泵站無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社會強烈關注，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正常進行，防患于未然，相關部門針對泵站無人值守系統項目硬件設備及相關服務提出項目需求。

泵站系統作為市政城市排水及污水處理系統的重要環節，和城市生產生活息息相關，有著極其重要的作用。泵站無人值守系統是傳統工業技術與物聯網技術深度融合產生的一種新型電力網絡運行形態，通過賦予泵站電網設備靈敏、準確的感知能力及設備間互聯、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作的配電網絡體系，實現對配電網的全面感知、數據融合和智能應用，滿足泵站電網精益化管理需求，支撐能源互聯網快速發展。

如何提高泵站無人值守的供電可靠性和供電質量，是保障人民安居樂業、經濟發展、生活穩定的重要前提。但隨著配網設備設置的投入逐步增大，近幾年針對配變場所的事故時有發生，如：因設備用電過負荷易過熱引發火災，一次設備內部絕緣異常放電，現場監控未全面覆蓋導致設備失盜，設備狀態無實時監測預警系統造成設備故障停運等等。綜上，如何實現配變站所智能監控就成為了配電生產管理的重心。而綜合輔助系統的投運，能夠感知配網運行環境，為可靠供電保駕護航。

• 技術方案

泵站配電間智能輔助監控系統是集硬件、軟件、網絡于一體的大型聯網監控體系，以能源職業渠道軟件為基地，完成多級聯網及跨區域監控，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、物聯網、4G應用技術，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、移動視頻監控，全部提高視頻質量和安防水平;

輔佐體系交融：完成視頻監控、環境監測、安防報警、門禁、智能操控等子體系的集成，各子體系依據預案進行聯動;

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，當進行倒閘操作或跳閘事故時，DSCADA發送“遙控”或“遙信”信號至視頻監控體系，相關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，固定網絡選用C/S、B/S方法進行拜訪，移動網絡經過手持辦理終端(手機、平板等)進行監管;

體系運維辦理：IT基礎設備辦理、視頻質量確診、帶寬優化及操控、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規范》

GB50062-92 《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》

GB50198-94 《民用閉路監視電視系統工程技術規范》

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 《軟件包質量要求和測試》

GB4208-93 《外殼防護等級》

GB/T5234 《工業控制計算機系統驗收規范》

GBJ131-90 《自動化儀表安裝工程質量檢驗評定標準》

GBJ63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

 GBJ79-85 《工業企業通信接地設計規范》

 GB50093-2002 《自動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、網絡層、應用層。感知層通過分布式環境檢測設備，完成對現場設備運行及環境狀態的采集；通信層主要作用是完成對來自現場檢測設備狀態參數及工作參數的網絡傳輸，將相關數據傳輸至上層信息管理層；或者是將來自上層信息管理層的遠程控制指令傳輸至各現場控制設備或者控制節點；應用層對感知層上傳的數據進行數據分析、存儲和展示遠程控制指令的下達，完成對設備的運行狀態和工作參數的實時監測和遠程控制。如圖所示：

1、系統拓撲

2、系統說明

泵站無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（智能環境綜合監控裝置）、視屏圖像采集系統、電子圍欄系統、門禁系統、綜合控制等幾個部分。

站端監控安裝在各變配電室，實時監測現場實際環境狀態及各項參數，如視頻、明火、煙霧、人員非法入浸、環境溫濕度、門禁、臭氧等氣體含量、開關柜母排溫度、開關柜內局放等。系統具備實時在線診斷功能，可配合站端動力環境監控實現診斷結果輸出與執行。如：現場溫濕度超標，系統通過數據診斷，診斷結果以開關控制信號形式傳輸給除濕機、風機、百頁窗等站端設施進行自動除濕、降溫作業。監測數據與診斷執行可通過通信網絡將現場各項監測、執行參數及狀態上傳到中心管理系統。

中心管理系統集中采集、管理各個站端系統，平面顯示各站端實時情況，包括主接線、設備工況、實時檢測數據曲線與歷史數據曲線等界面，直觀的描述現場環境狀態等。

• 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禁。

• 監測方案

在泵站內，“端”側廣泛部署配電設備狀態感知元件，除監測電壓、電流、功率等傳統電氣量外，在開關站內、主變室、等典型場景，部署多種感知元件，監測設備本體和環境關鍵狀態參量?！斑叀眰葏⒄招滦驼舅K端PLC控制柜的功能和實現方式，在項目區內部署新型智能端，實現關鍵狀態信息本地接入、邊緣計算和遠程通信。“管”側通信網絡方面，實現電力4G無線專網建設。“云”側部署主站系統，實現設備狀態監測、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，具有豐富的開入開出接口和聯動邏輯判斷功能等。規約支持：MODBUS(TCP)、104等；硬件配置：6串口、2網口、8開入、8開出，通信模式支持485、網口等。

