智能变电站辅助系统综合监控平台站端设计.docx
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智能变电站辅助系统综合监控平台站端设计
智能变电站辅助系统综合监控平台站端设计
第1章站端设计3.
1.1站端概述3.
1.2站端典型构架.3.
1.3站端处理单元.4.
1.4视频监控子系统6.
1.4.1监控点分布6.
1.4.2摄像机选型.1.1
1.4.3监控点部署1.2
1.4.4监控点配套1.3
1.4.5智能视频分析1.3
1.5环境监测子系统1.4
1.6安全防范子系统1.8
1.7火灾报警子系统22
1.8门禁子系统24
1.9语音对讲子系统26
1.10智能控制子系统27
1.11SF6泄漏报警子系统29
1.12传输子系统.3.1
1.12.1网络交换机31
1.12.2光纤收发器32
1.13站端保障子系统33
1.13.1防雷.3.3
1.13.2抗干扰34
1.13.3供电电源35
1.13.4组屏与布线35
第2章站端调试37
2.1服务端配置37
2.2客户端配置38
2.3客户端快速使用操作流程40
2.4联动配置设置流程42
2.5系统对接集成功能使用步骤45
2.6刀闸（保护开关）信号接入45
2.7数据上传，接入主站系统方式（61850）45
2.8站端智能设备接入设置步骤46
第1章站端设计
1.1站端概述
智能变电站辅助系统综合监控平台站端系统以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02传感器，H2S
传感器以及03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/GPR等无线方式和
中心进行联网。
1.2站端典型构架
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混合模式站端系统中，模拟摄像机通过BNC接入HT500，IP摄像机通过以
太网接入HT500，其他子系统通过4-20mA模拟量输入、开关量输入、RS-485/232串口、以太网接入HT500。
HT500接收子系统上传的视音频及报警信息，并进行处理、上传，工作人员可通过客户端向子系统发送一系列的控制指令。
有人值守变电站可采用B/S客户端访问，通过IE浏览器，无需安装客户端软件，可在任意电脑上进行操作。
1.3站端处理单元
目前的无人值守变电站内，虽然配置有视频监控、环境监测、安全防范、火灾报警、门禁等子系统，但大多分步、分批实施，系统各自独立运行。
为了实现多系统的综合监控、集中管理，急需对各子系统进行集成。
1）技术介绍
HT500系列站端处理单元是安徽电科恒钛智能科技有限公司根据多年智能变电站监控的实践经验，针对通信行业基站和电力行业变电站等内部的动力、环
境、安防等监测和控制而设计生产的一款产品。
站端处理单元采用恩智浦32位Cortex-M3核的高性能工业级CPU，主频可以达到100MHz。
产品采用工业级设计，具有抗干扰（软件滤波、软件陷阱、防死机软件狗电路、阻容吸收、电磁屏蔽等）、防雷，自检电路和实时时钟电路设计，所有输入口光藕隔离，所有继电器输出带有瞬间过压保护，增强了设备的稳
定性和实时性。
2）主要功能
实现对电源、UPS等各种动力设备以及消防主机的监控管理：
通过串行数据和网络IP包之间的数据转换，从而完成远程管理，扩展串口，将传统的串行设备联网，串行设备互相通信等功能。
可接入8路开关量（2U设备HT502扩展至24路），实现电子围栏、水浸、红外、烟感、防盗等报警监控功能。
可接入6路模拟量，实现对温度、湿度、风速、液位、SF6等模拟量的接入。
支持8路继电器（2U设备HT502扩展至24路）输出，实现对灯光、风机、水泵等设备的控制功能。
可通过空调遥控器（接到RS485接口），实现对空调的开机、关机、制
冷、制热、调节温度以及通风等功能。
可实现一路门禁的管理，并在此基础上实现巡检、巡视人员的考勤管理可通过网络对服务器进行远程参数配置
串口具有15KVESD浪涌保护，网口具有2500V隔离保护。
所有输入输出端口均配有光耦隔离，具有500W雷击保护。
远程管理，远程固件升级
mion
■
~bTTTZTTZ+-+-*-"-■«-+-+-■►—-s-4-->-d-~i--4：
—>1—*—+—
8K开关量输出
M路开关比输用
DC12V^Jll
8路开关屋输入
DC12Vli$]出
EZD1订」』
扩展4路485!
