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業務管理系統   

SCHEILE“智慧電力”——各電壓等級變電站設計的智能化全面解決方案

“智慧變電站”基本概念

SCHIELE“智慧變電站”系統是專為中國大陸各電壓等級變電站設計的智能化全面解決方案,該方案構建了一個統一的變電站安全防范管理、智能化管理和整體服務平臺。


中國大陸變電站的發展特點與歐洲和北美地區相比,變電站自動化程度雖然不低,但智能化管理水平不高,與無人值守變電站的要求存在距離。SCHIELE“智慧變電站”系統是一種高度智能化的變電站輔助監控系統,應用的主要目的是人身安全、設備安全、環境安全、變電站現場的操作過程控制等,可根據需要,與既有變電站監控系統進行對接。




目前多數變電站已經建立外圍安全防范系統以及動力環境監控系統等,但絕大多數變電站的智能化系統是由若干個可實現單項功能的小系統組合而成,是相互獨立的信息孤島,并不是一個完整的變電站智能化系統,遠遠不能滿足無人值守變電站對安全和智能化程度的實際需求:

   1)無法實現互聯互通:視頻監控、門禁、入侵報警、消防、動力環境監控等各系統獨立運行,無法實現互聯互通,整體系統運行效率低下,運行效果差,降低了投資價值。

   2)無法實現聯動和事故預防:由于無法實現系統的聯動,主要依靠人力監控而導致安全性降低,并且增加值守人員的負擔和工作壓力。比如視頻幾十路甚至數百路的視頻圖像需要監控,視覺的疲勞和人力的懈怠會導致事故發生而無法被捕捉到,視頻分析的結果無法充分發揮應用價值,更無法被預防。系統的其它狀態和數據也無法進行綜合分析進行趨勢預測,消防等緊急事件更是缺乏緊急聯動和預測預防功能。

   3)環境監控智能化水平低:多數變電站都是通過溫度計測量環境溫度,沒有實現對溫濕度、漏水等環境的實時監測,無法做到危險事件的監控和預防,更無法做到根據溫濕度調節空調溫度,實現節能增效。

   4)缺乏對盜竊事件的即時干預能力和預防措施。

   5)缺乏門禁自動控制和自動記錄功能,可能導致未獲授權人員進入工作禁區不僅可能出現物品被盜,甚至可能誤入帶電間隔,出現人員傷亡的事故。

   6)無法實現變電站巡視的自動記錄、自動統計以及實時監控和管理。


“智慧變電站”系統以SCHIELE專有IGnet網絡技術為核心,以數據集成為基礎,無需再通過網絡系統集成、應用系統集成將各子系統集成為一個的整體系統,而是直接構建一個統一完整的智能系統。通過智能識別算法及預警技術、嵌入式組件架構技術、IEC61850規約轉換技術以及音視頻編解碼等核心技術,通過對變電站環境、圖像、火災報警、消防、照明、采暖通風、安防報警、門禁識別控制等在線監測,不但實現預警,而且還可以實現對警情的管理和控制。系統通過監測、預警和控制三種手段,為變電站的安全運行提供更加可靠的保障。通過各功能模塊間的數據共享和互操作,實現“信息孤島”一體化,功能互動全面化。其中視頻數據全部儲存到本地、市調或省調數字視頻存儲中心統一管理。



“智慧變電站”系統特性

兼容歐洲及其它國際標準的智能系統通信協議IGnet,約定了遠程通信、遠程控制、數據交換、聲音及圖像傳輸等相關信息傳輸的協議,并且符合IEC61850規約要求??梢越鉀Q變電站智能化的一體化技術難題,提升變電站智能化水平,滿足大區域無人值守變電站統一管理的應用需求。

“智慧變電站”系統具有許多鮮明特色,其中最有特色的為六大特性為:

1、以局域互聯網為基本網絡架構,以總線或無線或電力線載波為擴展架構,兼容KNX、Modbus、BACnet等現行協議,多功能標準化接口和通信規約,充分保障系統兼容性和可擴展性,可以在后期有需求時進行擴充和升級,使得“智慧變電站”系統成為可生長的智慧系統。

在變電站互聯網技術已得到普遍應用的的背景下,這一技術特點對構建“智慧變電站”將具有重要意義。

   2、IGnet協議是SCHIELE的核心技術,可打通從底層硬件到工作平臺的全程通信。

這一特點使得“智慧變電站”這一概念可以不再局限于單個變電站,可以便捷地擴展到一個大的地理范圍,讓變電站與所在地區市調省調或其它變電站實現互聯互通,更好地滿足國家電網對變電站統一監控、統一調度、統一配置、統一報表的“四統一”要求。

