智能化配電房建設改造項目技術方案

一、前言

近年來國家大力發展智能電網，輸變電系統的智能化信息化已具備相當高的水平，而配網由于其使用環境和結構的復雜性使得智能化信息化水平較低，隨著智能電網工作的進一步深入，配網智能化信息化已成為下一步的主要工作之一，國家電網于2011年把配網智能監測列入技術導則，但是由于存在信息采集種類繁多，缺少傳輸通道，缺少綜合的主站軟件等原因，國內尚無該類應用。

針對這一問題，利用現代計算機技術、網絡技術、圖像技術、安防監控和防盜報警、智能環境綜合監控技術，推出配電房綜合在線監控系統，對配電房實施全面的集中監測監控管理。

該系統將某10KV配電房內環境中SF6氣體含量、O2含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁的狀態進行實時在線監測、在線診斷，并可以根據預先設置的啟動方式，根據以上監測設備的狀態，分別對風機、照明、除濕器、水泵、視屏圖像采集等設備進行控制。同時，也可以引入火災、煙霧、明火等信號進行聯動。系統還具有實時監測高壓一次設備母排溫度、變壓器溫度監測、開關柜內局放監測等功能，配電房（變電站）的各被監測點的現場實際狀態可通過網絡傳輸到調度中心，局領導及調度人員可在調度中心查看各個配電房（變電站）的情況，減少了巡檢人員強度，加強了對配電房（變電站）等的安全、保衛、火警監視，同時提高配電房（變電站）的安全運行。

三、系統主要架構

1、系統拓撲

2、系統說明

小區變（配電房、開閉所）智能綜合在線監控系統主要分為兩大部分，站端監控和中心管理。

1）站端監控包括各種探測傳感器、數據采集單元（智能環境綜合監控主機）、無線無源測溫系統、局放在線監測系統、視屏圖像采集幾個部分。

站端監控安裝在配電室，實時監測現場實際環境狀態及各項參數，如視頻、明火、煙霧、人員非法入浸、動物入浸、環境溫濕度、門禁、SF6氣體濃度、氧含量、開關柜母排溫度、開關柜內局放等。系統具備實時在線診斷功能，可配合站端動力環境監控實現診斷結果輸出與執行。如：現場溫濕度超標，系統通過數據診斷，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。監測數據與診斷執行可通過通信網絡將現場各項監測、執行參數及狀態上傳到中心管理系統。

2）中心管理系統分為硬件平臺和軟件平臺，硬件平臺包括網絡通訊設備、服務器、客戶機等，服務器是整個系統的核心，基本任務是數據的維護和數據的處理。軟件平臺主要功能包括集中采集、管理各個站端系統，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，直觀的描述現場環境狀態等。

l 配電房后臺展示：

展示內容：局放、母排溫度、環境溫濕度、SF6、氧氣、噪聲、水浸、空調、門禁、紅外入侵、煙霧、明火等設備的狀態監測，同時對數據做出診斷；如當母排超溫時會在后臺給出告警信息，并有歷史記錄；局部放電異常時也會在后臺給出告警信息，并具有相關記錄等。

l 配電房動力設備遠程控制：

控制內容：如門禁、空調、風機、照明等設備的遠程控制。如巡檢人員在巡檢配電房時忘帶配電房鑰匙，可電話申請遠程開門等操作。

l 環境參數以及一二次設備監測狀態數據平面化展示：

四、技術方案

1、動力環境監控系統

l 配置紅外探測器：配電室入口處安裝紅外探測器用于入室監測，防止入侵；

l 配置溫濕度變送器均于分布用于監測環境溫度和濕度；

l 配置水浸傳感器：監測電纜溝內是否進水；

l 配置噪聲傳感器用于監測環境噪聲；

l 配置臭氧傳感器用于測量環境中臭氧濃度，防止設備氧化過快；

l 配置主變超溫溫度傳感器用于監測變壓器外殼溫度；

l 配置除濕機用于現場除濕作業；

l 配置SF6+O2氣體檢測器用于監測配電房環境SF6氣體濃度和氧氣含量，保障進入現場工作人員環境安全

并在每個配電室配置環境監控主機用于采集各傳感器狀態及數據信息，主機具備站端診斷功能，具有控制現場燈光、風機、除濕機、水泵等功能，數據集中整理后上傳至智能通信服務器。