PLC控制柜形式根據現場具體要求定制。

（2）配置溫濕度變送器均于分布用于監測環境溫度和濕度；安裝方式：壁掛式安裝，均勻安裝于配電房內墻邊距離地面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，當采集到火災報警信號時，智能監測主機把信號上傳至系統監控軟件，并可聯動視頻系統進行錄像。

 
 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 ，常閉常開可選；

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

主要參數及功能：利用在干式變壓器三相繞組中三只高線性精度的 Pt100 鉑熱電阻來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，能夠自動啟動冷卻風機對變壓器繞組進行強迫風冷，延長變壓器的使用壽命，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安裝網絡電力儀表，在實時監測電流、電壓、有功、無功、功率因數、正向有功電量、反向有功電量、正向無功電量、反向無功電量等信息的同時，可監測電壓諧波、電流諧波，反映電能質量。

（6）配置智能門禁（智能門鎖）管理系統，用于管理人員進出，可以遠程進行開門操作，可自動識別智能卡上的身份信息和門禁權限信息，持卡人只有在規定的權限的門禁點刷卡后，門禁才能自動開門放行允許出入，否則對非法入侵拒絕開門并輸出報警信號。

門禁卡        門禁控制器           電磁鎖              門狀態傳感器  

建設內容

   典型的門禁系統通常由門禁主機、讀卡器、出門按鈕、電鎖組成，通過網絡將獨立運行的門禁系統集成接入中心平臺，實現在變電站輔助監控平臺上的管理及控制。

12. 實時顯示所有門的開關狀態，可手動/聯動控制任意門的開/關；

13. 實時記錄并顯示開關門、人員進出等信息；

14. 可聯動其他系統，實現智能布放，如視頻彈窗、燈光聯動、警笛報警、語音播報等。

結構圖

門禁管理子系統示意圖

點位部署及智能聯動

門禁管理子系統對配電室室內人員進出管控起著重要作用，且與其他子系統進行聯動，實現智能管控功能。

12. 門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，對其門的開關、人員進出起到了嚴格把控。

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

14. 門禁讀卡器有刷卡、密碼、指紋等多種類型，當有人員在預案范圍時間內/外采取其中一種方式進行開門或強行開門時，系統可設置聯動聲光警笛及就近攝像機開啟視頻監控，實現可視化智能管理。

15. 火災報警子系統告警至中心平臺時，門禁管理子系統可接收平臺預案命令，聯動控制電鎖的開與關。

（7）配置聲光報警器，用于現場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的且有效的安全防范措施，對電力設施的安全運行及資產保護具有重要作用，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、語音對講裝置等組成，實現整個配電室及泵站的實時視頻監控、語音對講，以及對存儲的視音頻信息進行查詢回放。

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. 同時能實現圖像存儲、歷史圖像查詢、云臺操作控制等功能；

14. 能夠實現穿越圍欄、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動，實現可視化報警。

16. 能夠擴展實現視頻質量診斷、智能巡檢等智能功能，對視頻質量問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

點位部署及智能聯動

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起著“看得見、看得清”的重要作用，且能與其他子系統實現智能聯動功能：

球機，選用防護等級IP66及以上的久創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，可配合安全警衛子系統，實現可視化安全防護；

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，可配合門禁管理子系統，實現可視化安全防護

14. 槍機，選用防護等級IP66及以上的久創高清紅外槍型攝像機，通常用于監測大門口人員及車輛進出情況，可與聲光警笛聯動實現報警。

（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. 基本覆蓋整個變電站周界及室內入口；

13. 實現對整個變電站的周界布防；

14. 能夠實現周界入侵時的實時報警；

15. 與其他子系統實現智能聯動，實現全面布防。

結構圖

安全警衛子系統示意圖

點位部署及智能聯動

安全警衛子系統對變電站防衛起著重要作用，且可與其他子系統進行聯動，實現智能防衛功能。

12. 紅外對射通常安裝于大門處，人員翻越大門時可觸發紅外對射報警，進而可聯動聲光警笛及就近的攝像機實現可視化智能告警；

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可生產高壓脈沖，進而聯動聲光警笛及就近的攝像機實現可視化智能告警。

14. 紅外雙鑒通常安裝于主控室、開關室等室內入口處，通過微波加被動紅外雙重識別技術，對入侵情況進行探測告警，同時可聯動聲光警笛及就近的攝像機實現可視化智能告警。

六、相關監測案例