智能变电站一体化辅助系统的分析

2019-05-08陈晓勇

通信电源技术 2019年4期

关键词：子系统风机辅助

陈晓勇

（重庆乙未科技有限公司，重庆 400000）

0 引言

智能变电站一体化辅助系统一般分为安防系统和功能性综合保障子系统。安防系统是变电站安全技术防范部分，其子系统主要包括视频监控系统、消防子系统、安防警卫子系统及门禁子系统等。变电站安防系统需充分结合变电站安全人员，以防范安全故障[1]。

1 智能变电站一体化辅助系统

功能性综合保障子系统是保障变电站特殊环境、专业设备完好、特定区域的设备正常工作及操作人员人身安全的辅助子系统，如水泵智能控制子系统、风机智能控制子系统、空调智能控制子系统、灯光控制子系统、环境温湿度监测子系统、风速监测子系统、水浸监测子系统及六氟化硫（SF6）监测子系统等。功能性综合保障子系统采用信息化、网络化和数字化方式将各子系统集成到一个平台（智能管理主机），并通过智能管理主机将数据传输到电力系统综合应用服务平台，实现了数据远程监控。

图1为智能变电站一体化辅助系统（虚线框内）架构图。

2 功能性综合保障子系统功能应用

2.1 智能管理主机

智能管理主机是一体化辅助系统的核心设备，可实现综合应用服务器与环境监测、灯光控制、风机、空调控制、水泵控制、视频监控、消防及安防等设备（子系统）的信息通信，通过统一接入和配置管理实现辅助设备之间的综合联动和重要数据存储，实现统一管理与远程控制、环境监测、智能告警、综合联动、视频显示与录像回放、数据存储及自动对时等功能[2]。

图1 智能变电站一体化辅助系统架构示意图

2.1.1 统一管理与远程控制

（1）权限管理

根据系统设置的安全规则，设置操作权限，使操作人员可访问且只能访问已被授权的资源。同时，保证系统控制的唯一性，即对某一设备操作时，其他人员不准动作。

（2）设备管理

该主机具备统一的管理软件，通过GIS（地理信息系统）的电子地图对站内各辅助设备进行运行状态监测、数据调阅及联动规则设置。

（3）远程控制

远程控制风机、空调、抽水泵及灯光等设备；远程控制视频监控系统前端设备，如云台转向、电动变焦及防护罩雨刷动作等，并调阅现场视频与录像画面。对于尚未支持DL/T860标准的辅助设备（子系统），应通过智能接入装置接入智能管理主机，进行远程管理与控制；对于尚未支持DL/T860标准的门禁子系统，应通过智能接入装置接入智能管理主机，进行远程控制，并联动视频监控系统摄像机实现可视化门禁管理。设定控制策略，由系统按照设定的策略进行自动控制。通过GIS（地理信息系统）的电子地图界面操作实现上述远程控制。

2.1.2 环境监测

实时采集、处理及上传站内场地、主控室、开关室及蓄电池室等的工作环境温度和湿度；实时采集、处理及上传敞开式变电站风速、SF6电气设备室的六氟化硫（SF6）气体浓度及部分电气设备室的氧气浓度；对于需要监测水位的位置进行水浸监测，并实时采集、处理及上传相关数据。

2.1.3 智能告警

检测可疑数据，校核数据准确性，筛选、过滤、分类、分析及上传智能变电站辅助设备告警信息，且自动在GIS（地理信息系统）的电子地图上提示报警位置和类型。设置不同级别的环境信息告警值，通过与实时环境监测数据对比，实现越限告警。及时主动推出各类告警信息，并联动现场视频工作人员进行直观判断和高效响应。告警视窗内提供告警信号的详细信息，可通过点击告警信息切换告警画面。

2.1.4 综合联动

告警联动是指各类告警事件应根据系统联动规则，实现现场视频画面、灯光、风机、空调、抽水泵、安全警卫、门禁及视频录像等辅助应用功能综合联动。

环境监测与设备控制联动是指系统监测到环境数据越过联动预设值或预设范围时，应联动风机、空调及抽水泵等设备进行启停，按照联动规则自动操控空调运行模式和空调运行温度，将环境数据控制在门限值内，生成联动记录，并主动推出联动信息。

视频监控与灯光控制联动是指站内灯光应按照联动规则，通过智能管理主机实现灯光智能控制子系统与视频监控系统的联动，为视频摄像提供辅助照明。

2.1.5 数据存储

系统集中存储环境信息、告警信息、联动信息、人员自动跟踪定位视频图像及联动视频图像。

2.2 环境温湿度监测子系统

变电站内功能性区域，如主控室、开关室及蓄电池室等的电气设备正常运行，需工作环境保持合适的温度和湿度。环境温湿度监测子系统在功能区域设置精确度高的温湿度传感器，实时采集和处理温湿度，并与智能管理主机进行信息通信。根据功能区域的电气特点在管理主机设置相应的阈值，联动风机和空调系统，以保证区域温湿度处于电气设备正常运行的温湿度区间[3]。

