泵站無(wú)人值守系統解決方案

• 概述

    2021年7月，河南大雨連遭襲擊引發(fā)社會(huì )強烈關(guān)注，其中暴雨導致的城市內澇和各項城市功能癱瘓、人員傷亡給全國各省市都敲響了警鐘。常州市排水在全國都處于地位，為保障常州市城市排水及相關(guān)正常進(jìn)行，防患于未然，相關(guān)部門(mén)針對泵站無(wú)人值守系統項目硬件設備及相關(guān)服務(wù)提出項目需求。

泵站系統作為市政城市排水及污水處理系統的重要環(huán)節，和城市生產(chǎn)生活息息相關(guān)，有著(zhù)極其重要的作用。泵站無(wú)人值守系統是傳統工業(yè)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合產(chǎn)生的一種新型電力網(wǎng)絡(luò )運行形態(tài)，通過(guò)賦予泵站電網(wǎng)設備靈敏、準確的感知能力及設備間互聯(lián)、互通、互操作功能，構建基于軟件定義的高度靈活和分布式智能協(xié)作的配電網(wǎng)絡(luò )體系，實(shí)現對配電網(wǎng)的全面感知、數據融合和智能應用，滿(mǎn)足泵站電網(wǎng)精益化管理需求，支撐能源互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展。

如何提高泵站無(wú)人值守的供電可靠性和供電質(zhì)量，是保障人民安居樂(lè )業(yè)、經(jīng)濟發(fā)展、生活穩定的重要前提。但隨著(zhù)配網(wǎng)設備設置的投入逐步增大，近幾年針對配變場(chǎng)所的事故時(shí)有發(fā)生，如：因設備用電過(guò)負荷易過(guò)熱引發(fā)火災，一次設備內部絕緣異常放電，現場(chǎng)監控未全面覆蓋導致設備失盜，設備狀態(tài)無(wú)實(shí)時(shí)監測預警系統造成設備故障停運等等。綜上，如何實(shí)現配變站所智能監控就成為了配電生產(chǎn)管理的重心。而綜合輔助系統的投運，能夠感知配網(wǎng)運行環(huán)境，為可靠供電保駕護航。

• 技術(shù)方案

泵站配電間智能輔助監控系統是集硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò )于一體的大型聯(lián)網(wǎng)監控體系，以能源職業(yè)渠道軟件為基地，完成多級聯(lián)網(wǎng)及跨區域監控，在調控基地/運維基地即可對前端體系集中監控、統一辦理，為智能電網(wǎng)保駕護航。

泵站配電間智能輔助監控系統全部選用高清、智能、物聯(lián)網(wǎng)、4G應用技術(shù)，在“標準化、一體化、智能化"規劃準則的指引下，選用標準化職業(yè)商品，完成了以下功用：

多元視頻監控：支持高清視頻監控、智能視頻監控、移動(dòng)視頻監控，全部提高視頻質(zhì)量和安防水平;

輔佐體系交融：完成視頻監控、環(huán)境監測、安防報警、門(mén)禁、智能操控等子體系的集成，各子體系依據預案進(jìn)行聯(lián)動(dòng);

可視運轉辦理：可按需配置區域視頻巡視預案，一起可與DSCADA體系通訊，當進(jìn)行倒閘操作或跳閘事故時(shí)，DSCADA發(fā)送“遙控"或“遙信"信號至視頻監控體系，相關(guān)相應的攝像機預置位;

立體監管形式：完成前端、區縣、地市三級筆直監管，固定網(wǎng)絡(luò )選用C/S、B/S方法進(jìn)行拜訪(fǎng)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )經(jīng)過(guò)手持辦理終端(手機、平板等)進(jìn)行監管;

體系運維辦理：IT基礎設備辦理、視頻質(zhì)量確診、帶寬優(yōu)化及操控、財物辦理、日志辦理、運維派單等。

• 設計依據

GB50052-95 《供配電系統設計規范》

GB50057-94 《建筑防雷設計規范》(2000 版)

