概述
2021年7月,河南大雨連遭襲擊引發(fā)社會強烈關(guān)注,其中暴雨導(dǎo)致的城市內(nèi)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(guān)正常進行,防患于未然,相關(guān)部門針對泵站無人值守系統(tǒng)項目硬件設(shè)備及相關(guān)服務(wù)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(chǎn)生活息息相關(guān),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(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合產(chǎn)生的一種新型電力網(wǎng)絡(luò)運行形態(tài),通過賦予泵站電網(wǎng)設(shè)備靈敏、準確的感知能力及設(shè)備間互聯(lián)、互通、互操作功能,構(gòu)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(wǎng)絡(luò)體系,實現(xiàn)對配電網(wǎng)的全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應(yīng)用,滿足泵站電網(wǎng)精益化管理需求,支撐能源互聯(lián)網(wǎng)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(zhì)量,是保障人民安居樂業(yè)、經(jīng)濟發(fā)展、生活穩(wěn)定的重要前提。但隨著配網(wǎng)設(shè)備設(shè)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(shè)備用電過負荷易過熱引發(fā)火災(zāi),一次設(shè)備內(nèi)部絕緣異常放電,現(xiàn)場監(jiān)控未全面覆蓋導(dǎo)致設(shè)備失盜,設(shè)備狀態(tài)無實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)造成設(shè)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(chǎn)管理的重心。而綜合輔助系統(tǒng)的投運,能夠感知配網(wǎng)運行環(huán)境,為可靠供電保駕護航。
技術(shù)方案
泵站配電間智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)是集硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)于一體的大型聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)及跨區(qū)域監(jiān)控,在調(diào)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(wǎng)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(wǎng)、4G應(yīng)用技術(shù),在“標(biāo)準化、一體化、智能化"規(guī)劃準則的指引下,選用標(biāo)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(zhì)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(jù)預(yù)案進行聯(lián)動;
可視運轉(zhuǎn)辦理:可按需配置區(qū)域視頻巡視預(yù)案,一起可與DSCADA體系通訊,當(dāng)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(guān)相應(yīng)的攝像機預(yù)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(wǎng)絡(luò)選用C/S、B/S方法進行拜訪,移動網(wǎng)絡(luò)經(jīng)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(chǔ)設(shè)備辦理、視頻質(zhì)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(shè)計依據(jù)
GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GB50057-94 《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》(2000 版)
GB50343-2004 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
GB50062-92 《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》
GB50198-94 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50217-2007 《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》
GB14050-93 《系統(tǒng)接地的型式及安裝技術(shù)要求》
GB2450-87 《電子設(shè)備雷擊保護條例》
GB/T18268-2000 《電設(shè)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(zhì)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(zhì)量檢驗評定標(biāo)準》
GBJ63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GBJ79-85 《工業(yè)企業(yè)通信接地設(shè)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(gòu)及組成
智能管理系統(tǒng)采用三層架構(gòu),分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層通過分布式環(huán)境檢測設(shè)備,完成對現(xiàn)場設(shè)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(shè)備狀態(tài)參數(shù)及工作參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸,將相關(guān)數(shù)據(jù)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(shè)備或者控制節(jié)點;應(yīng)用層對感知層上傳的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、存儲和展示遠程控制指令的下達,完成對設(shè)備的運行狀態(tài)和工作參數(shù)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(shù)據(jù)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(shù),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(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(biāo),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)。
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(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。
系統(tǒng)平臺功能
目前在排水管理處中心設(shè)有一套大華安防綜合平臺,平臺型號為 DH-DSS-H8900,該平臺負責(zé)管理和接入泵站視頻與泵站門禁。
監(jiān)測方案
