智能化配电房建设改造项目技术方案

一、前言

近年来国家大力发展智能电网，输变电系统的智能化信息化已具备相当高的水平，而配网由于其使用环境和结构的复杂性使得智能化信息化水平较低，随着智能电网工作的进一步深入，配网智能化信息化已成为下一步的主要工作之一，国家电网于2011年把配网智能监测列入技术导则，但是由于存在信息采集种类繁多，缺少传输通道，缺少综合的主站软件等原因，国内尚无该类应用。

针对这一问题，利用现代计算机技术、网络技术、图像技术、安防监控和防盗报警、智能环境综合监控技术，推出配电房综合在线监控系统，对配电房实施全面的集中监测监控管理。

该系统将某10KV配电房内环境中SF6气体含量、O2含量、臭氧浓度、温湿度、入侵、门禁的状态进行实时在线监测、在线诊断，并可以根据预先设置的启动方式，根据以上监测设备的状态，分别对风机、照明、除湿器、水泵、视屏图像采集等设备进行控制。同时，也可以引入火灾、烟雾、明火等信号进行联动。系统还具有实时监测高压一次设备母排温度、变压器温度监测、开关柜内局放监测等功能，配电房（变电站）的各被监测点的现场实际状态可通过网络传输到调度中心，局领导及调度人员可在调度中心查看各个配电房（变电站）的情况，减少了巡检人员强度，加强了对配电房（变电站）等的安全、保卫、火警监视，同时提高配电房（变电站）的安全运行。

三、系统主要架构

1、系统拓扑

2、系统说明

小区变（配电房、开闭所）智能综合在线监控系统主要分为两大部分，站端监控和中心管理。

1）站端监控包括各种探测传感器、数据采集单元（智能环境综合监控主机）、无线无源测温系统、局放在线监测系统、视屏图像采集几个部分。

站端监控安装在配电室，实时监测现场实际环境状态及各项参数，如视频、明火、烟雾、人员非法入浸、动物入浸、环境温湿度、门禁、SF6气体浓度、氧含量、开关柜母排温度、开关柜内局放等。系统具备实时在线诊断功能，可配合站端动力环境监控实现诊断结果输出与执行。如：现场温湿度超标，系统通过数据诊断，诊断结果以开关控制信号形式传输给除湿机、风机、百页窗等站端设施进行自动除湿、降温作业。监测数据与诊断执行可通过通信网络将现场各项监测、执行参数及状态上传到中心管理系统。

2）中心管理系统分为硬件平台和软件平台，硬件平台包括网络通讯设备、服务器、客户机等，服务器是整个系统的核心，基本任务是数据的维护和数据的处理。软件平台主要功能包括集中采集、管理各个站端系统，平面显示各站端实时情况，包括主接线、设备工况、实时检测数据曲线与历史数据曲线等界面，直观的描述现场环境状态等。

l 配电房后台展示：

展示内容：局放、母排温度、环境温湿度、SF6、氧气、噪声、水浸、空调、门禁、红外入侵、烟雾、明火等设备的状态监测，同时对数据做出诊断；如当母排超温时会在后台给出告警信息，并有历史记录；局部放电异常时也会在后台给出告警信息，并具有相关记录等。

l 配电房动力设备远程控制：

控制内容：如门禁、空调、风机、照明等设备的远程控制。如巡检人员在巡检配电房时忘带配电房钥匙，可电话申请远程开门等操作。

l 环境参数以及一二次设备监测状态数据平面化展示：

四、技术方案

1、动力环境监控系统

l 配置红外探测器：配电室入口处安装红外探测器用于入室监测，防止入侵；

l 配置温湿度变送器均于分布用于监测环境温度和湿度；

l 配置水浸传感器：监测电缆沟内是否进水；

l 配置噪声传感器用于监测环境噪声；

l 配置臭氧传感器用于测量环境中臭氧浓度，防止设备氧化过快；

l 配置主变超温温度传感器用于监测变压器外壳温度；

l 配置除湿机用于现场除湿作业；

l 配置SF6+O2气体检测器用于监测配电房环境SF6气体浓度和氧气含量，保障进入现场工作人员环境安全

并在每个配电室配置环境监控主机用于采集各传感器状态及数据信息，主机具备站端诊断功能，具有控制现场灯光、风机、除湿机、水泵等功能，数据集中整理后上传至智能通信服务器。

