点视频综合监控，多画面一体化监视电视墙、数据存储中心等二期应用。

6.3假定和约束

1、运行环境

系统软、硬件、网络环境应该能够满足应用程序运行要求并且是安全稳定的。

7系统主要角色和用例

开闭所智能环境与安防综合监控系统面对的最终用户为合肥供电公司运检部运维人员和运检中心决策人员；

角色名称

主要用例描述

系统管理员

1、数据服务和平台配置，包括：

Ø用户权限管理

Ø区域设置

Ø系统参数维护

Ø站端设备的添加和配置管理

Ø开关量输入和输出设置

Ø告警联动策略设置

Ø其他

决策人员

1、数据查询

2、监控调阅

3、巡检任务制定

4、自定义的其他管理功能

运维人员

1、数据查询

2、监控调阅

3、告警信息处理

4、巡检任务执行

5、报表处理