配電站所智能輔助控制系統

系統概述

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、安全環境綜合監控技術，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。

配電站所智能輔助控制系統對配電房內環境中有毒有害氣體含量、O2含量、溫濕度、入侵、的狀態進行監控，并根據預先設置的啟動方式，監測設備的狀態，分別對空調、照明、水泵、通風機等設備進行控制。同時，也可以引入火災、煙霧等信號進行聯動。另外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。配電房各被監測點的現場實際狀態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的情況。減少了巡檢人員強度，加強對配電房等的安全、保衛、火警監視，保障配電房安全運行。

系統架構圖

應用場景圖/功能選型表

選配方案（常規配電房）

   
    系統架構圖

選配方案一：標準屏柜式（為設計院典型設計和配置）

主要功能/特點：

     1、標準屏柜 外形大氣

     2、機架式4U主機帶7寸彩色觸摸屏

     3、可進行3D建模，可視化效果更好

     4、可實現配電房的環境、設備狀態、安防、消防、視頻等綜合監控

   選配方案二：標準機柜式（適用于配電房智能化新建或改造項目，尤其是空間有限的改造項目，能實現包括視頻在內的各種智能化需求）

主要功能/特點：

   1、具備方案一的全部功能

  2、外置7寸或10寸觸摸屏，簡單大氣，有較好體驗

  3、具有視頻監控功能，集成度高，體積緊湊

   4、功能齊全 滿足所有智能化需求

選配方案三：壁掛式（適用于預算較低，有初步智能化需求，便于大量推廣）

主要功能/特點：

1、一體式設計 集成度高

2、具有新風、除濕防凝露、降溫（可選）等綜合功能

    3、具有煙霧、水浸、溫濕度、SF6、氧氣等功能，同時可以門禁（門磁）、視頻等功能，并可增加人臉識別等功能，可遠程運維，可選配APP功能。

選配方案四：運行環境智能調控裝置（適用于沿海、沿江、山區等濕度較大地區，具備風道（可選）、除濕、調溫（可選）及各種環境傳感器的采集和設備聯動控制功能）

主要功能/特點：

1、一體式設計集成度高

2、具有智能化控制、24小時通風降溫、除濕防凝露、實時通信、基于WEB的遠程維護、人機信息互動、智能調溫（可選配）、風道（可選配）等綜合功能

    3、具有監測煙霧、水浸、溫濕度、SF6、氧氣等功能，同時可以門禁（門磁）、視頻等功能，并可增加人臉識別等功能，可遠程運維，可選配APP功能。

選配方案（無線配電房）

系統架構圖

選配方案一：無線標準屏柜式（采用基于LoRa的無線通信，滿足輸變電設備物聯網微功率無線網通信協議）

主要功能/特點：

 1、具備無線公網/無線專網遠程通信接口，支持2G/3G/4G/5G

 2、具備LoRa無線通信接口，470MHz通信協議滿足電力設備節點組網協議，2.4GHz通信協議滿足微功耗協議

 3、支持DL/T 634.5 104、IEC61850、MQTT、GB28181、Q/GDW 1517.1-2014 電網視頻監控系統及接口（SIP-B）等協議

 4、可實現配電房的環境、設備狀態、安防、消防、視頻等綜合監控

選配方案二：無線標準機柜式（具備方案一所有全部功能，但體積上更加輕巧，適合于空間有限的改造項目）

主要功能/特點：

1、具備無線公網/無線專網遠程通信接口，支持2G/3G/4G/5G

 2、具備LoRa無線通信接口，470MHz通信協議滿足電力設備節點組網協議，2.4GHz通信協議滿足微功耗協議

3、支持DL/T 634.5 104、IEC61850、MQTT、GB28181、Q/GDW 1517.1-2014 電網視頻監控系統及接口（SIP-B）等協議

4、可實現配電房的環境、設備狀態、安防、消防、視頻等綜合監控

智慧環網柜/箱變

  智慧環網柜/箱變系統架構圖

  智慧環網柜應用場景及功能選型表

  智慧箱變應用場景及功能選型表

  智慧環網柜/箱變解決方案

  方案一：

  智能環網柜/箱變綜合智能物聯網系統主要分為本地監控和后臺管理。本地監控主要有環境監測、設備監測、智能控制、視頻監視、通信以及供電等幾個部分。

  1 環境監測：環境溫、濕度監測，煙霧探測，明火探測，紅外防盜監測、水浸探測等。

  2 開關柜監測：柜門狀態、柜內接點溫度、柜內局放、斷路器動作特性。

  3 智能控制：風機控制、水泵控制、除溫控制、照明控制、聲光報警控制。

  4 視頻監視：工業半球，低光照下正常工作（帶夜視）。

  5 通    信：內網光纖接口上傳、GPRS通信模塊上傳、RS485上傳（主要用于上傳至DTU）。