2、视频监视系统

配置视频监视系统，用于工作人员远程对高压室内环境及高压设备进行巡视。

3、 配置智能门禁管理系统

l 用于管理人员进出，可以远程进行开门操作，系统具备人脸识别功能。自动识别智能卡上的身份信息和门禁权限信息，持卡人只有在规定的时间和在有权限的门禁点刷卡后，门禁才能自动开门放行允许出入，否则对非法入侵拒绝开门并输出报警信号。并可与环境、动力数据结合，符合开门条件后，才可刷卡进入。

l 人脸识别主要功能模块

1. 人脸识别门禁人脸捕获与跟踪功能

人脸捕获是指在一幅图像或视频流的一帧中检测出人像并将人像从背景中分离出来，并自动地将其保存。人像跟踪是指利用人像捕获技术，当zhiding的人像在摄像头拍摄的范围内移动时自动地对其进行跟踪

2. 人脸识别门禁人脸识别对比

人脸识别分核实式和搜索式二种比对模式。核实式是对指将捕获得到的人像或是zhiding的人像与数据库中已登记的某一对像作比对核实确定其是否为同一人。搜索式的比对是指，从数据库中已登记的所有人像中搜索查找是否有zhiding的人像存在。

3. 人脸识别门禁人脸的建模与搜索

可以将登记入库的人像数据进行建模提取人脸的特征，并将其生成人脸模板（人脸特征文件）保存到数据库中。在进行人脸搜索时（搜索式），将zhiding的人像进行建模，再将其与数据库中的所有人的模板相比对识别，最终将根据所比对的相似值列出最相似的人员列表。

4. 人脸识别真人功能

系统可以识别得出摄像头前的人是一个真正的人还是一幅照片。以此杜绝使用者用照片作假。此项技术需要使用者作脸部表情的配合动作，符合开门条件后，才可刷卡进入。

l 智能语音提示器：安装在配电房入口处，可与门禁系统联动，提示工作人员进入现场注意安全，语音提示内容可根据需求自定义设置。

4、开关柜无线测温系统

配置开关柜无线测温系统，用于监测开关柜高压设备节点温度加强对母排温度监视以防止母排过热烧毁相邻的绝缘部件。

1) 无源无线测温系统工作原理：与核磁共振仪（NMR）类似，温度分析仪向压电传感器在zhiding时间内不间断发送调频电磁波脉冲，从而激发传感器本征频率的释放，释放时间约有10到20微秒，幅度呈指数衰减；由于传感器本征频率是温度的函数，我们的zhuanli技术能够对衰减本征频率进行精确快速测量滤波分析，还原出温度数据。

2) 通讯方式：该系统采用RS485,MODBUS协议方式组网，可实现监控整个变电站动触点、母排、电缆头温度监测，并可根据需求设置不同的预警阈值和告警方式。

3) 无源无线测温传感器特点：

l 无电池

l 无半导体材料

l 无钽电容器件

4) 系统参数：

温度测量范围：-55-150℃；

误差： ±1℃；

频率范围：433MHz；

无线传输距离：2m；

通讯协议：Modbus RTU；

安装方式：采用市场导热zuihaode高温导热胶与被测面粘接，并在外部加高压电缆头专用绝缘自粘带包裹，安装后应牢固可靠，不会发生脱落事故。

5) 现场案例图片：

5、局放在线监测系统

配置局放在线监测系统，用于监测开关柜内局部放电，每面高压柜配置1个监测点安装在开关柜的电缆室,可以实时监控设备的放电情况，及时发现安全隐患。

1) 系统工作原理：高压开关柜局部放电在线监测系统通过检测伴随局部放电而产生的电磁波辐射，系统扫描10~100MHz频率范围内的电磁波辐射并自动确定现场局部放电的实际检测频率，随后将检测数据以局部放电脉冲簇计数方式显示。系统所采用的传感器为特高频(UHF)传感器，随时检测伴随局部放电产生的电磁波辐射脉冲信号。由于高压设备四周总是充斥着各类噪声及干扰信号，而由于UHF特高频传感器单独安装于金属开关柜内，故仅对本开关柜内的电气局放故障作出相应，而不会受相邻开关柜内信号及变电站现场其他相关信号的干扰，有效实现了对各个开关柜内实际局放情况的连续监测。系统中主机用于处理从UHF传感器获取的信号并将其数字化，而采用上位机进行局放信号的筛选、分析并完成局放脉冲数值记录、监测局放量发展状况等功能。

