配电室动力环境综合监控系统解决方案 配套传感器.docx

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配电室动力环境综合监控系统解决方案配套传感器

配电室动力环境综合监控系统

技

术

方

案

--基于Tip3000核心平台的开关柜及电缆测温、变压器监测、SF6/O2、O3、NO、TVOC等有毒有害气体监测、安防、消防、灯光、空调、风机、除湿机控制以及图像监控的配电室动力环境综合监控系统

1项目概述

供电公司变配电场所由于数量较多、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。

变配电场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）各系统之间独立运行，无法有效的进行管理，达不到安全管理的效果。

3）目前变配电场所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。

4）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。

同时将分散的巡视检查变为集中监控降低了人工成本，大幅度减少了值班人员的劳动强度，同时提高了防窃电预警能力，大幅度实现了节能减排和减员增效的社会效益。

电科恒钛根据变电站、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，研发了配电室动力环境综合监控系统，系统是一种集成度与归一化程度较高，能够兼容并利用现有绝大部分设备，可以根据变电站的实际需要，能够满足从小开闭所到35KV至1000KV变电站、从改造站到新建站、从单站式到大规模集中联网等各种类型需求的智能远程一体化监控方案。

2系统概述

配电室动力环境综合监控系统是整套管理系统中的重要环节，它一般以低压网中的开闭所、环网柜、配电房、小区变等的环境温度、湿度及防盗为监测对象，使电力部门及时了解供电设备运行及环境状况，利用现代化的监控手段进行实时在线的检测及控制，实现了配电房各种监测数据的动态显示，进一步提升了配电房运行的能力，提高了配电网运行的可靠性。

配电室动力环境综合监控系统,在变电站（或者开闭所、配电房、小区变等需要监测的环境）中配置配变监控终端负责对环境温度、湿度、门禁及防盗等情况进行实时采集、分析、监控、处理，通过电力专网方式，实现对异常情况的及时上报。

在监控中心配置一台监控计算机，负责变电站（或者开闭所、配电房、小区变等需要监测的环境）的运行状态进行24小时数据监控、分析、处理；确保对外资料查询、故障管理等功能的安全性，并为未来移动办公、异地监督、其它管理系统互联等方式提供扩展。

监控计算机接入相关管理部门办公网络，提供友好的人机界面，使其在局域网上每个授权计算机均可浏览到所有监控数据、报警信息及故障状态，并对系统所采集到的数据进行处理、显示、存档和报表自动打印，即时显示事件记录和故障记录，并提供声光报警，提供示例数据统计表单，为系统的规划提供依据。

应用配电室动力环境综合监控系统后，无需现场操作，节省了人力、物力，提高了工作效率，对分散的配电房检查点实现实时采集数据，进行全面定性、定量的测试和维护，符合了目前电力系统变电站、开闭所无人值守化的发展趋势。

3系统总体设计

3.1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，把配电室动力环境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，能够接入轨道机器人、热成像监控、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。

3.2网络拓扑设计

目前，对于配电室动力环境综合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。

4系统功能设计

站端监控系统以网络通信（IEC61850协议）为核心，完成站端视频、环境数据、安全警卫信息、人员出入信息、火灾报警信息的采集和监控，并将以上信息远传到监控调度中心。

通过和各监控子系统的通信，应能实现用户自定义的设备联动，包括现场设备操作联动、火灾消防、门禁、SF6监测、环境监测、报警等相关设备联动；并可以根据变电站现场需求，完成自动的闭环控制和报警，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。

4.1视频监控

a）以树形方式展开选择所需监控的视频，可实时监视本地区所辖变电站视频信息，可实时监视同一变电站多路（1\4\9\16）实时视频并实现一机同屏同时监视；可同时实时监视多个变电站（1、4、9）的单路实时视频；可同时监视一次设备的多角度视频；

b）不同的区域巡检中心仅可监视其所辖变电站的视频；

c）可在以电子地图承载的变电站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）；

d）可根据变电站平面布置图上布防、撤防、告警状态直接查看相关视频；

e）多台监控工作站及Web用户可同时监控任一变电站视频；

f）具备视频自动复位功能，即可对变电站的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；

g）具备视频自动巡视功能，对系统的监控点进行视频巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，包括不同变电站的视频、同一变电站的不同摄像机、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；

h）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。

4.2现场环境监控

a）对变电站现场温度、湿度、风速、SF6等环境数据进行采集和监测，对异常进行告警；

b）对现场烟雾、水浸、门禁等进行采集、监测及告警；

c）实时查阅环境信息的告警；

f）查看环境信息模拟量的实时趋势曲线和历史曲线；

e）各区域巡检中心根据信息分区及分流原则，各自进行所辖变电站的环境信息监控。

4.3远程控制

a）远程控制站端系统视频监控设备和环境监控设备，包括摄像机、灯光、门禁和空调等的控制；

b）对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深进行调整及控制；

c）对于有预置位的摄像机，能直接进行预置和操作；

d）对摄像机的控制操作完成后，释放控制权限的时间可设定；

e）设置和查询摄像机的预置位；

f）远程控制声光告警设备；

g）具备对前端任何一个门的开、关以及锁死等控制功能。

h）可进行变电站的布防/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，也可以通过变电站平面布置图进行布防或者撤防控制；

