配電站所智能輔助控制系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

近年來國家大力發(fā)展智能電網(wǎng)，輸變電系統(tǒng)的智能化信息化已具備相當高的水平，而配網(wǎng)由于其使用環(huán)境和結(jié)構(gòu)的復雜性使得智能化信息化水平較低，隨著智能電網(wǎng)工作的進一步深入，配網(wǎng)智能化信息化已成為下一步的主要工作之一，國家電網(wǎng)于2011年把配網(wǎng)智能監(jiān)測列入技術(shù)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(nèi)尚無該類應用。

針對這一問題，利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、圖像技術(shù)、安防監(jiān)控和防盜報警、安全環(huán)境綜合監(jiān)控技術(shù)，推出配電房綜合在線監(jiān)控系統(tǒng)，對配電房實施全面的集中監(jiān)測監(jiān)控管理。

配電站所智能輔助控制系統(tǒng)對配電房內(nèi)環(huán)境中有毒有害氣體含量、O2含量、溫濕度、入侵、的狀態(tài)進行監(jiān)控，并根據(jù)預先設置的啟動方式，監(jiān)測設備的狀態(tài)，分別對空調(diào)、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(lián)動。另外還具有實時監(jiān)測高壓一次設備母排溫度、變壓器溫度監(jiān)測、開關柜內(nèi)局放監(jiān)測等功能。配電房各被監(jiān)測點的現(xiàn)場實際狀態(tài)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)秸{(diào)度中心，局領導及調(diào)度人員可在調(diào)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(wèi)、火警監(jiān)視，保障配電房安全運行。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

應用場景圖/功能選型表

選配方案（常規(guī)配電房）

   
    系統(tǒng)架構(gòu)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(xiàn)配電房的環(huán)境、設備狀態(tài)、安防、消防、視頻等綜合監(jiān)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(xiàn)包括視頻在內(nèi)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(jiān)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(huán)境智能調(diào)控裝置（適用于沿海、沿江、山區(qū)等濕度較大地區(qū)，具備風道（可選）、除濕、調(diào)溫（可選）及各種環(huán)境傳感器的采集和設備聯(lián)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(diào)溫（可選配）、風道（可選配）等綜合功能

    3、具有監(jiān)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(tǒng)架構(gòu)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(lián)網(wǎng)微功率無線網(wǎng)通信協(xié)議）

主要功能/特點：

 1、具備無線公網(wǎng)/無線專網(wǎng)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(xié)議滿足電力設備節(jié)點組網(wǎng)協(xié)議，2.4GHz通信協(xié)議滿足微功耗協(xié)議

 3、支持DL/T 634.5 104、IEC61850、MQTT、GB28181、Q/GDW 1517.1-2014 電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口（SIP-B）等協(xié)議

 4、可實現(xiàn)配電房的環(huán)境、設備狀態(tài)、安防、消防、視頻等綜合監(jiān)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(wǎng)/無線專網(wǎng)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(xié)議滿足電力設備節(jié)點組網(wǎng)協(xié)議，2.4GHz通信協(xié)議滿足微功耗協(xié)議

3、支持DL/T 634.5 104、IEC61850、MQTT、GB28181、Q/GDW 1517.1-2014 電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口（SIP-B）等協(xié)議

4、可實現(xiàn)配電房的環(huán)境、設備狀態(tài)、安防、消防、視頻等綜合監(jiān)控

智慧環(huán)網(wǎng)柜/箱變

  智慧環(huán)網(wǎng)柜/箱變系統(tǒng)架構(gòu)圖

  智慧環(huán)網(wǎng)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(huán)網(wǎng)柜/箱變解決方案

  方案一：

  智能環(huán)網(wǎng)柜/箱變綜合智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要分為本地監(jiān)控和后臺管理。本地監(jiān)控主要有環(huán)境監(jiān)測、設備監(jiān)測、智能控制、視頻監(jiān)視、通信以及供電等幾個部分。

  1 環(huán)境監(jiān)測：環(huán)境溫、濕度監(jiān)測，煙霧探測，明火探測，紅外防盜監(jiān)測、水浸探測等。

  2 開關柜監(jiān)測：柜門狀態(tài)、柜內(nèi)接點溫度、柜內(nèi)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(jiān)視：工業(yè)半球，低光照下正常工作（帶夜視）。

  5 通    信：內(nèi)網(wǎng)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(jiān)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(jiān)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(huán)網(wǎng)柜/箱變，在環(huán)網(wǎng)柜/箱變出廠前就做好智能化設計嵌入。

  1 、除常規(guī)改造項目具備的監(jiān)測功能外，具備柜/箱外監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示功能（屏幕尺寸、防護等級及組態(tài)功能可定制）；

  2、屏幕支持實時視頻、監(jiān)測數(shù)據(jù)、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(quán)限、密碼管理，防止非專業(yè)/非局方人員隨意查看/更改數(shù)據(jù)。

