• 概述

    2021年7月，河南大雨连遭袭击引发社会强烈关注，其中暴雨导致的城市内涝和各项城市功能瘫痪、人员伤亡给全国各省市都敲响了警钟。常州市排水在全国都处于地位，为保障常州市城市排水及相关正常进行，防患于未然，相关部门针对泵站无人值守系统项目硬件设备及相关服务提出项目需求。

泵站系统作为市政城市排水及污水处理系统的重要环节，和城市生产生活息息相关，有着极其重要的作用。泵站无人值守系统是传统工业技术与物联网技术深度融合产生的一种新型电力网络运行形态，通过赋予泵站电网设备灵敏、准确的感知能力及设备间互联、互通、互操作功能，构建基于软件定义的高度灵活和分布式智能协作的配电网络体系，实现对配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足泵站电网精益化管理需求，支撑能源互联网快速发展。

如何提高泵站无人值守的供电可靠性和供电质量，是保障人民安居乐业、经济发展、生活稳定的重要前提。但随着配网设备设置的投入逐步增大，近几年针对配变场所的事故时有发生，如：因设备用电过负荷易过热引发火灾，一次设备内部绝缘异常放电，现场监控未全面覆盖导致设备失盗，设备状态无实时监测预警系统造成设备故障停运等等。综上，如何实现配变站所智能监控就成为了配电生产管理的重心。而综合辅助系统的投运，能够感知配网运行环境，为可靠供电保驾护航。

• 技术方案

泵站配电间智能辅助监控系统是集硬件、软件、网络于一体的大型联网监控体系，以能源职业渠道软件为基地，完成多级联网及跨区域监控，在调控基地/运维基地即可对前端体系集中监控、统一办理，为智能电网保驾护航。

泵站配电间智能辅助监控系统全部选用高清、智能、物联网、4G应用技术，在“标准化、一体化、智能化”规划准则的指引下，选用标准化职业商品，完成了以下功用：

多元视频监控：支持高清视频监控、智能视频监控、移动视频监控，全部提高视频质量和安防水平;

辅佐体系交融：完成视频监控、环境监测、安防报警、门禁、智能操控等子体系的集成，各子体系依据预案进行联动;

可视运转办理：可按需配置区域视频巡视预案，一起可与DSCADA体系通讯，当进行倒闸操作或跳闸事故时，DSCADA发送“遥控”或“遥信”信号至视频监控体系，相关相应的摄像机预置位;

立体监管形式：完成前端、区县、地市三级笔直监管，固定网络选用C/S、B/S方法进行拜访，移动网络经过手持办理终端(手机、平板等)进行监管;

体系运维办理：IT基础设备办理、视频质量确诊、带宽优化及操控、财物办理、日志办理、运维派单等。

• 设计依据

GB50052-95 《供配电系统设计规范》

GB50057-94 《建筑防雷设计规范》(2000 版)

GB50343-2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

GB50062-92 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

GB50198-94 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

GB50217-2007 《电力工程电缆设计规范》

GB14050-93 《系统接地的型式及安装技术要求》

GB2450-87 《电子设备雷击保护条例》

GB/T18268-2000 《电设备电磁兼容性要求》

GB/T19271-2003 《雷电电磁脉冲防护》

GB/T17544-98 《软件包质量要求和测试》

GB4208-93 《外壳防护等级》

GB/T5234 《工业控制计算机系统验收规范》

GBJ131-90 《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》

GBJ63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

 GBJ79-85 《工业企业通信接地设计规范》

 GB50093-2002 《自动化仪表工程施工及验收规范》

• 系统架构及组成

智能管理系统采用三层架构，分为感知层、网络层、应用层。感知层通过分布式环境检测设备，完成对现场设备运行及环境状态的采集；通信层主要作用是完成对来自现场检测设备状态参数及工作参数的网络传输，将相关数据传输至上层信息管理层；或者是将来自上层信息管理层的远程控制指令传输至各现场控制设备或者控制节点；应用层对感知层上传的数据进行数据分析、存储和展示远程控制指令的下达，完成对设备的运行状态和工作参数的实时监测和远程控制。如图所示：