i）可在视频画面上利用鼠标拖拽监控视频的方式控制摄像机的监控方位、视角，实现快速拉近、推远、定焦某个景物。

4.4告警管理

a）告警分为严重告警和一般告警两级，告警级别可设定；

b）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；

c）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）；

d）实现严重告警的自动手机短信告警功能；

i）按照时间、地点、告警类型组合方式综合查询历史告警信息。

4.5门禁管理

a）作为门控功能管理中心，统一管理所辖变电站的门禁系统，可按站方式监视及控制，对各变电站门禁控制单元的门禁编程、编辑电子地图、查看进出数据或有关事件；

b）可在各变电站平面布置图上监视和控制其门禁系统所有受控门，并可直接查看相应视频；对门禁进行控制时，相应视频应自动联动；

c）可对具备门禁应用的工作站授权。

4.6统计功能

a）环境信息模拟量最值、最值出现时间、平均值统计；

b）具备多时段的环境信息模拟量最值统计及存储；

c）地区主站可用率、各站端系统RPU可用率、摄像机可用率分类统计（可按各厂家、型号进行统计），可按月、季、年分别统计，并生成报表。

4.7报表管理

a）实时环境数据；

b）历史环境数据及统计计算结果；

c）各类统计考核数据。

4.8Web浏览

a）实现与地区级主站基本一致的所辖变电站视频和环境信息浏览功能；

b）具备与监控工作站基本一致的人机画面；

c）支持所有类型的网络浏览器；Web客户端程序及所需控件自动下载及升级；

d）历史视频的播放；

e）历史环境数据及报表下载；

f）提供访问权限控制，Web用户访问权限及可访问区域由系统统一授权；

g）Web子系统应具备同时200人以上的并发访问能力；在并发访问人数达到上限值后应该按照登录用户的重要等级自动将等级低的连接中断。

5施工安装规范

5.1系统组屏屏柜安装

1基础槽钢允许偏差：

不直度＜1mm/m，全长＜5mm；水平＜1mm/m，全长＜5mm。

位置误差及不平行度＜5mm。

2机柜底座与基础连接牢固，导通良好，可开启屏门用软铜导线可靠接地，柜底部空隙处以有机堵料严密封实。

3机柜面平整，附件齐全，门销开闭灵活，机柜标识齐全、清晰。

机柜体垂直度误差＜1.5mm/m，相邻两柜顶部水平误差＜2mm，成列柜顶部水平误差＜5mm；相邻两柜盘面误差＜1mm，成列柜面盘面误差＜5mm，相间接缝误差＜2mm。

4综合控制主机、硬盘录像机、路由器、交换机等设备通过19英寸机架标准安装方式固定于机柜内。

5.2监控传感器安装

1摄像机安装：

枪机主要监控站所入口门窗、通道及环网柜后侧，通过支架安装在墙上。

球机主要监控高压环网柜、中置柜、低压开关柜断路器状态，通过吊架安装在高、低压柜前。

摄像机安装后应保证垂直，不能歪斜。

2三鉴防盗传感器安装：

三鉴传感器装于站所入口及窗户侧墙上，安装角度对准大门及附近过道，安装后应保证垂直，不能歪斜。

3烟雾传感器安装：

烟雾传感器一般装于主变上方屋顶下，安装后与屋顶平行，不能歪斜。

4水位传感器安装：

水位传感器装于电缆沟内最底部，安装后应保证垂直，不能歪斜。

5温湿度传感器、臭氧传感器安装及SF6＆O2气体传感器安装：

温湿度传感器、臭氧传感器、SF6＆O2气体传感器安装装于高压环网柜后侧墙面，安装高度约20CM，安装后应保证垂直，不能歪斜。

主变温度按照主变厂家通讯规约接入站端主机系统。

6除湿机和机房专用空调应放置于主入口对侧墙角，除湿机和空调不可放置于电缆沟上。

除湿机和空调的安装同时应做好排水管的安装和墙面封堵工作。

6核心硬件

7配套设备

无源无线测温

HT-TNCW-02B无源无线测温主机可管理240个无线探头、无源探头采用新型软磁合金带进行CT取电，不需要外接电源，挂载高精度温度探头和无线发射器。

测温主机具有RS485数据输出接口，使用工业领域广泛应用的MODBUS协议。

接收主机

测温探头

三相四线智能电量仪

电量仪测量三相四线的相电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、基波功率、谐波功率、有功电度、无功电度等电参数。

多路交流/直流电压、电流测量仪

测量馈线回路电压、电流。

交流电压量程10V~500VAC；直流电压量程1V~500VDC，精度等级均为0.2%FS,隔离电压>2500V.

智能新风机

采用多级过滤、配置初效/G4/F8/离子净化装置、洁净新风引入，保持室内正压，保持室内高洁净度。

低噪音离心风机，控制更合理。

即插型过滤器设计、强力消音降噪材料、机组全钢板设计。

新风机支持RS485级联，使用工业领域广泛应用的MODBUS协议。

开关柜及其内部高压设备局部放电在线监测

通过UHF传感器采集高压开关柜内高频脉冲电流信号，通过对信号高频分量分析来确定开关柜内是否有放电以及放电的严重程度。

局放主机局放探头

蓄电池在线监测

采集蓄电池的单体电压、温度、内阻等参数，实现蓄电池组的远程在线监测。

温湿度传感器

HT3020-AQ（OEM）温湿度传感器采用瑞士高精度温度探头，带RS485数据输出接口，使用工业领域广泛应用的MODBUS协议，实现长距离传输，多点同时检测。

空调控制器

空调控制器是智能学习型控制器，可支持市场上99%的空调型号的遥控器码值学习与存储。

支持空调来电自启动，空调掉电后来电自启动，并自动设置空调掉电前状态，不需监控主机干预。

IEC61850通信服务器

IEC61850通信服务器上行协议支持IEC61850-8-1，下行协议支持MODBUS-RTU、MODBUS-ASCII、MODBUS-TCP等，并可根据用户需求灵活开发相应设备协议。

灯光风机控制器

灯光控制器作为连接主机的控制模块，可以通过通断电的方式来控制灯光、加热器以及220V供电的风机。

其他配套设备