智慧臺區(qū)/柱開

  智慧臺區(qū)/柱開系統(tǒng)架構(gòu)圖

  智慧臺區(qū)應用場景

  智慧臺區(qū)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(qū)/柱開—安全預警系統(tǒng)典型方案

方案1：智慧臺區(qū)—安全預警系統(tǒng)

本系統(tǒng)可以實現(xiàn)一個地區(qū)內(nèi)所有配電臺區(qū)的綜合監(jiān)控、管理、運維。同時可實現(xiàn)運維人員手機實時查看數(shù)據(jù)和故障報警短信推送等功能。

系統(tǒng)技術(shù)應用：

1、無線傳感：基于微功率、低功耗無線智能感知技術(shù)，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(shù)據(jù)傳輸至配網(wǎng)智慧監(jiān)測平臺；

3、北斗：生成網(wǎng)格化區(qū)域全景圖，當設備發(fā)生故障或運行異常時，可實現(xiàn)設備的精準定位及導航；

4、AR：將遠程監(jiān)測場景數(shù)據(jù)虛擬增強至智慧監(jiān)測平臺展示，提升現(xiàn)場監(jiān)測互動效果；

5、安全加密：通過內(nèi)嵌國網(wǎng)加密芯片，實現(xiàn)設備端數(shù)據(jù)安全保護。

   系統(tǒng)監(jiān)測功能介紹:

   1、桿塔監(jiān)測：實現(xiàn)桿塔傾斜、沉降、微氣象等綜合監(jiān)測功能；

   2、變壓器監(jiān)測：實現(xiàn)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(jiān)測功能；

   3、JP柜監(jiān)測：實現(xiàn)柜內(nèi)環(huán)境溫度、濕度、明火、煙霧、浸水狀態(tài)等環(huán)境量監(jiān)測和自動化終端TTU電氣量數(shù)據(jù)及保護狀態(tài)的信息上傳；

   4、絕緣監(jiān)測：實現(xiàn)避雷器動作次數(shù)、泄漏電流和臺區(qū)接地電阻、接地電流、剩余電流等綜合監(jiān)測功能；

   5、視頻監(jiān)測：實現(xiàn)本地視頻/圖像實時監(jiān)測、分析和報警等功能。

 方案2：智慧柱開—安全預警系統(tǒng)

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

   系統(tǒng)監(jiān)測功能介紹：

   1、桿 塔監(jiān)測：實現(xiàn)桿塔傾斜、沉降、微氣象等綜合監(jiān)測功能；

   2、柱上開關監(jiān)測：實現(xiàn)柱上開關溫度、局放、振動、噪聲及分合閘狀態(tài)監(jiān)測功能；

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

   4、絕緣監(jiān)測：實現(xiàn)避雷器動作次數(shù)、泄漏電流和臺區(qū)接地電阻、接地電流、剩余電流等綜合監(jiān)測功能；

   5、視頻監(jiān)測：實現(xiàn)本地視頻/圖像實時監(jiān)測、分析和報警等功能。

智慧配電線路監(jiān)測

 智慧配電線路監(jiān)測架構(gòu)圖

架空線路應用場景圖

 功能選型表

 智慧埋地線路監(jiān)測應用場景

 功能選型表

智慧線路—安全預警系統(tǒng)典型方案

方案1：智慧架空線路—安全預警系統(tǒng)

系統(tǒng)監(jiān)測功能介紹：

1、桿塔線路監(jiān)測：實現(xiàn)桿塔傾斜、沉降、微氣象，線路可視化防外破等綜合監(jiān)測功能；

2、線路監(jiān)測：實現(xiàn)線路實時潮流監(jiān)測、電能質(zhì)量、溫度、故障定位、故障指示器、防外破、驅(qū)鳥器等綜合監(jiān)測功能；

3、絕 緣監(jiān)測：實現(xiàn)避雷器次數(shù)、泄漏電流和接地電阻、接地電流、剩余電流等綜合監(jiān)測功能；

4、視 頻監(jiān)測：實現(xiàn)本地視頻

/圖像實時監(jiān)測、分析和報警等功能；

6、通 信定位：基于

5G+北斗技術(shù)實現(xiàn)智慧互聯(lián)萬物互通的全域、全場景、實時顯示所有線路監(jiān)測狀態(tài)；

系統(tǒng)技術(shù)應用：

1、基于5G和北斗定位技術(shù)的智慧線路分布全景圖，實時顯示所有線路監(jiān)測狀態(tài)；

 2、基于微功率、低功耗無線智能感知技術(shù)的智慧線路遠程實時感知設備狀態(tài)以及實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測；

 3、基于AR增強現(xiàn)實和智能視覺物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)以及瞬態(tài)參數(shù)測試技術(shù)，對避雷器進行實時檢測。

 5、基于智能化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)對配電線路的桿塔傾斜、振動、接地電阻、局放、防外破等數(shù)據(jù)進行處理和分析。

 方案二：智慧埋地線路—安全預警系統(tǒng)

