配电房开闭所物联网综合监控系统.doc

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电力配电站所物联网综合监控系统安徽电科恒钛智能科技有限公司

配电站所物联网综合监控系统

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开闭所综合监控系统

目录

1概述 2

2系统总体设计 4

2.1系统总体架构 4

2.2软件架构设计 5

2.3网络拓扑设计 6

3系统功能设计 8

3.1功能结构图 8

3.2智能环境监测子系统 8

3.3电缆无线测温监测子系统 8

3.4环网柜远动子系统 9

3.5高压开关柜监测子系统 9

3.6继保开关（刀闸）监测子系统 10

3.7设备控制子系统 10

3.8安全防护子系统 10

3.9视频监控子系统 11

3.10火灾报警及消防子系统 14

3.11门禁控制子系统 15

3.12联动配置子系统 16

3.13巡检管理子系统（可扩展） 16

4系统功能特点 18

5系统主要设备及参数 19

5.1HT510智能配电房一体化监控装置 19

5.2HT501站端监控主机（机架式设备） 21

5.3有线红外测温仪 23

5.4无线测温传感器 24

5.5高速高清网络摄像球机 25

5.6环境传感器（大气压力、雨量传感器等不再介绍） 26

5.7智能空调遥控器 29

5.8红外双鉴探测器 30

1概述

供电公司配电房开闭所由于数量较多、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。

开闭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、联网的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。

3、目前配电站内所有门锁都采用机械锁，也就是说随便配一把钥匙可将各设备室的门全部打开，从而存在很大的安全隐患，一方面，外来人员用借到的钥匙就可随心所欲开启任何房门，也无法记录开启时间，这不仅可能出现物品被盗，甚至可能开错设备室的门而误入带电间隔，出现人员伤亡的事故。

另方面，当钥匙丢失了时，更是存在前面所述的安全隐患。

4、目前配电站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。

5、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。

电科恒钛根据开闭所实际情况，结合多年的变电站和开闭所的运行管理的经验，采用Tip3000核心技术平台和HT500系列智能监控终端，实现了智能环网柜DTU运行监控、高压开关柜带电显示、电流电压等负载运行监控、母线测温检测，电缆测温监控、环境监控、安防监控、采暖通风、灯光、风机、除湿机控制等功能，并可以通过增加设备扩展智能门禁、SF6、02、H2S,O3等有害气体在线监测等功能。

实现动力环境各数据的检测与设备控制，实现动力环境最优化，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，减少配电房粗放式管理导致成本过高，同样实现配电动力环境的分布式远程管理。

1.开闭所智能环境监控平台以“智能控制”为核心，通过物联网技术的集成应用，实现开闭所内环境的全天候状态监视和智能控制。

2.平台以网络通信为核心，完成站端音视频、环境数据以及安全防范等数据的采集和监控，并将以上信息远传到监控中心。

3.平台把环境、视频、通风、照明、安全防范、消防、一次设备辅助监控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，不得分系统孤立显示和控制。

系统监控应提供视频监控和图表监控两种监控模式。

4.平台可以设置系统内的环境监测、视频监控、空调及设备联动等各子系统之间进行联动，还可以通过硬件和软件的方式和站内自动化系统进行联动，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。

并可以根据现场需求，完成自动的闭环控制和告警，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.系统所有操作以及报警确认，都需要保留详细的日志并生成相应报表

2系统总体设计

2.1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，把开闭所综合监控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。

2.2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，现把开闭所综合监控系统分为三级中心、五大功能子系统。

一、三级中心

开闭所综合监控系统（以下简称“系统”）为分层、分区的分布式结构，按开闭所综合监控地区级主站系统（以下简称“地区级主站”）、开闭所综合监控集控站级主站系统（以下简称“集控站级主站”）和开闭所综合监控站端系统（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。