GB50343-2004 《建筑物電子信息系統防雷技術(shù)規范》

GB50062-92 《電力裝置的繼電保護和自動(dòng)裝置設計規范》

GB50198-94 《民用閉路監視電視系統工程技術(shù)規范》

GB50217-2007 《電力工程電纜設計規范》

GB14050-93 《系統接地的型式及安裝技術(shù)要求》

GB2450-87 《電子設備雷擊保護條例》

GB/T18268-2000 《電設備電磁兼容性要求》

GB/T19271-2003 《雷電電磁脈沖防護》

GB/T17544-98 《軟件包質(zhì)量要求和測試》

GB4208-93 《外殼防護等級》

GB/T5234 《工業(yè)控制計算機系統驗收規范》

GBJ131-90 《自動(dòng)化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準》

GBJ63-90 《電力裝置的電測量?jì)x表裝置設計規范》

 GBJ79-85 《工業(yè)企業(yè)通信接地設計規范》

 GB50093-2002 《自動(dòng)化儀表工程施工及驗收規范》

• 系統架構及組成

智能管理系統采用三層架構，分為感知層、網(wǎng)絡(luò )層、應用層。感知層通過(guò)分布式環(huán)境檢測設備，完成對現場(chǎng)設備運行及環(huán)境狀態(tài)的采集；通信層主要作用是完成對來(lái)自現場(chǎng)檢測設備狀態(tài)參數及工作參數的網(wǎng)絡(luò )傳輸，將相關(guān)數據傳輸至上層信息管理層；或者是將來(lái)自上層信息管理層的遠程控制指令傳輸至各現場(chǎng)控制設備或者控制節點(diǎn)；應用層對感知層上傳的數據進(jìn)行數據分析、存儲和展示遠程控制指令的下達，完成對設備的運行狀態(tài)和工作參數的實(shí)時(shí)監測和遠程控制。如圖所示：

1、系統拓撲

2、系統說(shuō)明

泵站無(wú)人值守系統主要分為兩大部分，站端監控和后臺中心管理。

1）站端監控包括各種探測傳感器、數據采集單元（智能環(huán)境綜合監控裝置）、視屏圖像采集系統、電子圍欄系統、門(mén)禁系統、綜合控制等幾個(gè)部分。

站端監控安裝在各變配電室，實(shí)時(shí)監測現場(chǎng)實(shí)際環(huán)境狀態(tài)及各項參數，如視頻、明火、煙霧、人員非法入浸、環(huán)境溫濕度、門(mén)禁、臭氧等氣體含量、開(kāi)關(guān)柜母排溫度、開(kāi)關(guān)柜內局放等。系統具備實(shí)時(shí)在線(xiàn)診斷功能，可配合站端動(dòng)力環(huán)境監控實(shí)現診斷結果輸出與執行。如：現場(chǎng)溫濕度超標，系統通過(guò)數據診斷，診斷結果以開(kāi)關(guān)控制信號形式傳輸給除濕機、風(fēng)機、百頁(yè)窗等站端設施進(jìn)行自動(dòng)除濕、降溫作業(yè)。監測數據與診斷執行可通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )將現場(chǎng)各項監測、執行參數及狀態(tài)上傳到中心管理系統。

中心管理系統集中采集、管理各個(gè)站端系統，平面顯示各站端實(shí)時(shí)情況，包括主接線(xiàn)、設備工況、實(shí)時(shí)檢測數據曲線(xiàn)與歷史數據曲線(xiàn)等界面，直觀(guān)的描述現場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)等。

• 系統平臺功能

目前在排水管理處中心設有一套大華安防綜合平臺，平臺型號為 DH-DSS-H8900，該平臺負責管理和接入泵站視頻與泵站門(mén)禁。

• 監測方案

在泵站內，“端"側廣泛部署配電設備狀態(tài)感知元件，除監測電壓、電流、功率等傳統電氣量外，在開(kāi)關(guān)站內、主變室、等典型場(chǎng)景，部署多種感知元件，監測設備本體和環(huán)境關(guān)鍵狀態(tài)參量?！斑?側參照新型站所終端PLC控制柜的功能和實(shí)現方式，在項目區內部署新型智能端，實(shí)現關(guān)鍵狀態(tài)信息本地接入、邊緣計算和遠程通信?！肮?側通信網(wǎng)絡(luò )方面，實(shí)現電力4G無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)建設?！霸?側部署主站系統，實(shí)現設備狀態(tài)監測、故障研判、故障定位等高級應用。

（1）PLC控制器設備，用于負責采集處理10kV配電站傳感器監測數據及站內安防、視頻、門(mén)禁數據，并同步將監測數據遠傳給智能綜合監控平臺；安裝方式：立柜式。

   PLC控制柜

主要參數及功能：壁掛式安裝；功能一體化設計，具有豐富的開(kāi)入開(kāi)出接口和聯(lián)動(dòng)邏輯判斷功能等。規約支持：MODBUS(TCP)、104等；硬件配置：6串口、2網(wǎng)口、8開(kāi)入、8開(kāi)出，通信模式支持485、網(wǎng)口等。

