配电房视频及环境监控系统在配电房运维应用

一、前言

长期以来，配电房管理工作一直是供电系统运行管理的可靠性的薄弱环节之一，一些配电房开关跳闸和配电房环境过热影响设备运行、配电房水浸导致设备损坏、配电房设备被盗等，既容易烧毁设备，也容易影响用户正常的用电情况，而这些故障却常常被人们忽视。

另外，配电房中设备规模大、分布广、运行环境复杂，现有设备运行状态和环境监测手段仍缺少，仍主要依靠人来进行设备巡检，存在巡检工作效率不高、漏检、问题发现不及时等现象。

为实现配电房自动化“遥测、遥信、遥控”，减少运维人员的巡视工作量，有效防范自然灾害和非法入侵造成的破坏，提高配电安全生产管理水平具，为配电房增设配电房视频及环境监控系统，实现对配电房的远程监控与管理是十分必要的。

二、系统简介

TIP3000配电房视频及环境监控系统，是对小区、工业园区等变配电场所设备的状态监测（干变绕组温度监测、开关柜母线测温、开关柜局放监测、馈线回路电量、温度监测）、环境的实时监控、安防监控、火灾消防等信息的检测和控制。

配电房视频及环境监控系统对防盗门磁、电缆温度、温湿度、臭氧浓度、电缆沟水位、漏水、SF6气体含量、O2含量、烟雾、明火、人体感应、电子围栏等各种监测信息及报警数据进行分析，并可以根据预先设置的上下限值，联动控制空调、视频、灯光、加热装置、除湿器、通风机、声光报警等设备。保障配电房场所的电力设备安全运行。防止因环境改变、非授权活动、设备状态变化等引起的事故，满足配电房远程运维的可靠管控要求。为新型现代化配电房的智能化、可视化、自动化、互动化做有效支撑。

u        实现重要场所和设备的工作环境（如：温度、湿度、漏水、水位、有害气体、含氧量、风速风向、烟雾、明火等等）全天候状态监视和智能控制。

u        实现无线数据传输功能。

u        实现变压器的油温、铁芯温度、三相电压、三相电流、三相功率等参数的监控。

u        成变配电房内电缆沟防汛、防火状态感知。

u        实现移动设备自动巡视系统。

u        实现异常报警时，多方式提醒。

u        实现环境信息与动力设备联动。

u        实现快速布控球机对关键电力设备进行视频巡检。

u        实现手动录像，定时录像，告警触发录像。

三、系统设计

3.1 系统总体架构

根据《配电房管理制度》、《配电房操作规程》以及《电力安全生产条例》等文件精神，结合电科恒钛实际变电站/配电房应用案例，采用分布式和模块化架构，把配电房视频及环境监控系统分为三级中心、七大功能子系统。

 三级中心，按地区级主站系统、集控站级主站系统和站端系统三级构建，如下图所示。说明：目前实际使用情况一般采用市级中心和集控站两级监控模式。

站端系统，分为站端设备和软件系统两部分。说明：可根据客户实际需求进行子系统配置。

3.2 网络拓扑设计

目前，对于配电房视频及环境监控系统通常有以下几种传输方式：

„       已有以太网的配电房：每个配电房主机需要一个RJ45网口和一个IP地址即可。

„       仅有2M光纤接口：配置一台2M--以太网桥，通过光电转换，提供以太网接口。

没有以太网和光纤的配电房：可以选择如下两种方式：

„       就近租用电信运营商的以太网或者光纤：适合于小区内运营商网络连接较为方便的地方。

„       租用电信运营商的无线网络：采用3G、4G路由器接入的方式，可以使用公网或者组成VPN专网。本方案需要向运营商缴纳网络使用费用和购买VPN服务器。

总之，通过各种技术手段，配备以太网为最优化和成本最低的传输方式。

四、方案概述

4.1 技术目标

本方案结合目前供电公司的配电房管理现状，运用智能化环境与安防综合监控技术，对配电房内外环境与安防监控进行技术研究，探索配电房动态环境与安防监控系统的可行性。

u        为智能电网的信息化、自动化、互动化提供技术基础

智能化配电房应该能够实现站内全部设施的自动化、信息化、数字化，并通过有效的数据整合收集体系，将数据上传至统计分析系统，为运行管理工作提供技术支持和决策依据。

u        及时发现异常，减少事故发生

对环境与安防综合监控技术研究，可以掌握配电房动态的环境与安防数据，可及时发现配电房环境异常并及时处理，减少了因配电房环境造成的停电事故的发生；

u        对在线式红外母线测温技术的研究，以及对电缆温度无线测温技术的研究。解决不需要接触母线就能测出母线温度的问题，通过无线通讯技术实现电缆温度的检测。实时掌握母线和电缆温度，起到故障预警的作用。

u        对腐蚀电缆的臭氧O3气体检测，预防电缆被腐蚀；对开关室SF6和O2检测，实时检测泄漏情况，保证人员安全。电缆沟内H2S气体检测，实时掌握电缆沟内有毒气体H2S的浓度，保障电缆沟施工人员生命安全。

