配电房综合环境监控系统
2024-10-10 重庆外墙清洗
供电公司变电站由于数量较多、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。变电站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安防系统、环境监控系统、变压器监控系统等，但是这些系统具有如下问题：
1、各系统之间独立运行，形成监控“孤岛”现象，无法有效的进行管理，也达不到安全管理的效果。
2、多系统并存不但增加了投资所需成本，后期的维护成本也大幅度提升，并且多个厂家的设备同时运行，也会产生扯皮现场，浪费供电公司的时间和精力。
电科恒钛根据配电房真实的情况，结合多年的变电站和配电房的运行管理的经验，采用Tip3000核心技术平台和HT500系列智能监控终端，实现了变压器运行监控、一次设备监控、配电监控、环境监控、安防监控、采暖通风、灯光控制等功能，并能够最终靠增添设备扩展火灾报警、图像监控等功能。
开闭所综合环境监控系统以有线或者无线通信为核心，完成站端变压器、配电、一次设备、环境监视测定、门禁控制、防盗报警、采暖通风、灯光控制等数据的采集和监控，并将以上信息远传到监控中心。
系统采用分层、分区的分布式结构，分为站端控制主机和软件系统两部分。软件系统能分为省、市以及集控站三级中心。
系统把变压器、配电、环境、火灾消防、防盗报警、门禁等所有监控量在监控系统主界面上进行一体化显示和控制。系统监控提供电子地图监控和图表监控两种监控模式，电子地图能轻松实现地区内的分级分层显示。
终端设备能够脱机运行，在网络断线、服务器故障等情况下站端设备依然可以在一定程度上完成正常运行、刷卡开门、联动报警、设备联动控制以及记录存储等。
系统可设为系统内的各子系统之间进行联动;还可以通过硬件和软件的方式和变电站综合自动化系统来进行联动，应能实现用户自定义的设备联动，包括现场设备操作联动视频、综合自动化系统告警联动门禁视频等。并能够准确的通过配电房现场需求，完成自动的闭环控制和告警。
(1)可靠性原则。本监控系统从设计理念到系统架构，再到产品选型，都秉承系统可靠性原则。在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能。
(2)安全性原则。本监控综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在前端采用完善的安全措施以保障前端设备的物理安全和应用安全，采取可靠手段杜绝对前端设备的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。
(3)先进性原则。本监控系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的领先水平，另一方面使系统具有强大的发展潜力。
(4)扩展性原则。本监控系统最大限度地考虑了扩展性，采用了标准化、模块化设计，从而确保了系统之间的透明性和互通互联，并最大限度地考虑与其它系统的连接，使系统具有更新、扩充和升级的功能。
(5)标准化原则。本监控系统模块设计时严格遵循有关技术的国际、国家和行业标准，设计中采用的产品都是标准化、具良好开放性的，并遵循国际上通行的协议，以利于日后使用和维护。
(6)便于维护原则。本监控统简单易操作、维护方便，能够方便地进行各种日常维护工作及系统的配置、升级、自检、恢复等。
根据《变电站管理制度》、《变电站操作规程》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，系统分为站端设备和软件系统两部分。
站端设备以HT502站端监控主机为核心，本主机为2U架构(如果控制量较少1U架构也可满足)，能够接入温湿度等环境传感器，对射/红外等安防设备、一路门禁、8-24路灯光/空调以及风机的控制等功能。并能够最终靠扩展实现图像抓拍、SF6泄露报警、消防报警等功能。
HT502采用TCP/IP有线方式或者GPRS/CDMA等无线方式和中心进行联网。
根据《智能变电站技术导则》(Q/GDW_383-2009)、《110kV～220kV智能变电站设计规范》(Q/GDW_393-2009)、《330kV～750kV智能变电站设计规范》(Q/GDW_394-2009)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，把变电站智能辅助控制管理系统系统分为三级中心、六大功能模块、十大功能子系统。
三级中心为省、市和集控站三级中心，或者市调、集控站和变电站三级中心，根据不同的真实的情况进行配置和管理。