3、運用普適計算技術,實現智能系統智慧化。

   全方位運用普適計算技術,使得各種智能化模塊具有相對獨立運行的特點,使得互聯互通更加快捷和深入,使得系統可以成長為“學習型”、“思想型”的智慧化系統。

4、摒棄子系統拼接技術,構建一體化的單系統架構。

這一技術特點使得變電站智能化系統不必再著重于單個子系統功能的實現,而是立足于整個變電站區域內全面功能的建設,大大簡化了網絡系統架構。

5、實現變電站全部智能化功能的一體化管理。

可在統一界面下進行視頻、門禁、環境、SF6、火災消防、安全防范、現場操作所有狀態的監控與配置管理。實現了信息數字化、功能集成化、結構緊湊化和狀態可視化的智能變電站“四化”要求。

6、應用靈活,成本可控。

   主控設備不需要其它設備配合就可獨立工作和脫機運行,能夠滿足從小開閉所到35KV至1000KV變電站、從改造站到新建站、從單站式到大規模集中聯網等各種類型的需求,不需另配服務器,能夠兼容并利用現有絕大部分設備,有效保護已有投資,使系統具備較大的靈活性和成本可控性。



“智慧變電站”系統功能

SCHIELE“智慧變電站”系統,以其系統所擁有的強大技術優勢,可為中國大陸地區的變電站提供多方位的高級智能化服務。


A.  構建高級智能安全體系

一體化的“智慧變電站”系統可以提供以下的重要的安全防范功能:


1人身安全

對所有工作區域,根據危險性、重要性、必要性等進行分類,對所有人員根據工作需要進行嚴格的出入授權設置,并實施嚴格的門禁管控,避免非專業人員出現在不必要的區域,減少人身安全事故的發生。

人員須進入檢修區域,門控系統通過與既有變電站監控系統的信息聯動受控動作,確保檢修人員不會進入帶電間隔。

   所有重要區域的人員進出記錄,即時人員數量、姓名都能夠隨時查詢。一旦遇到緊急情況,可迅速啟動應急預案,以利于快速準確的撤離。

以可控、可聞、可視的通信方式,作為人身安全管理的主要措施。


2設備安全

從變電站監控系統獲取實時工作狀態監測,根據主要電氣設備的特性和歷史運行經驗,進行設備工作狀態分析預測,若有潛在隱患,做出預警判斷,實時傳送至運行管理中心,根據多種處理預案進行處理,防患于未然。

應用圖像分析技術,監視重要設備運行數據、指示燈等運行狀況,作為獨立的監控手段,提高設備運行的安全性。


3電纜安全

1)變電站電纜溫度監測預警

采取接觸式測量原理,實時監測電纜的運行溫度。在主站上通過數值、曲線、棒圖、模擬圖等形式顯示溫度的測量值及變化趨勢,發出預警信號,為故障的判斷提供依據,可對故障發生點進行定位。

   2)小動物隱患探測

可以偵測電纜溝及其它電纜分布區域小動物入侵,并發出報警信號。


   4環境安全

1)六氟化硫監控報警

在變電站內35KV SF6開關室及500KV、220KV、110KV GIS室等安裝有SF6設備的配電裝置室,系統可以檢測環境空氣中SF6氣體含量和氧氣含量,當環境中SF6氣體含量超標或缺氧,能實時在線監測預警及報警,同時自動開啟通風機進行通風,并具有溫濕度檢測、工作狀態提示、遠傳報警、歷史報警數據查詢等諸多豐富功能。提供健康安全可靠的工作環境。

2)視頻監視記錄

以視頻方式監視變電站現場的重要設備和監控點,并且實現和其他系統的聯動。當其他安防設備報警時,自動把相近的監視設備的圖像切換到監控主屏幕。重點布控區域實現移動目標自動跟蹤功能。

   3)安全報警

實時監測重要場所和設備的工作環境(如:電壓、電流、溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體、含氧量、風速風向、煙霧、明火等等),發現非安全因素并進行預警或報警,將數據上傳至市級和省級調度中心,還可以聯動變電站現場各種聲光設備、顯示設備、應急設施、消防設施。

4)消防報警聯動

發生煙霧、明火等消防報警警示信號時,可以自動聯動相應位置的監控攝像機;消防報警與車輛管理聯動,可實現有消防報警時車輛的無阻通行;對于有人值守變電站,消防報警與巡更系統聯動,可實現有消防報警時顯示最近的值守人員位置,并與值守人員互動。