  6 變壓器監測：變壓器局放、噪聲、溫度（樁頭溫度、油溫、繞組溫度）、有害氣體監測。

  7 供    電：AC220V供電，CT取電供電，太陽能供電。

  方案二：

  適用于新建智能環網柜/箱變，在環網柜/箱變出廠前就做好智能化設計嵌入。

  1 、除常規改造項目具備的監測功能外，具備柜/箱外監測數據顯示功能（屏幕尺寸、防護等級及組態功能可定制）；

  2、屏幕支持實時視頻、監測數據、告警歷史等查看，同時支持設備外部控制（換氣扇、燈光、除濕等）；

  3、支持權限、密碼管理，防止非專業/非局方人員隨意查看/更改數據。

智慧臺區/柱開

  智慧臺區/柱開系統架構圖

  智慧臺區應用場景

  智慧臺區功能選型表

  智慧柱開應用場景

  智慧柱開功能選型表

智慧臺區/柱開—安全預警系統典型方案

方案1：智慧臺區—安全預警系統

本系統可以實現一個地區內所有配電臺區的綜合監控、管理、運維。同時可實現運維人員手機實時查看數據和故障報警短信推送等功能。

系統技術應用：

1、無線傳感：基于微功率、低功耗無線智能感知技術，將實時感知信息傳遞至自動化終端或邊緣融合終端；

2、5G：將邊緣融合終端數據傳輸至配網智慧監測平臺；

3、北斗：生成網格化區域全景圖，當設備發生故障或運行異常時，可實現設備的精準定位及導航；

4、AR：將遠程監測場景數據虛擬增強至智慧監測平臺展示，提升現場監測互動效果；

5、安全加密：通過內嵌國網加密芯片，實現設備端數據安全保護。

   系統監測功能介紹:

   1、桿塔監測：實現桿塔傾斜、沉降、微氣象等綜合監測功能；

   2、變壓器監測：實現變壓器溫度（可采用紅外成像或CT取電測溫），局放、振動、噪聲等綜合監測功能；

   3、JP柜監測：實現柜內環境溫度、濕度、明火、煙霧、浸水狀態等環境量監測和自動化終端TTU電氣量數據及保護狀態的信息上傳；

   4、絕緣監測：實現避雷器動作次數、泄漏電流和臺區接地電阻、接地電流、剩余電流等綜合監測功能；

   5、視頻監測：實現本地視頻/圖像實時監測、分析和報警等功能。

 方案2：智慧柱開—安全預警系統

   智慧柱上開關安全預警系統主要包含以下幾種技術的應用：接地電阻、防雷監測、柱開動作特性、無線測溫、視頻監測。

   系統監測功能介紹：

   1、桿 塔監測：實現桿塔傾斜、沉降、微氣象等綜合監測功能；

   2、柱上開關監測：實現柱上開關溫度、局放、振動、噪聲及分合閘狀態監測功能；

   3、柱上線路監測：線路可視化防外破、線路故障、溫度、振動監測分析和報警；

   4、絕緣監測：實現避雷器動作次數、泄漏電流和臺區接地電阻、接地電流、剩余電流等綜合監測功能；

   5、視頻監測：實現本地視頻/圖像實時監測、分析和報警等功能。

智慧配電線路監測

 智慧配電線路監測架構圖

架空線路應用場景圖

 功能選型表

 智慧埋地線路監測應用場景

 功能選型表

智慧線路—安全預警系統典型方案

方案1：智慧架空線路—安全預警系統

系統監測功能介紹：

1、桿塔線路監測：實現桿塔傾斜、沉降、微氣象，線路可視化防外破等綜合監測功能；

2、線路監測：實現線路實時潮流監測、電能質量、溫度、故障定位、故障指示器、防外破、驅鳥器等綜合監測功能；

3、絕 緣監測：實現避雷器次數、泄漏電流和接地電阻、接地電流、剩余電流等綜合監測功能；

4、視 頻監測：實現本地視頻

/圖像實時監測、分析和報警等功能；

6、通 信定位：基于

5G+北斗技術實現智慧互聯萬物互通的全域、全場景、實時顯示所有線路監測狀態；

系統技術應用：

1、基于5G和北斗定位技術的智慧線路分布全景圖，實時顯示所有線路監測狀態；

 2、基于微功率、低功耗無線智能感知技術的智慧線路遠程實時感知設備狀態以及實現環境數據監測；

 3、基于AR增強現實和智能視覺物聯網技術的智慧線路實時感知，提升人機互動效果；

 4、基于先進的微處理器技術以及瞬態參數測試技術，對避雷器進行實時檢測。

 5、基于智能化的數據處理技術對配電線路的桿塔傾斜、振動、接地電阻、局放、防外破等數據進行處理和分析。

 方案二：智慧埋地線路—安全預警系統

  系統技術應用：

1、基于分布式光纖測溫技術，對電纜溫度進行實時在線監測，保障電力系統安全運行。

2、基于剩余電流在線監測技術，針對

0.4kV電壓等級以下的 TT、TN 系統設計，可通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實時監控和管理。

3、基于電纜局放在線監測技術，實時監測放電量，放電相位，放電次數等基本局部放電參數，為評估其絕緣水平及老化程度提供判據，為電纜的檢修工作提供依據。

4、基于有毒有害氣體在線監測技術，實時監測現場有毒有害氣體含量，當現場的某種待檢氣體的指標不符合所設置的標準時，系統會自動進行一系列報警動作，如報警，排風，跳閘等，保障檢修施工人員安全。