开闭所综合环境监控系统(以下简称“系统”)为分层、分区的分布式结构，按变电站综合监控地区级主站系统、地区级主站、集控站、端系统三级构建，如下图所示。
1、 已有以太网的配电房：每个配电房主机需要一个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。
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GPRS或者CDMA方式，能够正常的使用公网或者组成APN专网。本方案需要向运营商缴纳网络使用费用。
3) 布置专用的微波通信网：在配电房和区域中心例如就近的变电站，分别配置布置微波装置，通过转换出来的以太网进行传输。本方案在城市内传输距离、可靠性都有很大的问题，主要使用在在无较高建筑物遮挡的空旷区域内。
(1) 通过关口表采集变压器的三相电压、三相电流、三相功率(负荷)、三相无功功率、三相不平衡电流、功率因数、谐波以及电量等参数，来进行预警并分析故障信息。关口表指变压器总表，主要是智能电表，一般都遵循国家电网的智能电表的技术规范。
(2) 通过温控器采集并监控变压器铁芯温度，并能联动风机。当温度高于设定值(此设定值与变压器相关，需要参考变压器说明书的温升数据)时自动启动风机，温度降下来之后自动停止风机，不仅能对变压器温度进行相对有效预警，并可提升风机的寿命。
变压器铁芯温度的测量，主要是利用预先埋设测温元件来测量。如果变压器不是密封的，比如干式变压器。可以把温度探头安置在铁芯表面，测铁芯表面温度。对于没有预埋探头，并且是密封的变压器 (比如常用的S11系列油浸式变压器)暂时没什么好办法。即便使用红外仪器也只能测外壳表面的温度。
(3) 风机运作时的状态监控功能：通过PT/CT传感器，能够监控到风机的运作时的状态，防止风机长时间运行、堵转等不正常的情况发生。还能够判断风机是不是能够正常工作，例如当启动风机后，但是风机并没有运行，可以认定风机损坏，需要到现场观看。风机状态的好坏一定能能够保障变压器的寿命。
(4) 通过数学建模分析采集的各项参数，监测变压器的健康情况。并上传到配电主站，为主站建立变压器运作时的状态监测、变压器故障早期判断及变压器失效模型提供有力数据基础。
5.2一次设备在线) 采取了温度传感器，实现电缆头、刀闸等危险点的温度在线实时监测;(能够使用zigbee通信方式的无线) 电缆头温度在线监测采用间接测温方案，经过测量电缆头外部绝缘层温度依据预先由试验测定的环境和温度修正值，得出铜芯导体发热温度的近似值;
(3) 开关分合闸次数在线监测。通过将开关分合闸辅助接点接入，开关每次分合闸动作，终端设备自动统计开关动作次数，并上传到配电主站;
(4) 一次设备监测终端尽少与一次设备有直接线路联系，避免引入新的故障点和安全隐患。
(1) 通过智能接口，对无功补偿系统的数据来进行在线监视(如要实现智能无功补偿的监测，必须配置无功补偿装置);
(3) 实时显示电网功率因数、电压、电流、有功 / 无功功率、电压总谐波畸变率、电容器投切状态和故障警示;
(6) 当电网发生故障或某个参数超限时，报警指示点亮闪烁，提示相应的故障信息。
通过对被测环境的温度、湿度进行实时精密监控，通过加热器、风扇的智能控制，使环境和温度、湿度指标符合工作要求，并可以轻松又有效地防止凝露产生。主要使用在于开关柜、室外端子箱、配电箱等场所。主要实现方案如下：
实时监测被测环境温湿度的变动情况。当湿度达到某些特定的程度或者气温变化剧增，有产生凝露的可能时，控制器驱动加热器和风机工作，破坏产生凝露的条件，当产生凝露的条件消失后，加热器自动断开，控制器又恢复到监测状态。
实现方案有两种：第一种是采用独立型防凝露控制器，系统不联网监控;第二种方案采用辅助主机的智能接口，进行温湿度监测和加热器、风机的控制，可以有效的进行联网监控。
环境监控子系统通过采集和传输技术的应用，可以实时监测某些重要场所和设备的工作环境(如：温度、湿度、漏水、水位、烟雾、明火等等);当工作环境出现异常时，可及时显示、报警，并可利用互联网将数据上传至市级和省级调度中心。
1、 环境数据采集和处理功能：环境和温度、环境湿度、电缆沟进水、水位深度、风速、烟雾信号、明火信号等;
2、 环境参量超标自动告警及自动排障功能：在监控中心对环境参量超过预设值时发出视听告警，在平台的图形展示界面或者电子地图界面上闪烁显示，以及通过语音、短信方式自动通知值班维护人员，并自动将排障资料打印/存档。
3、 警情管控功能：在出现警情时可根据设置，手动或者自动的控制报警音箱、声光一体化警示灯、通道门体、风机以及水泵等运行，进行防护和降低危害;
4、 故障定位及管理功能：根据设置，可对故障发生点在电子地图上做定位及管理。
5、 链路检测功能，系统通过心跳监测设置，可以实时监控下位机设备和通信线路，自动诊断设备及链路故障，并实时显示在界面上。