I
以K网口
1備开关量输入
1K^85[I
DC12V输出
B路模拟最输入
DC24X/踰出
3）存储计算
因DS-8516EH支持接入8路模拟标清摄像机+16路IP标清摄像机（或16路模拟标清摄像机+8路IP标清摄像机），共24路D1视频。
视频图像存储空间计算公式：
每个前端存储总容量（Gb）=【视频码流大小（Mb）X60秒X60分X24小时X存储天数/8】/1024。
以一路视频图像在7天、15天、30天所需要的占用空间估算如下:
存储天数
视频规格、
7天
15天
30天
1280*720（HD720P），4Mb码流
295.31
632.81
1265.63
720*576（D1），2Mb码流
147.66
316.41
632.81
变电站内的视频很多需连续存储30天，以24路D1接入为例，根据计算得出需要15188Gb,实际配置时还需要考虑格式化、RAID、热备盘的开销，建议采用8块2Tb硬盘。
1.4视频监控子系统
站端摄像机是整个综合监控系统的视频信号源，主要负责对全站主要电气设备、安装地点及周边环境进行全天候的视频监视，同时能与其它子系统进行报警联动，满足生产运行对安全、巡视的要求。
管理服务器骨理终端电规墙监控客户机恥b服务器
1.4.1监控点分布
变电站是输变电网的枢纽，安装有大量一次设备，还配套有二次设备、计算机设备、通信设备，任何设备都关系到变电站的安全运行，同时场地环境也影响着设备的运行状况。
根据不同电压等级的变电站，需配置不同数量的监控点
500kV变电站作为输变电网的枢纽，与区域性大容量水电站、火电站、核电站相连接。
主变采用分相变压器；500kV侧采用3/2断路器接法，进线处装设高压并联电抗器，进线多的站点采用双母双分段；220kV侧采用双母双分段，双母线可通过母联连接；35kV侧采用单母线接线，装设电容器。
500kV变电站的建议摄像机数量为40个左右，可采用如下分布：
变电站大门：
监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。
变电站围墙：
对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。
变电站全景：
全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。
主变场地：
监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。
500kV场地：
监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/
合状态；监视该区域并联电抗、CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。
220kV场地：
监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/
合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。
35kV场地：
监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/
合状态；监视该区域电容器、CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。
高压室：
监视变电站内高压室（所用变室）的环境情况，运行设备的外观状况。
室内重要区域：
监视进出室内（主控室、主控楼继保室、就地继保室、通信室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。
500kV变电站的典型平面图如下所示:
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1.4.1.2220kV变电站
220kV变电站作为输变电网的重要一环，与500kV变电站的出线相连接
220kV侧采用双母线接线，双母线可通过母联连接进线多的站点采用双母双分段；110kV侧采用双母线接线，双母线可通过母联连接进线多的站点采用双母双分段；35kV侧采用单母线分段接线，装设电容器和消弧线圈。
220kV变电站的建议摄像机数量为20-30个，可采用如下分布：
变电站大门：
监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。
变电站围墙：
对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。
变电站全景：
