0 引言

變電站作為連接發(fā)電與用電的橋梁，在電網(wǎng)中起到電力能量轉(zhuǎn)換、調(diào)度運(yùn)行、信息監(jiān)控等重要作用，而變電站的發(fā)展從傳統(tǒng)變電站、綜合自動(dòng)化變電站到智能變電站，經(jīng)歷了技術(shù)的不斷更新迭代。當(dāng)前為服務(wù)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、助推實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，建設(shè)更加數(shù)字智能、綠色低碳、安全可靠的輸變電工程，國(guó)網(wǎng)公司提出要構(gòu)建新型數(shù)字智能變電站，充分吸納*適用技術(shù)，提高電網(wǎng)支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的能力，綜合應(yīng)用數(shù)字采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能設(shè)備、系統(tǒng)集成等*技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備狀態(tài)全面感知、主輔設(shè)備可控在控，支撐遠(yuǎn)方全景監(jiān)視、智能調(diào)控、智能運(yùn)維功能。新型數(shù)字變電站中，為支撐變電站輔控設(shè)備綜合監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)智能巡視，將變電站在線監(jiān)測(cè)、消防及安防監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、SF6監(jiān)測(cè)等監(jiān)控子系統(tǒng)，與紅外探測(cè)終端、巡視攝像機(jī)、傳感器與智能鎖控等巡視子系統(tǒng)集成，形成由綜合應(yīng)用服務(wù)器為后臺(tái)、子系統(tǒng)主機(jī)為集成端、各探測(cè)器為終端設(shè)備的新型數(shù)字智能變電站監(jiān)控及巡視系統(tǒng)。

1 新型數(shù)字智能變電站監(jiān)控及巡視系統(tǒng)構(gòu)成和配置

1.1 監(jiān)控及巡視系統(tǒng)構(gòu)成

考慮到新型數(shù)字智能變電站對(duì)全站主輔設(shè)備信息數(shù)據(jù)的需求以及對(duì)變電站消防和安全防衛(wèi)的日益重視，構(gòu)建的新型數(shù)字智能變電站監(jiān)控及巡視系統(tǒng)主要集成了火災(zāi)消防、安全防衛(wèi)、動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)、智能鎖控、智能巡視，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備、二次設(shè)備及回路在線監(jiān)測(cè)、火災(zāi)、消防、安全警衛(wèi)、動(dòng)力環(huán)境的監(jiān)視及設(shè)備智能巡視功能。其中，變電站分為安全I區(qū)、安全II區(qū)及安全IV區(qū)，監(jiān)控及巡視系統(tǒng)分別接入3個(gè)安全分區(qū)。變電站常規(guī)保護(hù)、測(cè)控及合并單元、智能終端設(shè)備接入安全I區(qū)；一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、二次系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)、火災(zāi)消防、安全防衛(wèi)、動(dòng)力環(huán)境子系統(tǒng)部署于安全Ⅱ區(qū)，信息接入綜合應(yīng)用服務(wù)器，并通過(guò)Ⅱ區(qū)網(wǎng)關(guān)機(jī)與集控站交互信息；當(dāng)集控站尚未建成的過(guò)渡期，且運(yùn)維主站部署在Ⅳ區(qū)時(shí)，通過(guò)Ⅳ區(qū)網(wǎng)關(guān)機(jī)與主站交互信息。智能巡視子系統(tǒng)部署于安全Ⅳ區(qū)，信息接入巡視主機(jī)，與集控站智能巡視集中監(jiān)控系統(tǒng)交互信息；當(dāng)集控站尚未建成的過(guò)渡期，站端信息與運(yùn)維主站交互信息。安全Ⅱ區(qū)與安全Ⅳ區(qū)通過(guò)正、反向隔離裝置進(jìn)行互聯(lián)。

1.2 監(jiān)控及巡視系統(tǒng)配置

1、 火災(zāi)消防監(jiān)測(cè)