2、視頻監視系統

配置視頻監視系統，用于工作人員遠程對高壓室內環境及高壓設備進行巡視。

3、 配置智能門禁管理系統

l 用于管理人員進出，可以遠程進行開門操作，系統具備人臉識別功能。自動識別智能卡上的身份信息和門禁權限信息，持卡人只有在規定的時間和在有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。并可與環境、動力數據結合，符合開門條件后，才可刷卡進入。

l 人臉識別主要功能模塊

1. 人臉識別門禁人臉捕獲與跟蹤功能

人臉捕獲是指在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測出人像并將人像從背景中分離出來，并自動地將其保存。人像跟蹤是指利用人像捕獲技術，當zhiding的人像在攝像頭拍攝的范圍內移動時自動地對其進行跟蹤

2. 人臉識別門禁人臉識別對比

人臉識別分核實式和搜索式二種比對模式。核實式是對指將捕獲得到的人像或是zhiding的人像與數據庫中已登記的某一對像作比對核實確定其是否為同一人。搜索式的比對是指，從數據庫中已登記的所有人像中搜索查找是否有zhiding的人像存在。

3. 人臉識別門禁人臉的建模與搜索

可以將登記入庫的人像數據進行建模提取人臉的特征，并將其生成人臉模板（人臉特征文件）保存到數據庫中。在進行人臉搜索時（搜索式），將zhiding的人像進行建模，再將其與數據庫中的所有人的模板相比對識別，最終將根據所比對的相似值列出最相似的人員列表。

4. 人臉識別真人功能

系統可以識別得出攝像頭前的人是一個真正的人還是一幅照片。以此杜絕使用者用照片作假。此項技術需要使用者作臉部表情的配合動作，符合開門條件后，才可刷卡進入。

l 智能語音提示器：安裝在配電房入口處，可與門禁系統聯動，提示工作人員進入現場注意安全，語音提示內容可根據需求自定義設置。

4、開關柜無線測溫系統

配置開關柜無線測溫系統，用于監測開關柜高壓設備節點溫度加強對母排溫度監視以防止母排過熱燒毀相鄰的絕緣部件。

1) 無源無線測溫系統工作原理：與核磁共振儀（NMR）類似，溫度分析儀向壓電傳感器在zhiding時間內不間斷發送調頻電磁波脈沖，從而激發傳感器本征頻率的釋放，釋放時間約有10到20微秒，幅度呈指數衰減；由于傳感器本征頻率是溫度的函數，我們的zhuanli技術能夠對衰減本征頻率進行精確快速測量濾波分析，還原出溫度數據。

2) 通訊方式：該系統采用RS485,MODBUS協議方式組網，可實現監控整個變電站動觸點、母排、電纜頭溫度監測，并可根據需求設置不同的預警閾值和告警方式。

3) 無源無線測溫傳感器特點：

l 無電池

l 無半導體材料

l 無鉭電容器件

4) 系統參數：

溫度測量范圍：-55-150℃；

誤差： ±1℃；

頻率范圍：433MHz；

無線傳輸距離：2m；

通訊協議：Modbus RTU；

安裝方式：采用市場導熱zuihaode高溫導熱膠與被測面粘接，并在外部加高壓電纜頭專用絕緣自粘帶包裹，安裝后應牢固可靠，不會發生脫落事故。

5) 現場案例圖片：

5、局放在線監測系統

配置局放在線監測系統，用于監測開關柜內局部放電，每面高壓柜配置1個監測點安裝在開關柜的電纜室,可以實時監控設備的放電情況，及時發現安全隱患。

1) 系統工作原理：高壓開關柜局部放電在線監測系統通過檢測伴隨局部放電而產生的電磁波輻射，系統掃描10~100MHz頻率范圍內的電磁波輻射并自動確定現場局部放電的實際檢測頻率，隨后將檢測數據以局部放電脈沖簇計數方式顯示。系統所采用的傳感器為特高頻(UHF)傳感器，隨時檢測伴隨局部放電產生的電磁波輻射脈沖信號。由于高壓設備四周總是充斥著各類噪聲及干擾信號，而由于UHF特高頻傳感器單獨安裝于金屬開關柜內，故僅對本開關柜內的電氣局放故障作出相應，而不會受相鄰開關柜內信號及變電站現場其他相關信號的干擾，有效實現了對各個開關柜內實際局放情況的連續監測。系統中主機用于處理從UHF傳感器獲取的信號并將其數字化，而采用上位機進行局放信號的篩選、分析并完成局放脈沖數值記錄、監測局放量發展狀況等功能。