全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。
主变场地：
监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗漏油、风扇状态等。
220kV场地：
监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。
110kV场地：
监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/
合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。
高压室：
监视变电站内高压室（35kV开关室、电容器室、所用变室、消弧线圈室）的环境情况，运行设备的外观状况。
室内重要区域：
监视进出室内（主控室、主控楼继保室、就地继保室、通信室、蓄电池室）的人员情况及室内设备的外观状态。
220kV变电站的典型平面图如下所示：
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1.4.1.3110kV变电站
110kV变电站作为输变电网的末端，与220kV变电站的出线相连接。
110kV侧、35kV侧、10kV侧均采用单母线分段接线；10kV侧装设电容器和消弧线圈。
110kV变电站的建议摄像机数量为16个左右，可采用如下分布：
变电站大门：
监视进出变电站人员及车辆的情况，可配合门禁使用，用于刷卡人员或忘带卡人员的身份验证。
变电站围墙：
对变电站周界进行防入侵监视，安防设备报警能联动视频。
变电站全景：
全面了解变电站的现场情况，监视进出变电站、建筑物、
设备场地的人员、车辆，监视设备场地的环境状况。
主变场地：
监视变电站主变的外观状态、油位、档位、套管、瓷瓶、渗
漏油、风扇状态等。
110kV场地：
监视该区域断路器、隔离开关、接地刀闸的外观状态、分/
合状态；监视该区域CT、PT、避雷器和瓷瓶等的外观状态。
高压室：
监视变电站内高压室（35kV开关室、10kV开关室、电容器室、所用变室）的环境情况，运行设备的外观状况。
室内重要区域：
监视进出室内（主控室、蓄电池室）的人员情况及室内
设备的外观状态。
110kV变电站的典型平面图如下所示：
1.4.2摄像机选型
站端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控系统的质
量，应结合变电站实际监控需要选择合适的产品和技术方法，保障视频监控的效
果，我们在选择摄像机时可参考以下原则：
围墙监控可采用变焦镜头的一体形摄像机，越界报警联动平台弹视频窗口时，由于围墙范围广，便于工作人员进行变焦操作看清可疑目标。
大门监控可采用固定红外枪机，具备红外夜视功能，满足全天候24小时监控的需要。
全景监控（主控楼顶）可采用高速球机，实现大范围监控的需要；根据客户需求，也可选用高清球机及智能跟踪球。
场地及高压室监控，可采用高速球机，实现大范围监控的需要；如需对
细节（油位、油温）进行监控，也可选用高清球机。
小范围的室内（通信室、蓄电池室）监控可采用固定枪机。
大范围的室内（主控室、继保室）监控可采用中速球机，实现大范围监控的需要。
模拟摄像机的清晰度应达到540线以上，网络标清有效像素达752*582，网络高清有效像素达720p以上。
需要夜间摄像的监控点，为保障夜间低照度条件下的清晰度，采用的摄像机应具有彩转黑、低照度（彩色<1.0LUX黑白w0.01LUX功能。
室外枪机需配置IP66等级的室外型防护罩。
室外球需达到IP66防护等级。
网络摄像机应具备开关量输出功能，以控制补光灯开启。
所有IP摄像机除了网络口还需具备BN（接口，以便接入智能视频服务器。
1.4.3监控点部署
序号
监控位置
部署摄像机类型
设备选型
1
围墙
彩色一体化摄像机
DS-2CZ282P
2
大门
红外防水彩色摄像机
DS-2CC172P-IR1
红外防水网络摄像机
DS-2CD892P-IR1
3
全景
网络高速智能球
DS-2DF1-518
（主控楼顶）
网络高清智能球
DS-2DF1-672
网络自动跟踪高速智能球
iDS-2DF1-515-B
A
场地及
网络高速智能球
DS-2DF1-518
4
高压室
网络高清智能球
DS-2DF1-672
5
室内（小范围）
网络摄像机
DS-2CD892PF
6
室内（大范围）
网络中速智能球
DS-2DM1-516
1.4.4监控点配套
1.4.4.1支架安装
变电站摄像机应根据所需监控的范围、角度、场景以及现场条件来选择安装方法。
出于变电站安全因素及施工条件考虑，以支架安装为主。
支架安装应按以下原则：
变电站内运行有大量高压电气设备，安装时首先应考虑与高压设备的安
