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开闭所安全运行综合监控系统杭州国电电气设备有限公司二ＯＯ七年五月1.现状随着电力部门配电网络的大规模改造，配电线路及设备、用电量大量增加.配电设备运行环境恶劣，大量故障(电缆发热、浸水不易、非法闯入等）不能被及时发现，事故隐患蔓延即造成重大设备及电网事故，影响正常生产，给电力企业造成经济和信誉的重大损失，日益成为影响配网安全运行的重要因素。对于这些问题，配电管理部门主要采取了定期巡视等人防手段，但人防手段存在着以下不足之处：★缺乏必要的在线监测手段、预警措施，测局放不成熟。★只能做到定期常规维护，如防污清扫、测温等；★人工现场巡视，存在测量人员人身安全隐患；★故障后抢修；因此，必须建立一套配网安全运行的综合监控系统，对配网设备的运行状态及影响配网安全运行的因素实现在线监测，使配网管理实现可控、在控。2.设计目的本系统的设计目的就是为了保障配网的安全正常运行，利用目前比较成熟的计算机及通信技术，实时监测配网设备及运行环境的各项指标，遇到电缆和环境温、湿度过高、非法闯入、设备凝露、电缆沟或隧道进水等紧急意外情况，能够及时记录、查询和自动快速报警。它主要采用计算机、通信、网络、遥测、遥信、遥控等技术，构成一个一体化的网络监控系统，可以在局内看到监控点的信息，加强配网的安全可靠的运行能力，提高故障查找和维护效率，降低维护成本和人员劳动强度，最终使得配电设备从“定期检修”逐渐过渡到“状态检修”。3.系统设计依据GB2423.1-92电工电子产品基本环境试验规程试验A低温试验方法GB2423.2-92电工电子产品基本环境试验规程试验B高温试验方法GB2423.4-92电工电子产品基本环境试验规程试验Db交变湿热试验方法GB2423.5-92电工电子产品基本环境试验规程试验Ea冲击试验方法GB2423.10-92电工电子产品基本环境试验规程试验Fc震动正弦试验方法GB191包装出运图示标志GB3873通讯设备产品包装通用技术条件IEC1000－4－5－1995电磁兼容性（EMC）－第四部分：试验和测量技术第五单元冲击抗扰性试验GBJ232--82《电气装置工程施工及验收规范》GB4728电气图用图形符号GB4728电气图用图形符号4.系统结构主要的子系统包括：（如图）1、安全防护子系统：阻止非法闯入，遇到警情立即告警。门禁：身份确认，禁止无卡人员进入；电子围栏：阻挡为主，告警为辅；红外对射：有人进入监视区时告警，并在现场发出音响，起到镇吓作用。2、环境监控子系统：主要监视设备运行的环境温度、湿度，以及浸水情况，必要的时候可以远程启停空调、风机等设备。3、电缆温度监测子系统：主要监视电缆头温度，当发现温度超过警戒值时立即告警，预防事故的发生。4、配电监控子系统：主要完成开闭所动力配电柜的数据采集，包括三相电压、三相电流、开关位置等，以及各种设备的供电情况的监视。以上各子系统既可以独立运行，又可以组合成一个有机整体，相互支持。如电子围栏既可以独立组成周界防护系统，也可以和环境监控系统组成一体，将电子围栏的告警输出。系统组成框图配电网安全运行综合监控平台安全防护环境监控配电监控门禁电子围栏红外对射温度湿度浸水380V三相电压/三相电流、开关量短信报警客户端报警浏览器查询电缆温度监测开关柜、环网柜、箱变电缆温度实时监测客户端访问客户端访问数据库服务器系统结构图通信接口单元智能门禁单元电缆头测温单元配电监测终端开关状态单元（负荷开关、接地刀）环境监测单元红外温湿度烟雾气压表状态单元熔断器状态单元系统结构图配电监测终端GPRS通信单元环境监控单元电缆头测温单元电流/电压配电柜通信接口单元电子围栏控制器温湿度烟雾门磁红外电子围栏智能门禁单元领导室IE浏览值班室IE浏览前置工作站数据库服务器GPRS网络局域网网络短信服务器交换机路由器防火墙隔离器其它网络5.