2) 通讯方式：RS485总线。

3) 系统功能：

l 局放脉冲信号检测、报警、计数

l 局放相位脉冲及幅值显示

l 各相位脉冲数分布分析

l 自动噪声水平检测（需配噪音传感器）

4) 系统参数：

l 检测带宽 10MHz-100MHz

l 灵敏度    5PC

l 检测通道 4通道

l 天线原理 特高频UHF天线

l 匹配阻抗 50欧姆

l 连接电缆 同轴电缆

l 使用寿命 ≥30年

5) 现场案例图片：

6、智能照明控制系统

完善某10KV配电房内照明系统，并接入配电房内照明开关，实现自动和远程控制配电房内照明，并可消防烟雾、明火探测、图像监控系统联动，当出现消防、烟雾报警时，自动开启照明，同时联动视频系统进行录像；并在上步大塘街10KV配电房内配置应急照明。

7、智能消防监控系统

配置明火探测器及烟雾探测器，用于监测上步大塘街配电房内消防状态，当采集到火灾报警信号时，智能监测主机把信号上传至系统监控软件，并联动视频系统进行录像。

8、智能巡检机器人

巡检机器人是可长距离水平直线移动、可升降、无拖缆的智能轨道智能小车挂载系统，它可以搭载红外热像仪、可见光高清摄像机、气体检测仪、温湿度传感器、局放监测传感器、交互式实时对讲平台、声光报警器、超声停障系统等。巡检系统平台选用智能感知轨道巡检机器人作为视频监控的采集设备，机器人通过网络传输出音频视频及状态信息，通过系统平台管理所有机器人，可以手工控制机器人巡检，也可以设定巡检路线实现自动巡检，同时还可以通过平台联动门禁和各种电控设备开关动作，通过后台视频分析和识别软件实现人脸识别、开关状态、仪表显示进行识别和工作人员跟踪指挥等功能。

l 日常巡检

l 环境监测

l 一次设备监测

9、智能工器具柜

配置一套完善的工器具柜，让巡检员在发现问题时能够立刻抢修消除安全隐患。

10、智能综合在线监控主站系统

在当地市（区）局监控中心配置1套智能综合在线监控主站系统，主要包括硬件平台和软件平台，硬件平台包括网络通讯设备、服务器、短信报警模块等，服务器是整个系统的核心，基本任务是数据的维护和数据的处理。软件平台主要功能包括集中采集、管理各个站端系统，平面显示各站端实时情况，包括主接线、设备工况、实时检测数据曲线与历史数据曲线等界面，直观的描述现场环境状态。