  系統(tǒng)技術(shù)應用：

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

2、基于剩余電流在線監(jiān)測技術(shù)，針對

0.4kV電壓等級以下的 TT、TN 系統(tǒng)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(shù)實時監(jiān)控和管理。

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

4、基于有毒有害氣體在線監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測現(xiàn)場有毒有害氣體含量，當現(xiàn)場的某種待檢氣體的指標不符合所設置的標準時，系統(tǒng)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(shù)，全天候24小時實時監(jiān)控和管理，實現(xiàn)井蓋缺失或者被盜實時報警。

  系統(tǒng)監(jiān)測功能介紹：

  智慧電纜安全預警系統(tǒng)主要分為本地監(jiān)控和后臺管理。本地監(jiān)控主要有環(huán)境監(jiān)測、設備監(jiān)測、智能控制等幾個部分。

  1、環(huán)境監(jiān)測：實現(xiàn)對分布式光纖測溫、剩余電流在線監(jiān)測、電纜局放、有毒有害氣體、智能高壓分支箱等監(jiān)測功能。

  2、設備監(jiān)測：實現(xiàn)柜電纜溝內(nèi)電纜溫度、預制管井內(nèi)溫度、濕度、煙霧狀態(tài)、水位、風機狀態(tài)、井蓋狀態(tài)等監(jiān)測功能。

  3、智能控制：實現(xiàn)對風機、水泵的智能控制控制

  4、后臺管理：實時地監(jiān)測電纜溝內(nèi)的環(huán)境參量和設備的狀態(tài)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(tǒng)通過網(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)

  應用場景圖

功能選型表

技術(shù)亮點

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

2、基于便攜式遠程實時感知設備終端，方便現(xiàn)場作業(yè)實施；

3、基于心率、人員定位監(jiān)測，提升作業(yè)人員生命體征監(jiān)測；

  新型技術(shù)成果區(qū)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(wěn)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(guī)模的不斷擴大，基坑施工引發(fā)的事故也在增加，因此需要對基坑進行有效的監(jiān)測和預警?；凇秶W(wǎng)安監(jiān)部關于湖南省送變電工程有限公司線路基礎施工專業(yè)分包“7.2"人身傷亡事故的快報》，國網(wǎng)公司關于基坑監(jiān)測也提出全面停工檢查要求，監(jiān)測需求逐步加大。

2、技術(shù)方案/新技術(shù)研發(fā)

江蘇久創(chuàng)電氣科技有限公司在結(jié)合基坑監(jiān)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(tǒng)，可對整個基坑施工作業(yè)過程進行實時采集、微功耗無線傳輸、數(shù)據(jù)遠程匯總分、超限超時預警報警等功能，利用在線監(jiān)測預警系統(tǒng)，可有效保證數(shù)據(jù)的準確性，嚴謹性，連續(xù)性，為施工建設的效率提升，作業(yè)人員安全預警過程保駕護航。

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

（1） 超低功耗，自帶電池，可實現(xiàn)24小時不間斷采集；

（2） 無線人員定位技術(shù)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(xiàn)：水平位移、豎向位移、地下水位、錨桿拉力、墻體內(nèi)力、傾斜等檢測數(shù)據(jù)拓展接入，綜合預警，避免事故發(fā)生；

（4） 實現(xiàn)作業(yè)人員心率、路徑行為監(jiān)測，實時監(jiān)測作業(yè)人員生命體征；

（5） 強大的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，多角度、多參數(shù)、多維度預警和告警，實現(xiàn)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(huán)境實時監(jiān)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(jiān)控，實時展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，當監(jiān)測到電纜設備狀態(tài)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(huán)境的監(jiān)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(nèi)環(huán)境實時在線監(jiān)測。

由于電纜電磁、機械、環(huán)境腐蝕等多方面原因而產(chǎn)生絕緣老化與損壞，繼而產(chǎn)生局部過熱，嚴重時發(fā)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(fā)生。通過電纜接頭處的測溫傳感器以及環(huán)境溫濕度、煙感等傳感器的數(shù)據(jù)綜合分析是否發(fā)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(shù)據(jù)梳理，建立斷面資源分析管理模塊實現(xiàn)對在管控資源及通道資源使用情況進行展示，結(jié)合GIS地圖服務直觀顯示電纜路徑走向，對接PMS等系統(tǒng)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)電纜設備存在故障，結(jié)合設備定位、實現(xiàn)故障的實時研判及定位，合理調(diào)度搶修資源，定制化巡檢策略，高效指揮搶修工作開展，實現(xiàn)故障搶修時間最小化，提高故障搶修效率與優(yōu)質(zhì)服務水平。

   4、數(shù)據(jù)智能分析應用

通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的進一步分析及深化應用，綜合運維大數(shù)據(jù)分析、人工智能、深度學習、邊緣計算等手段挖掘數(shù)據(jù)價值及潛在故障風險預測預判，實現(xiàn)包括對電纜內(nèi)芯溫度的計算、環(huán)境綜合故障分析、線路狀態(tài)評估、絕緣老化分析等功能。