2) 通訊方式：RS485總線。

3) 系統功能：

l 局放脈沖信號檢測、報警、計數

l 局放相位脈沖及幅值顯示

l 各相位脈沖數分布分析

l 自動噪聲水平檢測（需配噪音傳感器）

4) 系統參數：

l 檢測帶寬 10MHz-100MHz

l 靈敏度    5PC

l 檢測通道 4通道

l 天線原理 特高頻UHF天線

l 匹配阻抗 50歐姆

l 連接電纜 同軸電纜

l 使用壽命 ≥30年

5) 現場案例圖片：

6、智能照明控制系統

完善某10KV配電房內照明系統，并接入配電房內照明開關，實現自動和遠程控制配電房內照明，并可消防煙霧、明火探測、圖像監控系統聯動，當出現消防、煙霧報警時，自動開啟照明，同時聯動視頻系統進行錄像；并在上步大塘街10KV配電房內配置應急照明。

7、智能消防監控系統

配置明火探測器及煙霧探測器，用于監測上步大塘街配電房內消防狀態，當采集到火災報警信號時，智能監測主機把信號上傳至系統監控軟件，并聯動視頻系統進行錄像。

8、智能巡檢機器人

巡檢機器人是可長距離水平直線移動、可升降、無拖纜的智能軌道智能小車掛載系統，它可以搭載紅外熱像儀、可見光高清攝像機、氣體檢測儀、溫濕度傳感器、局放監測傳感器、交互式實時對講平臺、聲光報警器、超聲停障系統等。巡檢系統平臺選用智能感知軌道巡檢機器人作為視頻監控的采集設備，機器人通過網絡傳輸出音頻視頻及狀態信息，通過系統平臺管理所有機器人，可以手工控制機器人巡檢，也可以設定巡檢路線實現自動巡檢，同時還可以通過平臺聯動門禁和各種電控設備開關動作，通過后臺視頻分析和識別軟件實現人臉識別、開關狀態、儀表顯示進行識別和工作人員跟蹤指揮等功能。

l 日常巡檢

l 環境監測

l 一次設備監測

9、智能工器具柜

配置一套完善的工器具柜，讓巡檢員在發現問題時能夠立刻搶修消除安全隱患。

10、智能綜合在線監控主站系統

在當地市（區）局監控中心配置1套智能綜合在線監控主站系統，主要包括硬件平臺和軟件平臺，硬件平臺包括網絡通訊設備、服務器、短信報警模塊等，服務器是整個系統的核心，基本任務是數據的維護和數據的處理。軟件平臺主要功能包括集中采集、管理各個站端系統，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，直觀的描述現場環境狀態。