PLC控制柜形式根據現場(chǎng)具體要求定制。

（2）配置溫濕度變送器均于分布用于監測環(huán)境溫度和濕度；安裝方式：壁掛式安裝，均勻安裝于配電房?jì)葔吘嚯x地面1.2米高位置。

（帶本地顯示/不帶本地顯示）

主要參數及功能：工作電源：12VDC；通訊方式：RS485；溫度測量范圍：-20--+120℃；濕度測量范圍：0-100%RH；傳感器設備帶本地顯示/不帶本地顯示任選。

（3）配置煙霧探測器，用于監測消防消防火情狀態(tài)，當采集到火災報警信號時(shí)，智能監測主機把信號上傳至系統監控軟件，并可聯(lián)動(dòng)視頻系統進(jìn)行錄像。

 
 煙霧探測器

主要參數及功能：

煙霧探測器：工作電源：DC 9～24V ，煙霧靈敏度：1.06±.26%F T. 報警聲音：≥80dB ，常閉常開(kāi)可選；

（4）配置變壓器溫控儀，實(shí)現干式變壓器各項繞組溫度、超溫報警及跳閘、冷卻風(fēng)機啟動(dòng)情況的監測（已具備的采用現有協(xié)議接入方式）。

主要參數及功能：利用在干式變壓器三相繞組中三只高線(xiàn)性精度的 Pt100 鉑熱電阻來(lái)檢測及顯示變壓器繞組的溫升，具有相應的超高溫報警及超高溫跳閘控制輸出功能，能夠自動(dòng)啟動(dòng)冷卻風(fēng)機對變壓器繞組進(jìn)行強迫風(fēng)冷，延長(cháng)變壓器的使用壽命，保證變壓器安全運行。溫度測量范圍：0.0℃～200.0℃，傳感器型號：Pt100 ，通信方式：RS485。

（5）在配電站房重要節點(diǎn)安裝網(wǎng)絡(luò )電力儀表，在實(shí)時(shí)監測電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因數、正向有功電量、反向有功電量、正向無(wú)功電量、反向無(wú)功電量等信息的同時(shí)，可監測電壓諧波、電流諧波，反映電能質(zhì)量。

（6）配置智能門(mén)禁（智能門(mén)鎖）管理系統，用于管理人員進(jìn)出，可以遠程進(jìn)行開(kāi)門(mén)操作，可自動(dòng)識別智能卡上的身份信息和門(mén)禁權限信息，持卡人只有在規定的權限的門(mén)禁點(diǎn)刷卡后，門(mén)禁才能自動(dòng)開(kāi)門(mén)放行允許出入，否則對非法入侵拒絕開(kāi)門(mén)并輸出報警信號。

門(mén)禁卡        門(mén)禁控制器           電磁鎖              門(mén)狀態(tài)傳感器  

建設內容

   典型的門(mén)禁系統通常由門(mén)禁主機、讀卡器、出門(mén)按鈕、電鎖組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將獨立運行的門(mén)禁系統集成接入中心平臺，實(shí)現在變電站輔助監控平臺上的管理及控制。

12. 實(shí)時(shí)顯示所有門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可手動(dòng)/聯(lián)動(dòng)控制任意門(mén)的開(kāi)/關(guān)；

13. 實(shí)時(shí)記錄并顯示開(kāi)關(guān)門(mén)、人員進(jìn)出等信息；

14. 可聯(lián)動(dòng)其他系統，實(shí)現智能布放，如視頻彈窗、燈光聯(lián)動(dòng)、警笛報警、語(yǔ)音播報等。

結構圖

門(mén)禁管理子系統示意圖

點(diǎn)位部署及智能聯(lián)動(dòng)

門(mén)禁管理子系統對配電室室內人員進(jìn)出管控起著(zhù)重要作用，且與其他子系統進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現智能管控功能。

12. 門(mén)禁管理子系統通常安裝于主控樓、屏柜室、蓄電池室等重要區域，對其門(mén)的開(kāi)關(guān)、人員進(jìn)出起到了嚴格把控。

13. 變電站中，門(mén)禁主機通常安裝于屏柜內，若門(mén)禁控制器與電鎖、開(kāi)門(mén)按鈕、讀卡器之間若超過(guò)100米（信號線(xiàn)以0.75mm2橫截面積為例），盡量將控制器就近安裝，以免距離過(guò)長(cháng)，電鎖供電電壓過(guò)低，磁力不足。

14. 門(mén)禁讀卡器有刷卡、密碼、指紋等多種類(lèi)型，當有人員在預案范圍時(shí)間內/外采取其中一種方式進(jìn)行開(kāi)門(mén)或強行開(kāi)門(mén)時(shí)，系統可設置聯(lián)動(dòng)聲光警笛及就近攝像機開(kāi)啟視頻監控，實(shí)現可視化智能管理。