1、系统拓扑

2、系统说明

泵站无人值守系统主要分为两大部分，站端监控和后台中心管理。

1）站端监控包括各种探测传感器、数据采集单元（智能环境综合监控装置）、视屏图像采集系统、电子围栏系统、门禁系统、综合控制等几个部分。

站端监控安装在各变配电室，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、环境温湿度、门禁、臭氧等气体含量、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。

中心管理系统集中采集、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。

• 系统平台功能

目前在排水管理处中心设有一套大华安防综合平台，平台型号为 DH-DSS-H8900，该平台负责管理和接入泵站视频与泵站门禁。

• 监测方案

在泵站内，“端”侧广泛部署配电设备状态感知元件，除监测电压、电流、功率等传统电气量外，在开关站内、主变室、等典型场景，部署多种感知元件，监测设备本体和环境关键状态参量。“边”侧参照新型站所终端PLC控制柜的功能和实现方式，在项目区内部署新型智能端，实现关键状态信息本地接入、边缘计算和远程通信。“管”侧通信网络方面，实现电力4G无线专网建设。“云”侧部署主站系统，实现设备状态监测、故障研判、故障定位等高级应用。

（1）PLC控制器设备，用于负责采集处理10kV配电站传感器监测数据及站内安防、视频、门禁数据，并同步将监测数据远传给智能综合监控平台；安装方式：立柜式。

   PLC控制柜

主要参数及功能：壁挂式安装；功能一体化设计，具有丰富的开入开出接口和联动逻辑判断功能等。规约支持：MODBUS(TCP)、104等；硬件配置：6串口、2网口、8开入、8开出，通信模式支持485、网口等。

PLC控制柜形式根据现场具体要求定制。

（2）配置温湿度变送器均于分布用于监测环境温度和湿度；安装方式：壁挂式安装，均匀安装于配电房内墙边距离地面1.2米高位置。

（带本地显示/不带本地显示）

主要参数及功能：工作电源：12VDC；通讯方式：RS485；温度测量范围：-20--+120℃；湿度测量范围：0-100%RH；传感器设备带本地显示/不带本地显示任选。

（3）配置烟雾探测器，用于监测消防消防火情状态，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，并可联动视频系统进行录像。

 
 烟雾探测器

主要参数及功能：

烟雾探测器：工作电源：DC 9～24V ，烟雾灵敏度：1.06±.26%F T. 报警声音：≥80dB ，常闭常开可选；

（4）配置变压器温控仪，实现干式变压器各项绕组温度、超温报警及跳闸、冷却风机启动情况的监测（已具备的采用现有协议接入方式）。

主要参数及功能：利用在干式变压器三相绕组中三只高线性精度的 Pt100 铂热电阻来检测及显示变压器绕组的温升，具有相应的超高温报警及超高温跳闸控制输出功能，能够自动启动冷却风机对变压器绕组进行强迫风冷，延长变压器的使用寿命，保证变压器安全运行。温度测量范围：0.0℃～200.0℃，传感器型号：Pt100 ，通信方式：RS485。

（5）在配电站房重要节点安装网络电力仪表，在实时监测电流、电压、有功、无功、功率因数、正向有功电量、反向有功电量、正向无功电量、反向无功电量等信息的同时，可监测电压谐波、电流谐波，反映电能质量。

（6）配置智能门禁（智能门锁）管理系统，用于管理人员进出，可以远程进行开门操作，可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。

门禁卡        门禁控制器           电磁锁              门状态传感器  

建设内容

   典型的门禁系统通常由门禁主机、读卡器、出门按钮、电锁组成，通过网络将独立运行的门禁系统集成接入中心平台，实现在变电站辅助监控平台上的管理及控制。

12. 实时显示所有门的开关状态，可手动/联动控制任意门的开/关；

13. 实时记录并显示开关门、人员进出等信息；

14. 可联动其他系统，实现智能布放，如视频弹窗、灯光联动、警笛报警、语音播报等。

结构图

门禁管理子系统示意图

点位部署及智能联动

门禁管理子系统对配电室室内人员进出管控起着重要作用，且与其他子系统进行联动，实现智能管控功能。

12. 门禁管理子系统通常安装于主控楼、屏柜室、蓄电池室等重要区域，对其门的开关、人员进出起到了严格把控。

13. 变电站中，门禁主机通常安装于屏柜内，若门禁控制器与电锁、开门按钮、读卡器之间若超过100米（信号线以0.75mm2横截面积为例），尽量将控制器就近安装，以免距离过长，电锁供电电压过低，磁力不足。