l 平臺可采集多點配電房環境數據集中展示

l 可實現歷史數據的查詢

l 具備各配電房動力設備的遠程遙控

l 擁有自定義報表平臺，可方面用戶構建需要的報表數據

l 平臺具備組態系統功能，可任意接入其他廠家設備

l 平臺可實現瀏覽器遠程查看系統，方便用戶

11、系統功能聯動說明

（1）系統布防撤防與門禁聯動功能

   1）門禁卡合法權限開門系統告警自動撤防。

   2）機械鑰匙或者其他非法開門系統不撤防并與告警燈聯動并在后臺顯示告警信息。

（2）紅外與布防撤防聯動

   1）布防紅外正常工作，觸發紅外時與告警燈聯動并在后臺顯示告警信息。

   2）撤防紅外失效，不與告警燈聯動，但后臺顯示有人進入。

（3）照明風機與門禁聯動

   1）開門立刻自動打開照明，自動打開風機。

   2）關門(所有門關閉)后立刻關閉照明，關閉風機。

（4）風機定時啟動。

   1）風機每48小時自動開啟一次（開啟時間可配置）運行5分鐘后自動關閉。

（5）告警燈與煙感聯動

   1）煙霧報警，自動啟動告警燈并在后臺顯示告警信息。

   2）撤防后立刻關閉告警燈。

（6）告警燈與明火聯動

   1）明火報警，自動啟動告警燈并在后臺顯示告警信息。

   2）撤防后立刻關閉告警燈。

（7）溫濕度與空調聯動

   1）濕度超過70%(數值可配)，自動打開空調除濕功能。

   2）濕度低于70%(數值可配)，自動關閉空調除濕功能。

   3）溫度高于35℃（數值可配），自動打開空調制冷功能。

   4）溫度低于35℃（數值可配），自動關閉空調制冷功能。

（8）SF6、氧氣、臭氧與風機聯動

   1）當SF6、氧氣、臭氧超過設定的標準值(標準值可配)風機自動啟動；當SF6、氧氣、臭氧低于設定的標準值(標準值可配)風機自動關閉并在后臺顯示聯動信息。

（9）煙霧明火與消防設備聯動、視頻、后臺告警聯動

   1）當煙霧、明火探測器探測到有煙霧或者明火情況，智能消防自動開啟進行滅火，同時進行視頻錄像，并在后臺顯示告警信息。

（10）視頻與門禁、紅外、煙感、明火聯動

   1）開門攝像球機轉到門禁位置開始攝像，關門后轉到默認位置。

   2）紅外報警視頻自動轉到探測器位置開始錄像，告警結束后轉到默認位置。

   3）煙感、明火告警攝像球機自動對全站進行錄像，告警結束后攝像球機自動轉到默認位置。

12、人工智能巡檢流程
（1） 后臺值班人員遠程巡檢內容

1）確認后臺系統以及站端系統是否在線。

2）在后臺軟件中查看系統主頁面各配電房內高壓柜局放、母排溫度、SF6氣體含量、O₂含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火等設備參數是否正常，有無告警信息，有無設備變位信息。當發現有告警時，記錄相關設備的告警時間，告警參數等并及時上報。

3）點擊實時信息查看配電房內高壓柜局放、母排溫度、SF6氣體含量、O₂含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火等有無告警記錄、有無聯動記錄。當發現有告警記錄時，記錄相關設備的告警時間，告警參數以及告警時間，聯動設備等。

4）視頻巡視內容點擊攝像頭查看配電房視頻，觀察配電房運行設備有無異常。當發現設備異常時調取視頻歷史記錄確認，并做好相關記錄且及時上報。

5）點擊參數配置查看相關參數是否設置正常，有無改動。如需改動須記錄改動參數以及改動時間改動，改動人員工號或名字。

 （2）站端巡檢流程

1）接到任務前，巡檢人員通過后臺軟件或者手機APP收到遠程電子工作票，并將操作時間、配電房名稱、具體位置、房內高壓柜運行情況等發送到運維人員。

2）巡檢人員可通過后臺地圖軟件導航前往配電房。

3）巡檢人員持卡到達某配電房時智能語音提示器提示請刷卡，巡檢人員持卡開門，同時進行人臉識別，使用者作臉部表情的配合動作，符合開門條件后，才可開門進入；系統監測到合法開門自動撤防。

4)開門后風機、燈光、百頁窗自動開啟，非法入侵告警自動關閉。

5）運維人員進入配電房，后臺監控人員進行遠程監督；運維人員收到設備開合閘狀態提示，帶電語音提示，環境相關參數提示。

6)巡檢進入配電房后先查看站端主機是否在線，查看配電房內高壓柜局放數據，檢查屏幕是否正常顯示，按鍵或觸摸屏是否能正常工作。當發現站端主機出現異常時做好相關數據記錄并及時上報。

7)在環境主機上點擊查看實時數據，查看母排溫度、SF6氣體含量、O2含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火，等設備參數是否正常、有無告警信息，有無設備聯動。當發現有告警時，記錄相關設備的告警時間，告警參數等并及時上報。

8)點擊歷史數據查看主變超溫、開關柜及母排無線溫度、SF6氣體含量、O2含量、臭氧濃度、溫濕度、入侵、門禁、風機、照明、除濕器、水泵、煙霧、明火等有無告警記錄，有無聯動記錄。當發現有告警記錄時，記錄相關設備的告警時間、告警參數以及告警時間、聯動設備等。

9)點擊定值設置查看相關參數是否設置正常。如需改動須記錄改動參數以及改動時間，改動人員工號或名字。

備注：圖2為站端系統主頁的相關參數顯示。

10）站端設備巡檢完畢且無異常后，現場運維人員高壓設備操作通過手機APP點擊操作開始，并于后臺調度人員語音溝通，后臺下達操作指令后現場運維人員與后臺監控人員復誦操作步驟一一操作。

11）巡檢結束后巡檢人員離開時語音提示“請關門"，關門后風機、燈光、百頁窗自動關閉。非法入侵告警自動開啟，恢復到值班狀態，并且系統自動生成電子表單，如實記錄操作做過程以及操作時間。

五、改造前后效果對比

1、某智能化站整體改造效果

2、

安裝智能巡檢機器人