u        无人泵机启停，降低人工巡视频率

对地下漏水检测以及水泵联动技术的研究，可以实现无人泵机启停，可降低人工巡视的频率；

u        改良施工模式，保护所内环境

对传感网技术的研究，可减少配电房内开槽布线的施工方式，对于保护配电房内环境以及减少事故发生几率起到关键性作用；

u        主动视频监控，及时处理入侵破坏行为

对主动视频分析技术的应用，可实现对配电房内外环境的主动视频监控，及时处理对配电房的入侵、破坏行为。

4.2 站端联动方案

配电房智能终端可将站端数据实时上传至中心平台，并接受远程控制指令，也可通过事先配置的联动方案无干涉孤立运行，确保在配电室运行环境正常；提供报警联动，当有人员入侵或火灾报警时联动现场外设，将损失降至最低；记录一手资料提供事后备查。

u        温湿度传感器联动风机

 当温湿度探测器探测到房间内温度高于38度时，自动联动风机启动，实现排风降温，当温度降至30度时，关闭风机。

u        SF6/O2探测器联动风机

 当室内六氟化硫气体浓度超标或氧气浓度过低（按预设的数值判定）时，六氟化硫氧气探测器联动风机排风换气，六氟化硫气体浓度超标和氧气浓度回复正常数值时，关闭风机。

u        红外双鉴探测器联动摄像机

 主出入口红外双鉴探测器探测到人员走动或非法入侵时，联动摄像机转动到预置位置，并启动报警录像，发送报警信息至中心平台和移动终端。

u        门磁联动摄像机

 门磁探测相关门的开关状态，并实时发送至中心平台及移动终端，用户可参照检修、维护工作安排判定门状态是否正常，进一步采取相应措施。可设定当门状态为“开”时联动摄像机预置位置，并启动报警录像。

u        烟感探测器、明火探测器联动风机及摄像机

 烟感探测器或明火探测器探测到火灾发生时，将报警信号发送至中心平台及移动终端，并强制风机关闭，联动摄像机启动报警录像。

五、监控系统主要功能

5.1 智能环境监测子系统

1.       环境监测：环境温度、环境湿度、电缆沟进水、水位深度等环境数据监控；2.       环境参量超标自动告警及自动排障功能：在监控中心对环境参量超过预设值时发出告警，在平台的图形展示界面上闪烁显示，以及通过语音、短信方式自动通知值班维护人员，并自动将排障资料存档。

3.       警情管控：在出现警情时可以按照设置，手动或者自动的控制报警音箱、声光一体化警示灯、通道门体、风机以及水泵等运行，进行防护和降低危害；

4.       故障定位及管理功能：根据设置，可对故障发生点进行定位及管理。

5.       环境监测数据、状态监测数据及远程控制数据的历史信息查询。

6.       操作日志查询；

5.2 设备控制子系统

1.       空调控制：

a)       可在监控中心远程控制控制空调开机、关机、升温、降温等，并能够直接调整空调的温度值。

b)       可通过设置温湿度上下限以及室内室外温度差，自动联动控制空调的关闭、开启以及风机的关闭和开启功能。

2.       风机控制：可直接远程控制风机的开启和关闭，也可以设置风机的定时开启和关闭，可设置风机开闭的自动时间段。

3.       灯光控制

a)       手动控制：在监控中心可以远程控制灯光的关闭和打开。

b)       联动控制：根据设定的条件，对探测器、摄像头等站端设备产生的报警信号，自动打开灯光。

c)       灯光信号的布撤防时间组可以灵活控制，自行设置。

4.       排水控制：通过监测关键地点的水位和传感控制，实现排水系统或水泵的自动或远程控制。

5.       视频联动：

a)       开闭所内当有事件触发（比如预定位置侦测到物体进入或移动）时，联动监控录像，并向中心报警。

b)       可以和环境监控进行联动，当出现设备报警、温湿度、漏水等报警，系统即可联动摄像机进行监控，并可以远程操作空调、风机以及照明等设备。

c)       可以根据抓拍类型、记录类型、联动类型、触警条件、抓拍区域以及时间等各种条件，对抓拍录像进行查询。抓拍录像实时上传在中心服务器上，可避免前端被破坏而造成的录像丢失。

5.3 安全防护子系统

u        可手动布撤防和自动布撤防。

u        结合硬件可控制报警主机每个子系统（用户）的布撤防。

u        系统可以接入震动、红外探测、设备位移（针对变压器、空调外机等设备）等各类报警探测器，出现警情时及时传送到管理中心/值班维护人员，实时掌握变电站状况。

u        可以灯光系统进行联动，并进行图像抓拍。如出现入侵现象，驱动报警器报警，及时打开探照灯进行威慑。如果安装视频系统可以启动图像抓拍。

u        完善的事件记录，供事后查询

5.4 视频监控子系统

(1)    安装安防摄像头，可监视配电房即时情况；

(2)    报警联动拍照功能：支持配电房事故报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警等多种报警类别联动拍照上传功能；当发生报警时，能联动相关设备，如启动警笛等，相关设备启动后，在设定的时间内自动关闭；报警发生后，配电房安防摄像头向客户端和监控中心发送报警信息，并同时启动拍照功能；

(3)    可设定非法闯入应用：设定监控范围，当有可疑人物闯入时，联动报警、拍照等并向主站告警； 

总结

通过实施配电房增设配电房视频及环境监控系统，可帮助配电网运维人员实时掌握设备状态和运行环境，通过在线监测的数据分析和挖掘，及时发现设备的安全隐患、人员的安全防护等问题，减少运维人员的运维检修时间和工作量，提高工作效率。同时对巡视管理、防盗、防故障及配网自动化系统都是极大的技术支持，将有力推进智能配网的建设。