手动控制功能：能够最终靠电脑，在监控中心远程控制控制空调开机、关机、升温、降温等，并能够直接调整空调的温度值。智能空调控制器能自动适应600多种空调型号，避免了市场上的学习型空调控制器逐一学习和调试编码的麻烦(例如温度控制范围在18-28度，则至少学习【28-18】*2=20次，而且如果一次学习失败就要重来。并且学习结束后要重新调试至少20次，非常麻烦而且有可能会出现错误)。
直接远程控制风机的开启和关闭，也可设为风机的定时开启和关闭，每台风机每天最多可设置五个自动时间段。
自动控制功能：通过设置温湿度上下限以及室内室外温度差，自动控制空调的关闭、开启以及风机的关闭和开启功能。
2、 报警自动控制：根据设定的条件，对红外探测器、周界报警以及电子围栏产生的报警信号，自动打开灯光。
3、 灯光信号的布撤防时间组灵活控制(针对统一映射的周界、电子围栏等触警联动灯光，可设定联动时间区段，控制白天触警不联动，减少资源消耗，起到节约能源的效果)。
三、 排水控制：通过监测关键地点的水位和传感控制，实现排水系统自动或远方控制。
门禁系统是指基于现代电子与信息技术，在配电所的出入口安装自动识别系统，通过对人(或物)的进出实施放行、拒绝、记录等操作的智能化管理系统。它是利用非接触式智能卡或指纹代替传统的人工查验证件放行、用钥匙开门的落后方式，系统自动识别智能卡上的身份信息和门禁权限信息，持卡人只有在规定的时间和在有权限的门禁点刷卡后，门禁点才能自动开门放行允许出入，否则对非法入侵拒绝开门并输出报警信号。
由于门禁权限可以每时每刻更改，因此，无论人员怎样变化和流动，都可及时来更新门禁权限，不存在钥匙开门方式时的盗用风险。同时，门禁出入记录被及时保存，可以为调查安全事件提供直接依据。
HT502站端监控主机包含一路门禁，直接接入读卡器、电锁、按钮就可以实现门禁功能。
2) 支持26个可编程日期，每个时间组包括5个时间段，每个时间段的起始值任意定义。
5) 系统提供设备或网络故障报警、非法闯入报警、门开超时报警、非法刷卡报警以及胁迫报警等。所有的报警都会在总控制电脑上实时显示红色闪动记录，驱动计算机音箱提醒管理者注意，并且和监控等系统来进行联动。
12) 系统具备考勤、密码开门、IC卡开门、出门按钮开门、锁开超时告警、开门超时告警、断线告警、非法开门告警以及胁迫告警等多种记录。
防盗报警系统通过灵活配置，实时反映探测器的布、设防、报警及各种状态，对报警信息进行及时提示。在设定的布防时间内，实行入侵监控。并且报警系统能同时联动该区域的照明系统、闭路电视监控以及门禁等系统 。
系统可以接入震动、红外探测、设备位移(针对变压器、空调外机等设备)等各类报警探测器，出现警情时及时传送到管理中心/值班维护人员，实时掌握变电站状况。
可以灯光系统来进行联动，并进行图像抓拍。如出现入侵现象，驱动报警器报警，及时打开探照灯进行威慑。如果安装视频系统能启动图像抓拍。
视频监控子系统分为两种方案，第一种在没有以太网的配电房，能够使用串口摄像头，平常不录像，当出现报警等情况时进行联动抓拍，抓拍的图片可以传送至中心平台上。第二种方案是有以太网的配电网，可完全采用数字监控系统，实现专业监控功能。
(2) 支持帧率、码流、分辨率可通过软件操作界面进行参数设定，也可按预先设置的方案自动调整;
(3) 报警联动拍照功能：支持开闭所/配电房事故报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警等多种报警类别联动拍照上传功能;当发生报警时，能联动相关设备，如启动警笛等，相关设备启动后，在设定的时间内自动关闭;报警发生后，开闭所/配电房安防摄像头向客户端和监控中心发送报警信息，并同时启动拍照功能;
(4) 可设定非法闯入应用：设定监控范围，当有可疑人物闯入时，联动报警、拍照等并向主站告警;
专业级视频监控系统基于数字硬盘录象机硬件设备，并以网络视频集中监控系统管理软件为核心，执行强大的系统功能。
1) 实时监控、分布监控，报警时的刷卡人员姓名、环境数据字符叠加等功能。
2) 以按照地区-区域监控中心-监控区域-摄像机(可为多个摄像机，按监控目标分为一主多辅)树形方式展开选择所需监控的视频，可实时监视本地区所有视频信息，可实时监视同一区域多路(1、4、9、16)实时视频并实现一机同屏同时监视;可同时监视一次设备的多角度视频;
4) 可在以电子地图承载的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);
7) 具备视频自动复位功能，即可对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;