2.3 六氟化硫（SF6）监测子系统

六氟化硫（SF6）气体作为高压断路消弧气体，广泛应用于变电站GIS设备。六氟化硫气体常态下是一种无色、无味、无嗅及无毒的非燃烧性气体，但高浓度下会导致人呼吸困难、喘息、皮肤和黏膜变蓝及全身痉挛。因此，六氟化硫监测系统既是保证高压电气设备正常工作的技术手段，也是保障操作人员人身安全的重要子系统。六氟化硫监测子系统设置专业的六氟化硫（SF6）气体传感器，实时采集和处理空气中的六氟化硫浓度，并与智能管理主机进行信息通信。根据GIS功能区域的空间特点在管理主机设置相应的阈值，联动风机强排风系统和声光报警设备，以保障高压设备的正常运行和操作人员的人身安全。

2.4 风速监测子系统

风速监测子系统实时采集敞开式变电站对外环境风速，并与智能管理主机进行信息通信。风速监测子系统可定时上传风速采样值，调节采样时间间隔，测量范围为0～35 m·s-1，测量精度为±0.5%[4]。

2.5 水浸监测子系统

变电站内的高压电缆需设计专门的电缆槽道敷设，部分变电站需和电力隧道对接，设置专门的地下电缆夹层。电缆槽道和电缆夹层处于低洼地段，虽然都设计了排水系统，但对于大部分无人值守变电站，仍需设置水浸监测子系统，以保证有效排水。

水浸监测子系统设置水浸探测器于电缆槽道底部或者电缆夹层低洼地段，实时监测环境积水情况，实时采集和处理监测水位的位置，并与智能管理主机进行信息通信。通过主机智能分析是否联动水泵控制系统进行积水强排。

2.6 灯光智能控制子系统

对于无人值守变电站，检修人员通常会对主控制室和开关室进行日常检修和巡检工作。为方便站内管理和配合视频监控系统的操作使用，智能辅助系统需设置灯光智能控制系统。灯光智能控制系统既可通过本地开关控制室内灯光开/关，也可通过智能管理主机接受综合应用服务器的远程控制指令或按照预设的综合联动规则开/关相关灯光，拓扑模型如图2所示。

图2 灯光智能控制子系统拓扑示意图

2.7 空调智能控制子系统

变电站内通常安装相应的工业空调设备，以控制相关区域的温度和湿度。空调智能控制子系统通过智能管理主机接受综合应用服务器的远程控制指令或按照预设的综合联动规则对相关空调进行启/停操作、运行模式转换及温湿度设定，拓扑模型如图3所示。

图3 空调智能控制子系统拓扑示意图

2.8 风机智能控制子系统

变电站内设置独立的风机控制系统。风机智能控制系统可通过智能管理主机接受综合应用服务器的远程控制指令或按照预设的综合联动规则启/停相关风机，拓扑模型如图4所示。

图4 风机智能控制子系统拓扑示意图

2.9 水泵智能控制子系统

变电站电缆槽道和电缆夹层内有积水坑，需设置相应的水泵控制系统。水泵智能控制子系统通过智能管理主机接受综合应用服务器的远程控制指令或按照预设的综合联动规则启/停相关水泵，拓扑模型如图5所示。

3 安防系统部分功能应用要点

智能变电站一体化安防系统主要由视频监控系统、周界报警系统及门禁系统构成。虽然智能变电站一体化安防系统的技术依托于民用安防系统，但在系统集成上又有延伸和不同。

3.1 视频监控系统

智能变电站一体化视频监控系统符合民用高清视频监控系统的设计和安装规范。智能变电站一体化视频监控系统较特殊的要求具体如下。

（1）人员自动跟踪定位。人员自动跟踪定位子系统可区分多个合法进入变电站的工作人员，联动视频监控系统，自动跟踪和记录工作人员的设备操作过程。视频录像应按时间顺序进行存储，并可进行检索和回放。（2）视频监控与灯光控制联动。（3）人员自动跟踪定位视频数据和告警联动视频数据须保存1个月。（4）系统应具备自动对时功能，时间采集源为全站统一的授时时钟，应支持SNTP或IEC61588。

图5 水泵智能控制子系统拓扑示意图

3.2 周界报警系统

4线制或6线制的电子围栏和变电站大门的红外对射构成了变电站的整套外围周界防范系统。电子围栏的安装要求和规范可参看GB/T 7946-2015。电子围栏报警信号接入管理主机和综合应用管理平台的具体方法为：电子围栏围墙机通过485总线模式将报警信号传入门卫室报警主机；大门红外对射通过开关量信号将报警信号传入门卫室报警主机；门卫室报警主机通过总线制继电器模块将报警信号转为数字信号，并接入系统平台。