   5)電力隧道環境監測

電力隧道水位、有害氣體(一氧化碳、硫化氫及甲烷等)、含氧量、煙霧等環境監控;

6)安全巡邏評估

對于有人值守變電站,嚴謹的安全巡邏管理措施非常重要,圖形化顯示巡更員巡更線路軌跡及到達每個巡更點的時間,系統可自動生成分類記錄報表并打印,對脫崗、被盜、失職進行分析。

7)周界安全檢視

當設在變電站周界的防非法攀越報警裝置被觸發時,集成平臺彈出報警的圖形界面和相應區域的攝像視頻,可進行聲光震懾、電子高壓威懾或其它處理預案。

8)車輛安全出入

系統采用車輛視頻監視、駕駛員圖像對比,感應卡遠距離身份自動識別等技術,實現變電站車輛高安全性的出入。防止未經授權的車輛進入變電站。


B.構建高效智能節能體系

系統提供空調、風機、照明以及水泵等設備的各種自動控制功能。雖然變電站自用電電量數目不大,但由于變電站是24小時不間斷運行,日積月累也存在著極大的浪費,與“綠色變電站”的建設要求不符。

智能控制是解決這一問題的重要手段。通過物聯技術、將能耗設備互聯起來,采用各類智能控制方式進行控制和調節,以達到減少浪費、節約能源的目的。

可采用的智能控制方式有:就地控制、情景控制、系統控制、遠程控制、時鐘控制、照度控制和感應控制等....,可以控制到具體狀態和參數,比如在監控中心可以遠程控制空調開機、關機、升溫、降溫等,并能夠直接調整空調的溫度值,等等。

所有能耗設備只在需要的時段和狀況開啟并調整到需要的狀態,比如值班、檢修、報警等情況,以達到最節約的工作狀態。

 C.構建嚴謹智能管理體系

變電站管理的嚴謹性涉及到安全、工作質量、工作效率、變電站整體運行的可靠性等方方面面。在管理規范的基礎上實行智能化程序管理,將會最大可能地提高嚴謹性。


1.現場操作管控

現場操作的管控對于杜絕安全事故、保證工作質量至關重要,可采取以下智能管控措施:

1)專有區域管控:只有被授權開放的區域才能在指定時間開放;

2)專有人員管控:只有被授權身份的人員才能在指定時間通行或在崗;

3)專有路線管控:根據作業目標指定并且是僅有的通行路線;

4)專有目標管控:根據作業計劃指定并且是專門的工作目標;

5)專有流程管控:根據作業標準指定并且是僅有的工作流程;

6)多種管控措施交叉并行運用,可徹底解決現場操作的管控難題。


2.機電設備運行管理

加熱器、聲光報警器(有可能擾民)、空調、通風,給排水、照明、綠化灌、或其它需要控制的公用機電設備的監視,進行監控和自動化運行管理,提供圖形的管理界面和設備工作狀態指示,在設備故障時,產生警告,并提供故障處理預案。

通過自動管理各種機電設備,達到最佳使用效果;減少設備不必要的工作時間,提高設備使用壽命;減少不必要的浪費,達到最佳節能效果。


   3.物流管理

現代變電站物資(包括工具儀器)的流轉量并不大,但物資的識別、存儲、出入庫等全過程的自動化,對變電站安全運行的重要性非常大,物聯技術的應用已經可以很好地解決這一問題。


4.信息管理

雖然電力MIS已經有多年的發展,但變電站自身環境和現場操作相關的信息管理還處于相對薄弱的狀況,因此也是變電站長期穩定運行的隱患之一。SCHIELE“智慧變電站”系統的應用,可以從根本上解決這一問題,由于對變電站自身環境和現場操作全方位的監控和監測,信息全面并且及時,可以很好地改善這一薄弱環節的狀況。


D.實現多層次多方位變電站智能化運行管理

通過在系統中分設客戶端工作站,實現變電站智能化系統及運行狀況的多層次多方位管理??蛻舳斯ぷ髡居糜诜侵凳叵到y進行日常的數據的采集、傳遞、處理、查詢等操作,并可作為值守工作站的在線式熱冗余備份系統運行。根據被授權人權限不同,使用者可以是運行維護人員、電氣工程師、運行管理人員、電力企業高管等相關人員。


E.實現電網企業集團全球化智能管理

整個系統基于Web平臺,利用電力專網及Internet網絡或其它公用通信網絡,具有遠程多系統組網運行功能。一個市調可以集中管理轄區內的所有變電站,同一個電網企業集團公司,可以將處于不同城市甚至不同國家的多個變電站的智能化管理系統進行統一組網運行,實現統一管理。

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