安全防护子系统主要包括周界防护、门禁控制等。周界防护传统使用红外对射，结合使用电子围栏。门禁控制包括门磁检测和智能门禁系统。5.1智能门禁系统特点智能门禁系统是指基于现代电子与信息技术，在建筑物内外的出入口安装智能卡电子自动识别系统，通过持有非接触式卡片,又称射频卡(RFID)来对人（或物）的进出实施放行、拒绝、记录等操作的智能化管理系统,其目的是为了有效的控制人员（物品）的出入，并且记录所有出入的详细情况，实现对出入口的安全管理。智能门禁系统通过计算机对各控制器实施监控、管理。采用485通信接口，支持TCP/IP协议。5.1智能门禁系统基本功能可控制各种不同的电控锁。对不同的人可以设置不同的通行权限。一天可设置六个时间段，可严格控制人员在每个时段的进出与否。可以设定允许通行的时段在节假日及周末是否有效。强行开门，超时未关门等自动报警。多种信息记录：每次开门时间，开门卡、编号，报警原因、位置。开门延时可调。可脱机或联网使用。5.2电子围栏智能型周界安防阻挡报警系统，强调了“阻挡为主，报警为辅”。具有特有的BI-polar设计，前端围栏每根线都有带电，该系统对入侵者给予瞬间脉冲电击，以阻止翻越，做到了预防为主。对执意入侵者和破坏者，给予电击并发出报警，延缓了入侵的时间，以便给保安人员争取时间，及时制止人员进入。本系统是一种“有形”的报警系统，实实在在地给人一种威慑感觉，使入侵者增加一种心理压力，从而把报警系统和警戒系统有机地结合起来，达到以防为主，防报结合的目的。安装本系统后，相当于在墙顶上形成一道“有形”的电子屏障，5.2电子围栏特点具有无生命危害功能。该系统采用了每秒1个0.1秒瞬时脉冲高压（5000－8000V的高压脉冲）、低能量（小于5个焦耳）的电子脉冲对系统扫描，给入侵者具有一定的电击功能，但与传统交流电网有本质的区别，不会对人身构成生命危害。具有阻挡为主，报警为辅功能。安全有效的电子脉冲把入侵者阻挡在周界之外，当入侵者强行侵入时，报警系统会自动发出警报。具有误报率低的优点。三重安全保障体系（控制器+数字扫描+报警），系统的误报率低于千分之五，基本不受环境（如植被、树木、小动物等）和气候的影响。具有报警功能。当电子围栏受到人为开路、短路或有入侵者企图强行翻越电子围栏时，电子围栏报警系统能马上检测到，系统会自动发出声光报警。具有适应性强功能。整个系统联成一体，转弯角和地形复杂处都可以达到可靠的安全性，没有死角。红外对射则只能直线传输并存在死角。导线采用特殊材料，不易攀越。可根据用户要求和地形进行设计和安装。6．环境监控子系统环境监控子系统的主要任务是采集各工作现场的温度、湿度等模拟量以及红外、漏水和烟雾检测等数字量。一旦出现异常，系统自动告警，并可以自动启动空调、风机等设备。传感器报警信号接入RTU中，然后再配置检测相应的名称和告警阈值，即简单方便地完成了防盗红外、漏水和烟雾检测监控。6.1技术特点采用以太网技术ZHY301具有以太网接口，可以方便的接入基于IP的局域网、广域网、因特网、2M、无线以太网等。运行参数远程修改存储技术ZHY301可以通过网络进行远程参数的修改，并可以存储在EEPROM中，掉电不丢失。具有布防、撤防、自动布撤防功能ZHY301可以远程设置监控量的布撤防状态，或按照时间段自动进行布撤防操作。具有紧急事件告警功能当现场有告警发生时，在通道畅通的情况下系统将在5秒内将告警信息发送到监控中心。监控中心具有声光报警，并可通过短信方式将告警信息发送到相关人员手机上。低功耗设计ZHY301全部采用低功耗的CMOS器件设计，降低了整机功耗，提高了整机可靠性。6.2技术指标1、模拟量采集信号输入：0～+5VDCA/D转换分辨率：10位测量精度：≤0.5%容量：8路2、开关量采集输入回路采用光电隔离输入回路电源:+12V容量：8路3、遥控输出输出接点容量：AC220V1A，DC30V3A支持DO和脉冲输出容量：4路4、通信接口接口：RJ45，10MEthernet；RS232/485,≤19200bps支持动态（DHCP）或静态获取IP5、使用环境环境温度：-10℃～55℃相对湿度：5%～95%大气压力：66～108KPA无严重粉尘及腐蚀性气体7.