火災(zāi)消防監(jiān)測(cè)主要實(shí)現(xiàn)站內(nèi)火災(zāi)告警信息的采集、傳輸和聯(lián)動(dòng)控制，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)警的目的。火災(zāi)消防監(jiān)測(cè)根據(jù)探測(cè)區(qū)域及區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備特點(diǎn)，配置不同原理和類(lèi)型的火災(zāi)探測(cè)器。變電站內(nèi)房間及預(yù)制艙配置點(diǎn)型感溫、感煙火災(zāi)探測(cè)器或吸氣式感煙探測(cè)器。蓄電池室配置防爆感煙火災(zāi)探測(cè)器。在設(shè)備運(yùn)行溫度有要求的小室，如變壓器室、電纜夾層、電纜豎井、室外主變、室外高抗等，配置纜式線型定溫火災(zāi)探測(cè)器。

2、安全防衛(wèi)監(jiān)測(cè)

變電站安全防衛(wèi)監(jiān)測(cè)配置安防監(jiān)控終端、防盜報(bào)警控制器、門(mén)禁控制器、電子圍欄、紅外雙鑒探測(cè)器、紅外對(duì)射探測(cè)器、聲光報(bào)警器、緊急報(bào)警按鈕等設(shè)備。對(duì)未使用門(mén)禁刷卡進(jìn)站、攀爬圍墻、翻越大門(mén)等非法入侵行為，由圍墻上方的電子圍欄及進(jìn)站大門(mén)上方的紅外對(duì)射探測(cè)器發(fā)送信號(hào)至防盜報(bào)警控制器進(jìn)行聲光報(bào)警，并聯(lián)動(dòng)智能巡視系統(tǒng)攝像機(jī)，推送報(bào)警區(qū)域的視頻畫(huà)面，清晰顯示人員活動(dòng)情況。安全防衛(wèi)監(jiān)測(cè)配置1套安防監(jiān)控終端，布置于二次設(shè)備室；配置電子圍欄，且變電站大門(mén)入口配置紅外對(duì)射探測(cè)器用于周界安防；對(duì)于無(wú)人值班的警衛(wèi)室或有人值班變電站的監(jiān)控室，配置緊急報(bào)警按鈕；設(shè)備室門(mén)窗處配置紅外雙鑒探測(cè)器用于非法入侵監(jiān)測(cè)；大門(mén)入口及主要設(shè)備室（預(yù)制艙）配置門(mén)禁；變電站大門(mén)入口設(shè)置門(mén)鈴。

3、 動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)

變電站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)包括動(dòng)環(huán)監(jiān)控終端、空調(diào)控制器、照明控制器、風(fēng)機(jī)和水泵控制器、溫濕度傳感器、除濕機(jī)控制器、微氣象傳感器、水浸及水位傳感器、絕緣氣體監(jiān)測(cè)傳感器等設(shè)備。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置1套動(dòng)環(huán)監(jiān)控終端，布置于二次設(shè)備室；配置溫濕度傳感器于一次設(shè)備室、二次設(shè)備室及預(yù)制艙；配置絕緣氣體泄露監(jiān)測(cè)傳感器在有絕緣氣體泄露隱患的設(shè)備室；配置水浸傳感器于電纜層、室外電纜溝等電纜集中區(qū)；配置水位傳感器在集水井中；主控樓樓頂配置一體化微氣象傳感器，采集室外溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、雨量等數(shù)據(jù)；配置輔助燈光在有燈光補(bǔ)充需求的站內(nèi)場(chǎng)地。

4、智能巡視

變電站智能巡視由軌道巡視機(jī)器人、視頻設(shè)備等組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)巡視、智能分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程操作等功能。智能巡視前端設(shè)備主要包括高清槍機(jī)、高清球機(jī)、高清防爆半球機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)、紅外熱成像攝像機(jī)、全景攝像機(jī)等，其中高清攝像機(jī)具備夜視功能。

2 案例應(yīng)用與分析

某戶(hù)內(nèi)變電站新建配電裝置樓為一棟帶半地下室的兩層建筑物，其中半地下層為電纜層、電抗器油坑、主變油坑、消防水池、消防泵房；一層為主變壓器小室、主變散熱器小室、35 kV配電裝置室、110 kV及220 kV GIS小室、電抗器小室、衛(wèi)生間；二層有接地變室、站用變室、資料室、安全用具室、備品室、蓄電池室、電容器室、二次設(shè)備室、衛(wèi)生間及排煙機(jī)房。