二、系统功能结构设计

2.3网络拓扑设计

目前，对于开闭所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。

3系统功能设计

3.1功能结构图

3.2智能环境监测子系统

环境数据采集设备安装在开闭所内，通过采集和传输技术，可以实时监测开闭所内的工作环境（如：

温度、湿度、漏水、水位、有害气体（SF6,H2S,O3）等）；当检测到环境量出现异常时，可及时显示、报警，并可通过通信网络将数据上传至系统平台。

站端设备包含各种传感器（温度、湿度、漏水、水位、有害气体等）。

系统平台可以直观的显示出被监测量的大小或状态，以及被监测量的实时值或各种故障发生的情况。

3.3电缆无线测温监测子系统

电力系统正向着大电网高可靠性、高自动化水平的方向迅猛发展。

随着社会用电量的日益增加，电网中众多高压电气设备本身、设备之间的联接点，随着负荷的增大，氧化、电阻增大、再度升温直至酿成事故。

因此，电力系统不惜人力、财力，采取多种措施监测高压联接点的温升。

实现温度监测主要有以下几种方式：

1）光纤温度监测：

光纤温度监测系统采用光导纤维传输温度信号，可准确测量高压触点的运行温度，然而，用于光纤表面可能受到污染，将导致光纤沿面放电，直接影响电力系统的安全运行，至今无法解决。

2）红外温度监测：

红外测温监测采用红外测温方式，但极易受环境灰尘及周围的电磁场影响，另外开关柜内的空间非常狭小，受开关柜体结构的限制，无法安装红外测温探头，制约了红外测温的应用。

3）无线温度监测：

无线测温系统采用频率为2.4G电磁波传输信号，直接安装在高压设备上，温度测量准确，可以彻底解决电气绝缘问题，可以测量室内外任何高压带电体有温度事故隐患点的温度。

3.4环网柜远动子系统

3.4.1系统接入

该系统可集成智能环网柜DTU在线监测系统功能，可支持环网柜的实时状态监测与运动控制

3.5高压开关柜监测子系统

3.5.1功能概述

通过开关柜数据采集系统或模块单元输出RS485采集信号，与HT502监控主机通信，后端数据采集服务器实时采集各种信号量状态遥测遥信数据，中心软件集成该开关柜实时监测子系统，主要完成开闭所动力配电柜、高压开关柜的运行状态、负载参数等数据采集与监测预警，包括电压、电流、触点温度等，以及各种设备的供电情况的监视。

3.6继保开关（刀闸）监测子系统

3.6.1功能概述

刀闸（保护开关）断开与闭合状态作为输变电生成运行过程中重要监护参数，需要实时监控其当前的状态，以便掌控相关设备的运作是否正常

1）、接入刀闸（保护开关）的断开与闭合的状态信号，有助于实时了解站内所有相关刀闸开关的当前状态；

2）、结合系统中集成站内各个角落视频画面，可更加直观的观察到实际室内外刀闸（保护开关）的断开与闭合动作发生时当前设备的实际状态是否与操作一致，减少存在的潜在安全隐患；

3）、系统中集成的一系列联动响应功能，还能在夜间视线不清晰的情况下，在接受到刀闸开关动作信号时，主动打开相应位置的照明灯光，自动弹出视频，响应实时画面监控。

3.7设备控制子系统

3.7.1功能概述

系统平台可以实现对任意指定的监控场所，在任意时间计划内，对任何发生的事件/组合事件（传感设备探测、视频监控图像分析等事件），制定出详细的站端设备、语音、灯光、摄像头等任意设备的关联动作计划，进行智能设备联动。

3.8安全防护子系统

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。

并且报警系统可以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。

u可手动布撤防和自动布撤防（每个防区可设置5个时间段）

u结合硬件可控制报警主机每个子系统（用户）的布撤防。

u可按需求设置分区图、防区图、子防区图

u可按需要设置报警后弹出相关地图

u地图上还可设置联动摄像机、门禁等，并直接在地图上控制

u可自定义的报警后语音提示

u完善的事件记录，供事后查询

3.9视频监控子系统

视频监控子系统分为两种方案，第一种在没有以太网的开闭所，可以采用串口摄像头，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，完全可以采用数字监控系统，实现专业监控功能。

一、报警抓拍式监控：

（1）安装安防摄像头，可监视开闭所/开闭所即时情况；

（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/开闭所事故报警、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/开闭所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