配电监控子系统主要监视配网设备的运行情况，以及各自动化设备的供电情况。监控内容包括380V三相电压、三相电流、DC220电压、电流等。采用ZHY301监控终端辅助传感器的方式可以采集所有需要的数据。也可以采用交流采样终端采集数据。8.电缆头温度监测子系统随着城市的发展，用电量的增加，环网柜中电缆接头出现温度过热的现象时有发生。环网柜运行环境恶劣无人值守，在电缆局部发生过热后不易被发现，事故蔓延即造成重大事故，影响正常生产，给电力企业造成经济和信誉的重大损失。因此，预防事故的发生是安全生产的根本，本系统就是通过实时监测电缆过热来避免重大事故发生的高新技术产品。电力电缆故障指示器可以与本系统实现有机结合。当线路出现短路、接地等故障时，故障指示器的输出信号可以被本系统的采集单元接收，通过GPRS通信网络将故障信息送到监控中心，从而可以快速自动定位故障区段，大大减少故障查找时间。因此本系统是一个集电缆接头温度在线实时监测和电缆故障自动定位的综合监控子系统。8.1系统结构领导室IE浏览领导室IE浏览领导室IE浏览数据库服务器无线网络(GPRS)测温单元故障检测单元GPRS通信单元测温单元故障检测单元GPRS通信单元测温单元故障检测单元GPRS通信单元环网柜1#环网柜2#环网柜n#8.2温度采集传统的温度监测方法是采用标准的温度传感器输出4~20mA电流，然后通过A/D转换得到数字值，经过软件换算得出温度值，再根据预先设定好的告警限值判断是否温度越限，如果越限，立即提示告警。该方法优点是测量准确，可达±0.5℃。但缺点是成本高,可达400元左右/台。配电设备点多面广，该方案没有推广价值.本方案采用热电阻/电偶来采集温度信号，价格很低，只有几十元，适合大规模推广。电缆头的温度随季节或负荷变化而变化。我们采取“比较法”来减少气候和负荷的影响。通过温度采集单元中的MCU测量同回路3相电缆头探头的温度值，比较两个探头温度的相对变化。当相对变化超过一定值后，则认为电缆接头出现温度过高情况，立即启动告警过程，将该信息发送到监控中心。监控中心可以在屏幕上提示某处环网柜电缆温度过高，同时也可以在监控中心设置一个短信中心，将告警信息通过短信的方式发送到不同片区的不同管理人员手机上，从而实现电缆头温度的实时在线全天候监控，避免了因电缆头过热造成的事故，达到了事故预防的目的。8.3系统功能通过在电缆及电缆接头上安装连续测量温度的探头，每台设备可安装8~16个探头，对电缆、电缆头的运行状态实时进行监测,并把测量结果通过GPRS网络上传到监控中心数据库服务器，通过软件分析能够提前确定电缆的早期过热现象，实现电缆故障的早期预测，防患于未然系统具有开关量接入功能，可以接入故障检测单元的输出信号，通过本系统的通信功能直接上传到中心服务器，从而可以实现电缆故障的自动定位。完善的报警功能：当电缆发生故障造成电缆或电缆头温度升高并超过设定的报警限时，系统发出报警。并显示发生报警点的位置及记录发生报警的时间，及时准确指导检修和故障查找工作。监控中心可以实时监测各环网柜的温度情况。监控中心采用最新的B/S结构设计，采用IE浏览器访问，只要具有相应权限，在局域网上的任一台计算机上都能访问数据库中的数据,查看各环网柜中的实时温度。8.4基本参数供电：+5-+36V工作电流最大：360mA待机电流：80mA数据接口：RS232/485/422/TTL支持串口硬流控工作温度：-20~+55℃相对湿度：95%/40℃尺寸：103*64*24（不包括天线）8.5电源交流220V由用户提供220V交流电源，测温终端通过高频开关电源将220V交流电变为5V的直流电供终端和通信单元使用。从CT取电并给蓄电池充电通过电流互感器获取