全距离。
摄像机支架的选择必须满足荷重要求，同时具备防锈防腐功能。
安装应牢固，不得歪斜，制作要美观。
不具备条件可利用原有水泥杆配套U型抱箍安装摄像机。
1.4.4.2补光灯
对于采光条件比较差的场所，以及夜晚低照度环境下的监控需要，为了保障监控质量，需要在监控点配置补光灯，在监控现场环境及设备时开启周围的灯光。
因需要控制的点位较多，可通过IP摄像机就近输出开关量控制补光灯。
通过平台软件，可在主站控制现场任意灯光。
1.4.5智能视频分析
因为变电站内存在着重要区域，以往“被动监控”只适用于事后追溯。
而站端智能视频服务器的采用，变“被动”为“主动”，可以对事件做到“早发现早预防”。
海康威视的视频服务器采用创新的智能视频分析（IVS）技术，内嵌矢量方向运动检测算法，建立三维化的目标跟踪，能够比较准确的得到目标在视频场景中的距离与高度值，降低了实际使用中的误报率。
站端系统可采用海康威视iDS-6002HF（/B）视频服务器进行智能分析，
iDS-6002HF（/B）的行为分析可实现以下视频分析检测：
可以对变电站大门的视频进行智能分析，当变电站大门口出现非法停车、人
物徘徊、聚集时，达到触发条件产生报警；
可以对变电站大门进行智能分析，划定大门为警戒面，在布防的情况下，当有可疑份子穿越警戒面后，即产生报警信号；
可以对重要设备（主变）的运行区域进行智能分析，当有人员闯入该侵区域后，达到触发条件产生报警，可以有效预防误跑间隔出现人身伤亡和设备损坏。
海康威视iDS-6002HF（/B）支持对2路视频进行4CIF编码及支持2路智能分析。
可按需配置数量，今后可以增加设备数量以支持更多的视频分析。
1.5环境监测子系统
应根据变电站的实际需求，配置温湿度传感器、风速传感器、水浸探头等环境监测设备，这些环境信息通过HT500实现数据集中上传。
1.5.1.1温湿度传感器
一般情况下电气设备对环境的温湿度都有相应的要求，特别对于一些昂贵精密的设备更是如此。
电力行业中由于温度过高过低引起的元器件失效或环境湿度过高引起的漏电事故时有发生，所以需对温湿度进行实时采集和控制。
1）技术介绍
温湿度传感器，采用传感、变送一体化设计，采集温湿度数据，进行数据校正转换，转换成4-20mA电流环信号上传，并能在现场LCD上显示。
2）主要功能
变电站内的温湿度传感器通过4-20mA接口连接至HT500，温湿度模拟量能实时上传主站，站端及控制中心能随时查阅设备运行场地的环境温湿度，并做出相应的处理（远程遥控空调）。
3）配置原则
在主控室、继保室、通信室、蓄电池等室内需配备温湿度传感器
如果被测的房间太大，就应放置多个温湿度传感器
可通过LCD显示现场温湿度。
主要技术参数可参考下表:
技术参数
温度测量范围
-25C~85C
温度测量精度
温度±）.5C（-10C~60C）
湿度范围范围
5%RH~95%RH（非凝结）
湿度范围精度
湿度±3%RH（20%RH~90%RH，25C）
响应时间
<15s
数据传输距离
>800m
输出信号
4~20mA
1.5.1.2风速传感器
变电站的很多设施（刀闸、高压母线等）都高于地面运行，当变电站现场持续风速超过变电站设计承受能力时，可能会造成安全隐患，所以需对风速进行实时检测，当风速超过警戒线时，能够立即启动紧急预案。
1）技术介绍
风速传感器顾名思义是测量空气流速的仪器，仪器内的转速传感器能把风速转换成4-20mA电流环信号上传。
风速传感器在所有领域都能灵活运用，广泛应用于电力、钢铁、石化、节能
等行业。
风速传感器种类很多，最常用的为风杯式，它由3个互成120。
固定在
支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。
整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。
2）主要功能
变电站内的风速传感器通过4-20mA接口连接至HT500,能把现场风速实时上传主站，站端及控制中心能随时查阅设备运行场地的风速，并做出相应的处理。
3）配置原则
风速仪一般安装于变电站主控楼顶，没有特殊要求，一个站点一个即可。
主要技术参数可参考下表：
技术参数
测量范围
0m/s〜30m/s
测量精度
±1.5%测量值
环境温度
-20C~70C
相应时间
<1s
数据传输距离
>800m
输出信号
4~20mA
1.5.1.3水浸探头
当连续降雨或排水不畅时，室外的电缆沟内会产生积水，当积水淹没沟内电缆时会造成安全隐患，电缆长期浸泡在水中时，如果没有很好的防水结构，电缆很容易产生绝缘的水树枝老化，从而造成绝缘的破坏，将会大大缩短电缆的寿命，严重的还会造成短路跳闸。