14. 门禁读卡器有刷卡、密码、指纹等多种类型，当有人员在预案范围时间内/外采取其中一种方式进行开门或强行开门时，系统可设置联动声光警笛及就近摄像机开启视频监控，实现可视化智能管理。

15. 火灾报警子系统告警至中心平台时，门禁管理子系统可接收平台预案命令，联动控制电锁的开与关。

（7）配置声光报警器，用于现场告警声光一体化警示。

主要参数及功能：工作电源：AC220V，光源形式：LED，功率：5W，音量：85dB以上。

（8）视频监控子系统

建设内容

视频监控是现代最常见的且有效的安全防范措施，对电力设施的安全运行及资产保护具有重要作用，配电站房视频安防监控子系统主要有前端摄像机、视频存储单元、语音对讲装置等组成，实现整个配电室及泵站的实时视频监控、语音对讲，以及对存储的视音频信息进行查询回放。

12. 基本覆盖监控主控楼、设备区、周界、出入口区等重要且区域；

13. 同时能实现图像存储、历史图像查询、云台操作控制等功能；

14. 能够实现穿越围栏、徘徊检测、遗留检测、搬移检测等智能分析功能；

15. 能够与其他子系统联动，实现可视化报警。

16. 能够扩展实现视频质量诊断、智能巡检等智能功能，对视频质量问题及视频巡检情况迅速报警及处理，输出报表。

结构图

视频监控子系统示意图

点位部署及智能联动

视频监控子系统对监视变电站的一次设备及二次设备等的运行状态起着“看得见、看得清”的重要作用，且能与其他子系统实现智能联动功能：

球机，选用防护等级IP66及以上的久创高清红外球型摄像机，适用于室内外。

12. 室外通常安装于泵站围墙等重要区域，用于监测设备运行情况及人员情况，同时，可配合安全警卫子系统，实现可视化安全防护；

13. 室内通常安装于高压室等重要区域，用于监测设备运行情况及人员情况，同时，可配合门禁管理子系统，实现可视化安全防护

14. 枪机，选用防护等级IP66及以上的久创高清红外枪型摄像机，通常用于监测大门口人员及车辆进出情况，可与声光警笛联动实现报警。

（9）安全警卫子系统

建设内容

安全警卫子系统，具有防盗、非法闯入等行为产生告警提示的作用，是现阶段可靠性较高的物防手段，在一定程度上可以代替人员值守，减轻工作负担的作用。系统由红外双鉴、红外对射、电子围栏、声光警笛等周界报警装置组成。

12. 基本覆盖整个变电站周界及室内入口；

13. 实现对整个变电站的周界布防；

14. 能够实现周界入侵时的实时报警；

15. 与其他子系统实现智能联动，实现全面布防。

结构图

安全警卫子系统示意图

点位部署及智能联动

安全警卫子系统对变电站防卫起着重要作用，且可与其他子系统进行联动，实现智能防卫功能。

12. 红外对射通常安装于大门处，人员翻越大门时可触发红外对射报警，进而可联动声光警笛及就近的摄像机实现可视化智能告警；

13. 电子围栏安装于围墙上，一方面起到威慑作用，另一方面，当有人员翻越围墙碰触电子围栏时可生产高压脉冲，进而联动声光警笛及就近的摄像机实现可视化智能告警。

14. 红外双鉴通常安装于主控室、开关室等室内入口处，通过微波加被动红外双重识别技术，对入侵情况进行探测告警，同时可联动声光警笛及就近的摄像机实现可视化智能告警。

六、相关监测案例