2.1 監(jiān)控及巡視用攝像機(jī)布置

變電站中監(jiān)控及巡視用攝像機(jī)主要為智能巡視用的視頻監(jiān)控?cái)z像頭和安防監(jiān)控用攝像頭。該項(xiàng)目巡視用攝像機(jī)安裝位置及數(shù)量如表2所示，安防用攝像機(jī)安裝位置及數(shù)量如表3所示。

2.2 安全防衛(wèi)系統(tǒng)布置

該變電站配置一套安全防衛(wèi)系統(tǒng)，采用兩層防范方案：1層為變電站周界防范；第二層為站內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域重點(diǎn)防范。配置技防主機(jī)1套；六線制電子圍欄600 m，圍欄主機(jī)9臺(tái)；紅外對(duì)射裝置6臺(tái)，布置在地下電纜層氣窗2臺(tái)，控制樓一層門(mén)窗4臺(tái)；室內(nèi)紅外雙鑒探測(cè)器20臺(tái)，布置在控制樓各層主要通道；控制樓一層及監(jiān)控室入口配置門(mén)禁系統(tǒng)1套，門(mén)禁系統(tǒng)與站內(nèi)消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)有火災(zāi)報(bào)警時(shí)，門(mén)禁系統(tǒng)自動(dòng)解鎖；變電站大門(mén)處設(shè)置門(mén)磁報(bào)警裝置、可視對(duì)講裝置、布撤防鍵盤(pán)。

2.3 動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)布置

該變電站配置環(huán)境信息采集系統(tǒng)，包含環(huán)境數(shù)據(jù)處理單元及各終端傳感器。

溫濕度傳感器分別布置于主變室、接地變室、電容器室、電抗器室、站用變室、220 kV GIS室、110 kV GIS室、35 kV配電裝置室、繼保室、蓄電池室、消防泵室和雨淋閥室，共計(jì)配置溫濕度傳感器32個(gè)。

水浸傳感器、水位傳感器在電纜層配置20個(gè)。SF6泄露傳感器布置在220 kV及110 kV GIS配電室、35 kV配電室，220 kV和110 kV配電室基礎(chǔ)槽鋼加裝36個(gè)SF6及O2雙氣體探測(cè)器，35 kV配電室內(nèi)加裝20個(gè)SF6及O2雙氣體探測(cè)器。當(dāng)各探測(cè)房間的探測(cè)器發(fā)現(xiàn)氣體超標(biāo)時(shí)，會(huì)發(fā)信息給主機(jī)，主機(jī)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)站內(nèi)SF6氣體排放用風(fēng)機(jī)，進(jìn)行事故排風(fēng)，同時(shí)鳴響警鈴報(bào)警。

風(fēng)機(jī)水泵空調(diào)控制器的配置為每臺(tái)空調(diào)1個(gè)空調(diào)控制器，每2路風(fēng)機(jī)1個(gè)風(fēng)機(jī)控制器，每2臺(tái)除濕機(jī)1個(gè)除濕機(jī)控制器，每2臺(tái)水泵1個(gè)水泵控制器。

2.4 監(jiān)控及巡視系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

該變電站采用新型數(shù)字智能變電站監(jiān)控及巡視系統(tǒng)后，前端設(shè)備配置合理，終端傳輸數(shù)據(jù)規(guī)范，集成應(yīng)用，且在試點(diǎn)應(yīng)用期間進(jìn)行了系統(tǒng)的行為測(cè)試，幾項(xiàng)測(cè)試情況如表4所示。

通過(guò)對(duì)監(jiān)控及巡視系統(tǒng)的各個(gè)前端設(shè)備的配置，可實(shí)現(xiàn)變電站人員行為信息和設(shè)備狀態(tài)信息均可數(shù)字化上傳站控層，實(shí)現(xiàn)變電站全景監(jiān)測(cè)