l 平台可采集多点配电房环境数据集中展示

l 可实现历史数据的查询

l 具备各配电房动力设备的远程遥控

l 拥有自定义报表平台，可方面用户构建需要的报表数据

l 平台具备组态系统功能，可任意接入其他厂家设备

l 平台可实现浏览器远程查看系统，方便用户

11、系统功能联动说明

（1）系统布防撤防与门禁联动功能

   1）门禁卡合法权限开门系统告警自动撤防。

   2）机械钥匙或者其他非法开门系统不撤防并与告警灯联动并在后台显示告警信息。

（2）红外与布防撤防联动

   1）布防红外正常工作，触发红外时与告警灯联动并在后台显示告警信息。

   2）撤防红外失效，不与告警灯联动，但后台显示有人进入。

（3）照明风机与门禁联动

   1）开门立刻自动打开照明，自动打开风机。

   2）关门(所有门关闭)后立刻关闭照明，关闭风机。

（4）风机定时启动。

   1）风机每48小时自动开启一次（开启时间可配置）运行5分钟后自动关闭。

（5）告警灯与烟感联动

   1）烟雾报警，自动启动告警灯并在后台显示告警信息。

   2）撤防后立刻关闭告警灯。

（6）告警灯与明火联动

   1）明火报警，自动启动告警灯并在后台显示告警信息。

   2）撤防后立刻关闭告警灯。

（7）温湿度与空调联动

   1）湿度超过70%(数值可配)，自动打开空调除湿功能。

   2）湿度低于70%(数值可配)，自动关闭空调除湿功能。

   3）温度高于35℃（数值可配），自动打开空调制冷功能。

   4）温度低于35℃（数值可配），自动关闭空调制冷功能。

（8）SF6、氧气、臭氧与风机联动

   1）当SF6、氧气、臭氧超过设定的标准值(标准值可配)风机自动启动；当SF6、氧气、臭氧低于设定的标准值(标准值可配)风机自动关闭并在后台显示联动信息。

（9）烟雾明火与消防设备联动、视频、后台告警联动

   1）当烟雾、明火探测器探测到有烟雾或者明火情况，智能消防自动开启进行灭火，同时进行视频录像，并在后台显示告警信息。

（10）视频与门禁、红外、烟感、明火联动

   1）开门摄像球机转到门禁位置开始摄像，关门后转到默认位置。

   2）红外报警视频自动转到探测器位置开始录像，告警结束后转到默认位置。

   3）烟感、明火告警摄像球机自动对全站进行录像，告警结束后摄像球机自动转到默认位置。

12、人工智能巡检流程
（1） 后台值班人员远程巡检内容

1）确认后台系统以及站端系统是否在线。

2）在后台软件中查看系统主页面各配电房内高压柜局放、母排温度、SF6气体含量、O₂含量、臭氧浓度、温湿度、入侵、门禁、风机、照明、除湿器、水泵、烟雾、明火等设备参数是否正常，有无告警信息，有无设备变位信息。当发现有告警时，记录相关设备的告警时间，告警参数等并及时上报。

3）点击实时信息查看配电房内高压柜局放、母排温度、SF6气体含量、O₂含量、臭氧浓度、温湿度、入侵、门禁、风机、照明、除湿器、水泵、烟雾、明火等有无告警记录、有无联动记录。当发现有告警记录时，记录相关设备的告警时间，告警参数以及告警时间，联动设备等。

4）视频巡视内容点击摄像头查看配电房视频，观察配电房运行设备有无异常。当发现设备异常时调取视频历史记录确认，并做好相关记录且及时上报。

5）点击参数配置查看相关参数是否设置正常，有无改动。如需改动须记录改动参数以及改动时间改动，改动人员工号或名字。

 （2）站端巡检流程

1）接到任务前，巡检人员通过后台软件或者手机APP收到远程电子工作票，并将操作时间、配电房名称、具体位置、房内高压柜运行情况等发送到运维人员。

2）巡检人员可通过后台地图软件导航前往配电房。

3）巡检人员持卡到达某配电房时智能语音提示器提示请刷卡，巡检人员持卡开门，同时进行人脸识别，使用者作脸部表情的配合动作，符合开门条件后，才可开门进入；系统监测到合法开门自动撤防。

4)开门后风机、灯光、百页窗自动开启，非法入侵告警自动关闭。

5）运维人员进入配电房，后台监控人员进行远程监督；运维人员收到设备开合闸状态提示，带电语音提示，环境相关参数提示。

6)巡检进入配电房后先查看站端主机是否在线，查看配电房内高压柜局放数据，检查屏幕是否正常显示，按键或触摸屏是否能正常工作。当发现站端主机出现异常时做好相关数据记录并及时上报。

7)在环境主机上点击查看实时数据，查看母排温度、SF6气体含量、O2含量、臭氧浓度、温湿度、入侵、门禁、风机、照明、除湿器、水泵、烟雾、明火，等设备参数是否正常、有无告警信息，有无设备联动。当发现有告警时，记录相关设备的告警时间，告警参数等并及时上报。

8)点击历史数据查看主变超温、开关柜及母排无线温度、SF6气体含量、O2含量、臭氧浓度、温湿度、入侵、门禁、风机、照明、除湿器、水泵、烟雾、明火等有无告警记录，有无联动记录。当发现有告警记录时，记录相关设备的告警时间、告警参数以及告警时间、联动设备等。

9)点击定值设置查看相关参数是否设置正常。如需改动须记录改动参数以及改动时间，改动人员工号或名字。

备注：图2为站端系统主页的相关参数显示。

10）站端设备巡检完毕且无异常后，现场运维人员高压设备操作通过手机APP点击操作开始，并于后台调度人员语音沟通，后台下达操作指令后现场运维人员与后台监控人员复诵操作步骤一一操作。

11）巡检结束后巡检人员离开时语音提示“请关门"，关门后风机、灯光、百页窗自动关闭。非法入侵告警自动开启，恢复到值班状态，并且系统自动生成电子表单，如实记录操作做过程以及操作时间。

五、改造前后效果对比

1、某智能化站整体改造效果

2、

安装智能巡检机器人