在泵站內(nèi),“端"側(cè)廣泛部署配電設(shè)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(guān)站內(nèi)、主變室、等典型場景,部署多種感知元件,監(jiān)測設(shè)備本體和環(huán)境關(guān)鍵狀態(tài)參量。“邊"側(cè)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(nèi)部署新型智能端,實現(xiàn)關(guān)鍵狀態(tài)信息本地接入、邊緣計算和遠程通信?!肮?側(cè)通信網(wǎng)絡(luò)方面,實現(xiàn)電力4G無線專網(wǎng)建設(shè)?!霸?側(cè)部署主站系統(tǒng),實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障研判、故障定位等高級應(yīng)用。
(1)PLC控制器設(shè)備,用于負責(zé)采集處理10kV配電站傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)及站內(nèi)安防、視頻、門禁數(shù)據(jù),并同步將監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)及功能:壁掛式安裝;功能一體化設(shè)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(wǎng)口、8開入、8開出,通信模式支持485、網(wǎng)口等。
PLC控制柜形式根據(jù)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(nèi)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(shù)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(shè)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(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,并可聯(lián)動視頻系統(tǒng)進行錄像。
煙霧探測器
主要參數(shù)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(fēng)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(shù)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(yīng)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(fēng)機對變壓器繞組進行強迫風(fēng)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(wǎng)絡(luò)電力儀表,在實時監(jiān)測電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、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(zhì)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(quán)限信息,持卡人只有在規(guī)定的權(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。
門禁卡 門禁控制器 電磁鎖 門狀態(tài)傳感器
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(wǎng)絡(luò)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。
實時顯示所有門的開關(guān)狀態(tài),可手動/聯(lián)動控制任意門的開/關(guān);
實時記錄并顯示開關(guān)門、人員進出等信息;
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。
門禁管理子系統(tǒng)示意圖
門禁管理子系統(tǒng)對配電室室內(nèi)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。
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(guān)、人員進出起到了嚴格把控。
變電站中,門禁主機通常安裝于屏柜內(nèi),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。
門禁讀卡器有刷卡、密碼、指紋等多種類型,當(dāng)有人員在預(yù)案范圍時間內(nèi)/外采取其中一種方式進行開門或強行開門時,系統(tǒng)可設(shè)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。
火災(zāi)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(yù)案命令,聯(lián)動控制電鎖的開與關(guān)。
(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(shù)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)
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(shè)施的安全運行及資產(chǎn)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。
基本覆蓋監(jiān)控主控樓、設(shè)備區(qū)、周界、出入口區(qū)等重要且區(qū)域;
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;
能夠?qū)崿F(xiàn)穿越圍欄、徘徊檢測、遺留檢測、搬移檢測等智能分析功能;
能夠與其他子系統(tǒng)聯(lián)動,實現(xiàn)可視化報警。
能夠擴展實現(xiàn)視頻質(zhì)量診斷、智能巡檢等智能功能,對視頻質(zhì)量問題及視頻巡檢情況迅速報警及處理,輸出報表。
視頻監(jiān)控子系統(tǒng)示意圖
視頻監(jiān)控子系統(tǒng)對監(jiān)視變電站的一次設(shè)備及二次設(shè)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(nèi)外。
室外通常安裝于泵站圍墻等重要區(qū)域,用于監(jiān)測設(shè)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;
室內(nèi)通常安裝于高壓室等重要區(qū)域,用于監(jiān)測設(shè)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
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)
安全警衛(wèi)子系統(tǒng),具有防盜、非法闖入等行為產(chǎn)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(dān)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。
基本覆蓋整個變電站周界及室內(nèi)入口;
實現(xiàn)對整個變電站的周界布防;
能夠?qū)崿F(xiàn)周界入侵時的實時報警;
與其他子系統(tǒng)實現(xiàn)智能聯(lián)動,實現(xiàn)全面布防。
安全警衛(wèi)子系統(tǒng)示意圖
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。
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;
電子圍欄安裝于圍墻上,一方面起到威懾作用,另一方面,當(dāng)有人員翻越圍墻碰觸電子圍欄時可生產(chǎn)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。
紅外雙鑒通常安裝于主控室、開關(guān)室等室內(nèi)入口處,通過微波加被動紅外雙重識別技術(shù),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(guān)監(jiān)測案例
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