15. 火災報警子系統告警至中心平臺時(shí)，門(mén)禁管理子系統可接收平臺預案命令，聯(lián)動(dòng)控制電鎖的開(kāi)與關(guān)。

（7）配置聲光報警器，用于現場(chǎng)告警聲光一體化警示。

主要參數及功能：工作電源：AC220V，光源形式：LED，功率：5W，音量：85dB以上。

（8）視頻監控子系統

建設內容

視頻監控是現代最常見(jiàn)的且有效的安全防范措施，對電力設施的安全運行及資產(chǎn)保護具有重要作用，配電站房視頻安防監控子系統主要有前端攝像機、視頻存儲單元、語(yǔ)音對講裝置等組成，實(shí)現整個(gè)配電室及泵站的實(shí)時(shí)視頻監控、語(yǔ)音對講，以及對存儲的視音頻信息進(jìn)行查詢(xún)回放。

12. 基本覆蓋監控主控樓、設備區、周界、出入口區等重要且區域；

13. 同時(shí)能實(shí)現圖像存儲、歷史圖像查詢(xún)、云臺操作控制等功能；

14. 能夠實(shí)現穿越圍欄、徘徊檢測、遺留檢測、搬移檢測等智能分析功能；

15. 能夠與其他子系統聯(lián)動(dòng)，實(shí)現可視化報警。

16. 能夠擴展實(shí)現視頻質(zhì)量診斷、智能巡檢等智能功能，對視頻質(zhì)量問(wèn)題及視頻巡檢情況迅速報警及處理，輸出報表。

結構圖

視頻監控子系統示意圖

點(diǎn)位部署及智能聯(lián)動(dòng)

視頻監控子系統對監視變電站的一次設備及二次設備等的運行狀態(tài)起著(zhù)“看得見(jiàn)、看得清"的重要作用，且能與其他子系統實(shí)現智能聯(lián)動(dòng)功能：

球機，選用防護等級IP66及以上的久創(chuàng )高清紅外球型攝像機，適用于室內外。

12. 室外通常安裝于泵站圍墻等重要區域，用于監測設備運行情況及人員情況，同時(shí)，可配合安全警衛子系統，實(shí)現可視化安全防護；

13. 室內通常安裝于高壓室等重要區域，用于監測設備運行情況及人員情況，同時(shí)，可配合門(mén)禁管理子系統，實(shí)現可視化安全防護

14. 槍機，選用防護等級IP66及以上的久創(chuàng )高清紅外槍型攝像機，通常用于監測大門(mén)口人員及車(chē)輛進(jìn)出情況，可與聲光警笛聯(lián)動(dòng)實(shí)現報警。

（9）安全警衛子系統

建設內容

安全警衛子系統，具有防盜、非法闖入等行為產(chǎn)生告警提示的作用，是現階段可靠性較高的物防手段，在一定程度上可以代替人員值守，減輕工作負擔的作用。系統由紅外雙鑒、紅外對射、電子圍欄、聲光警笛等周界報警裝置組成。

12. 基本覆蓋整個(gè)變電站周界及室內入口；

13. 實(shí)現對整個(gè)變電站的周界布防；

14. 能夠實(shí)現周界入侵時(shí)的實(shí)時(shí)報警；

15. 與其他子系統實(shí)現智能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現全面布防。

結構圖

安全警衛子系統示意圖

點(diǎn)位部署及智能聯(lián)動(dòng)

安全警衛子系統對變電站防衛起著(zhù)重要作用，且可與其他子系統進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現智能防衛功能。

12. 紅外對射通常安裝于大門(mén)處，人員翻越大門(mén)時(shí)可觸發(fā)紅外對射報警，進(jìn)而可聯(lián)動(dòng)聲光警笛及就近的攝像機實(shí)現可視化智能告警；

13. 電子圍欄安裝于圍墻上，一方面起到威懾作用，另一方面，當有人員翻越圍墻碰觸電子圍欄時(shí)可生產(chǎn)高壓脈沖，進(jìn)而聯(lián)動(dòng)聲光警笛及就近的攝像機實(shí)現可視化智能告警。

14. 紅外雙鑒通常安裝于主控室、開(kāi)關(guān)室等室內入口處，通過(guò)微波加被動(dòng)紅外雙重識別技術(shù)，對入侵情況進(jìn)行探測告警，同時(shí)可聯(lián)動(dòng)聲光警笛及就近的攝像機實(shí)現可視化智能告警。

六、相關(guān)監測案例