8) 具备视频自动巡视功能，对系统的监控点进行视频巡检，参与轮巡的对象能随意设定，包括不同视频、同一不同摄像机、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;
9) 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。
1) 远程设置前端系统录像规则，实现前端系统的手动录像、定时录像、告警触发录像、画面异动检测录像等;
2) 具备集中存储功能，实现将严重告警时的视频和事故视频集中存储到地区级主站 IP SAN中，采用以秒为单位的视频流方式存储策略;
4) 以人机界面方式统一管理本地和历史视频和图片，可按告警事件、时间段、摄像机、存储位置等组合条件检索;可从站端系统上传任意一段历史录像，删除本地和各历史视频;
5) 远程回放任一摄像机的历史视频(时间可选)、告警录像和本地录像;回放方式有逐帧、慢放、常速、快速、进度条拖放等方式;
1) 具备对视频流、站端录像、控制信息、告警信息、语音对讲流等数据的转发;
7) 可进行前端的布防/撤防控制，布防/撤防可按照可事先制定的策略由系统自动进行，也能够最终靠平面布置图进行布防或者撤防控制;
8) 控制按照用户优先级划分，优先级高的用户可无条件获得低优先级用户的控制权，同级别用户根据时间优先的原则获得控制权;
1) 视频遮挡：当有人或物体移动到摄像头附近并引起遮挡时，系统会自动做出处理，按已经设定好的灵敏度，布防撤防响应时间，遮挡报警区域等规则，触发联动报警输出，声音告警，报警上传中心.。
2) 视频遮盖：在监控过程中为保护他人的隐私合法权益，可将视频监控范围内不需要或禁止观看到的区域设置成隐私区域用遮挡区块进行遮蔽。
3) 视频丢失或异常：在监控过程中无可避免会出现视频丢失或异常的情况，当出现上面讲述的情况时，按已经设定好的报警解决方法，触发报警输出，声音告警，报警上传中心。
4) 前端设备异常告警：当前端设备出现硬盘满，硬盘出错，网线断，IP地址冲突,非法访问，视频输入输出视频格式不匹配问题时，系统会自动做出处理，按已经设定好的报价解决方法，联动声音报警，报警上传中心，联动报警输出。
5) 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;
6) 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);
8) 应提供灵活的告警信息过滤和分类手段，对不一样的区域、用户和工作站设置相应的过滤条件和分类方法;
9) 具备告警信息的管理员、监控员确认功能;应按权限和区域确认，不一样的区域的事件及告警确认和处理相对独立;
10) 所有告警信息及确认信息(包括确认时间、确认节点、确认用户等)应自动保存，可打印输出;
实现视频识别、边界告警(包括视频丢失、警戒线、警戒区、入侵检测等)等功能，并实现相应告警联动。
1) 智能视频分析：穿越警戒面、进入区域、离开区域、区域入侵、物品拿取放置、徘徊、人员聚集、非法停车、快速移动。(需要配置视频分析专用DVR);
2) 在线) 依据联动信息，启动录像，并具有预录像功能，预录时间可设置;
说明：本子系统支持海康、大华等主流硬盘录像机和数字搞清摄像机系列新产品。因此产品不再另外介绍。
1、 消防联动：中心站及子站的消防联动系统，控制器接入消防联动控制系统信号，一旦有警情发生，系统能联动图像监控系统，并发送报警信号给中心管理系统，同时，能够准确的通过需要自动打开相应的门锁。
2、 告警短信语音联动配置：支持配置各类型告警点报警时的短信提示、语音播报、声光警示以及现场广播威慑等。
3、 联动抓拍录像及查询功能：能够准确的通过抓拍类型、记录类型、联动类型、触警条件、抓拍区域以及时间等各种条件，对抓拍录像进行查询。抓拍录像实时存储在中心服务器上，可避免前端被破坏而造成的录像丢失。
所有的门禁读卡器都可当作巡视读卡点使用，门禁控制器能记录刷卡信息，连PC后数据下载到电脑上保存。电脑上的巡视软件能够准确的通过这些读卡数据按部门、个人、日期统计各种巡视报表，方便快捷。任意的读卡门禁点都可以设成巡视点，即方便实用，又经济省钱。可以在已使用门禁系统的基础上，不用增加硬件成本，而只需增加一套巡视软件就能实现巡视计算机管理功能，避免了类似于打卡钟等巡视设施带来的人工处理的大量工作量，节约了劳动力资源，更提高了电站管理效率。
利用门禁系统现有设备和网络，对电站工作人员对无人职守的变电站进行巡查管理和监督。
结合对实施工程单位工作票管理制度，实现定时、定点、定位、定人以及远程授权操作管理，可以轻松又有效的防止无授权人员进入非工作站、非授权作业区，避免复制开门钥匙和领取钥匙者随意进入变电站的安全风险隐患。