所以我们需实时了解电缆沟的积水情况，以便及时使
用抽水泵排水。
所谓“水树枝”，指塑料电缆绝缘在电场和水的作用下，由杂质、气泡及隆凸不平处引发其内部绝缘材料降解而产生树枝状放电通道。
水树枝会随着时间的
发展继续生长，最终导致绝缘击穿，成为电缆早期损坏的重要原因。
1）技术介绍
水浸探头根据探测电极浸水后阻抗发生变化，通过专用集成芯片对水浸输入信号进行信号放大、整形、比较，将电极电导的变化转换成标准电压信号，推动继电器输出开关量信号，指示探头所在位置是否有水。
在没有水浸入时，电极之间的电导为零，当有水接触电极时，电导变大。
变电站内需对电缆沟内的水位进行实时检测，当水位超过警戒线时，能够通过开关量向综合监控系统报警。
2）主要功能
电缆沟内的水浸探头通过开关量输出报警信号给HT500，HT500根据预置规则启动抽水泵排水，同时把现场积水情况及时上传主站，使站端及控制中心知情。
3）配置原则
一般考虑在电缆沟每隔80米左右布置一个探头，同时分别选择一个不同电压等级的端子箱布置一个探头。
传感器应安装在感应点上方较高位置，以确保其不被水淹没，安装时先安装底座。
如果用户要多点检测，一组导线上可带4~5个探头，也可以接多组分导线，每组导线带1个探头或多个探头。
主要技术参数可参考下表:
技术参数
误报率
<0.01%
环境温度
0~50C
输出信号
开关量无源输出
1.6安全防范子系统
由于不少的无人变电站都建在郊外和一些较偏僻的地方，变电站内的设备非常昂贵，并且变电设施带有交流高压，如遇不法分子盗窃或破坏，将造成严重的经济损失以及造成人员伤亡。
为此变电站的安防防护非常重要，为彻底消除这种现象，避免财产遭破坏，需要进行隔离阻拦，以免造成人身意外伤害。
安全防范设备主要由红外对射、电子围栏、红外双鉴、声光报警器等设备组成。
各探测器通过报警线缆直接与HT500连接，当发生报警时，报警信息能够及时上传给HT500，并且能联动相关设备，如启动照明灯光、声光报警器等。
监控黑户惴
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模拟直像机
1.6.1.1红外对射
变电站内运行有高压带电设备，为了防止不法份子对电力设施的盗窃、破坏，以及外来人员误入带电间隔造成的人身伤亡事件，变电站周界都配备了围墙。
但传统的围墙无法对入侵事件进行报警，红外对射作为周界防范的有效补充，主要应用于距离比较远的围墙、楼体等建筑物，特别适合无人值守变电站。
1）技术介绍
红外对射是利用光束遮断方式的探测器，由一个发射端和一个接收端组成。
发射端发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成监控防护区，当有人横跨该
区域时，遮断不可见的红外线光束而引发警报。
常见的红外对射有两光束、三光束、四光束，以四光束为例：
一般情况下必须同时遮断4个光束才发出报警；如果只触发3个或以内，而触发持续过了一特定时限，系统亦判定为报警，不会出现漏报现象。
红外对射的特点：
防卫方式隐蔽，没有电子围栏那么明显，使入侵者在不知不觉中触警。
周界全面设防，无盲区和死角，入侵者无法以快速跳跃、匍伏或其它动作通过隐形红外防卫射束网的防范范围。
良好的抗干扰功能，内置自动调节强光过滤系统，避免受强光或汽车灯光的影响。
严密的防破坏功能，当红外接收端电源线或信号线被剪断时，报警信号
输出电路将自动输出报警信号。
防雨、防尘、抗干扰能力强，可全天侯工作。
2）主要功能
一旦有不法人员想通过围墙翻入变电站，就会立即触发报警，报警通过开关量输出到HT500。
HT500可根据预置规则联动相应功能：
报警信息上传中心，保安人员可以迅速来到事发地点；触发声光报警器，震慑非法闯入者；联动相应的灯光照明，调用预置位，启动报警录像等。
3）配置原则
变电站的围墙上安装多对红外对射，红外对射的安装应该覆盖所有的围墙及大门，红外对射探头的裕度应不小于100%（如围墙的长度为60米,则对射探头的标称距离为不小于60X（1+100%）=120米）。
红外对射探头建议采用四光束，当有人或物体阻挡光线时产生告警信号，并可以设置其布防和撤防两种运行方式。
红外对射探头要选择合适的响应时间，太短容易引起不必要的干扰，太长会发生漏报。
通常以50毫秒为最短遮断时间，大于50毫秒报警，小于50毫秒不报警。
红外对射应具备开关量报警节点。
红外对射主机一般安装在主控室或保安室。
1.6.1.2电子围栏
红外对射只能对入侵事件进行报警，无法对不法份子进行有效的防御，电子围栏的出现为周界防范提供了强力保障。
1）技术介绍
电子围栏起源于畜牧业高度
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