  5、基于電子井蓋防盜技術，全天候24小時實時監控和管理，實現井蓋缺失或者被盜實時報警。

  系統監測功能介紹：

  智慧電纜安全預警系統主要分為本地監控和后臺管理。本地監控主要有環境監測、設備監測、智能控制等幾個部分。

  1、環境監測：實現對分布式光纖測溫、剩余電流在線監測、電纜局放、有毒有害氣體、智能高壓分支箱等監測功能。

  2、設備監測：實現柜電纜溝內電纜溫度、預制管井內溫度、濕度、煙霧狀態、水位、風機狀態、井蓋狀態等監測功能。

  3、智能控制：實現對風機、水泵的智能控制控制

  4、后臺管理：實時地監測電纜溝內的環境參量和設備的狀態并通過多種方式通知用戶，也可以遠程控制各種輔助設備。系統通過網絡進行集中式的管理，極大地方便了管理人員對電纜井電纜管理，為電力系統安全運行提供保障。

智慧基坑/隧道管廊有限空間生命保障安全預警系統

  應用場景圖

功能選型表

技術亮點

1、基于無線通信與無線智能感知技術的智慧基坑/管廊有限空間生命保障安全預警系統，實時全景監測基坑安全監測狀態；

2、基于便攜式遠程實時感知設備終端，方便現場作業實施；

3、基于心率、人員定位監測，提升作業人員生命體征監測；

  新型技術成果區域

1、項目建設背景

基坑作為變電站/管廊等建筑基礎，基坑的安全穩定是保證變電站/管廊設備安全運行的前提之一。隨著基坑建設規模的不斷擴大，基坑施工引發的事故也在增加，因此需要對基坑進行有效的監測和預警。基于《國網安監部關于湖南省送變電工程有限公司線路基礎施工專業分包“7.2"人身傷亡事故的快報》，國網公司關于基坑監測也提出全面停工檢查要求，監測需求逐步加大。

2、技術方案/新技術研發

江蘇久創電氣科技有限公司在結合基坑監測實際應用的基礎上，提出基于智慧基坑/管廊有限空間生命保障安全預警系統，可對整個基坑施工作業過程進行實時采集、微功耗無線傳輸、數據遠程匯總分、超限超時預警報警等功能，利用在線監測預警系統，可有效保證數據的準確性，嚴謹性，連續性，為施工建設的效率提升，作業人員安全預警過程保駕護航。

系統通過如下一系列新技術的應用，提升基坑/隧道管廊有限空間的智能化監測水平：

（1） 超低功耗，自帶電池，可實現24小時不間斷采集；

（2） 無線人員定位技術的應用，提升了故障精準定位和實時通信能力；

（3） 完善的多參量超限報警功能，可實現：水平位移、豎向位移、地下水位、錨桿拉力、墻體內力、傾斜等檢測數據拓展接入，綜合預警，避免事故發生；

（4） 實現作業人員心率、路徑行為監測，實時監測作業人員生命體征；

（5） 強大的數據分析系統，多角度、多參數、多維度預警和告警，實現基坑的綜合實時運維管控。

智慧電纜井

  應用場景圖

  典型配置

   解決方案

   1、設備及環境實時監測

通過對電纜的接頭溫度信息采集，對電纜設備實時在線監控，實時展示監測數據，當監測到電纜設備狀態異常等信息，分析故障情況，及時推送告警信息至運維人員。

通過對環境的監控：溫度、濕度、有毒有害氣體、水位、煙感等信息的采集和分析，以及井蓋的位移信息，對電纜井內環境實時在線監測。

由于電纜電磁、機械、環境腐蝕等多方面原因而產生絕緣老化與損壞，繼而產生局部過熱，嚴重時發生火災，在南方特別是迎峰度夏時期電纜接頭爆炸起火時有發生。通過電纜接頭處的測溫傳感器以及環境溫濕度、煙感等傳感器的數據綜合分析是否發生火災，在保證火災告警信息及時推送的同時，大大減小誤報漏報情況。

   2、電纜資源管理

通過在電纜本體和通道路徑進行數據梳理，建立斷面資源分析管理模塊實現對在管控資源及通道資源使用情況進行展示，結合GIS地圖服務直觀顯示電纜路徑走向，對接PMS等系統建立電纜資源信息化臺賬，對低下資源進智能管理、斷面分析、信息查詢、坐標定位和圖形展示實現對電纜及通道資源的全壽命周期管理。

   3、電纜智能運檢

通過綜合利用報修信息、告警信息等發現電纜設備存在故障，結合設備定位、實現故障的實時研判及定位，合理調度搶修資源，定制化巡檢策略，高效指揮搶修工作開展，實現故障搶修時間最小化，提高故障搶修效率與優質服務水平。

   4、數據智能分析應用

通過對監測數據的進一步分析及深化應用，綜合運維大數據分析、人工智能、深度學習、邊緣計算等手段挖掘數據價值及潛在故障風險預測預判，實現包括對電纜內芯溫度的計算、環境綜合故障分析、線路狀態評估、絕緣老化分析等功能。