SCHEILE“智慧電力”——各電壓等級變電站(zhàn)設計的智能(néng)化(huà)全面解決方案

SCHIELE“智慧變電站(zhàn)”系統是專為(wèi)中國大陸各電壓等級變電站(zhàn)設計的智能(néng)化(huà)全面解決方案，該方案構建了(le)一(yī)個(gè)統一(yī)的變電站(zhàn)安全防範管理(lǐ)、智能(néng)化(huà)管理(lǐ)和整體(tǐ)服務(wù)平台。

中國大陸變電站(zhàn)的發展特點與歐洲和北美地區相比，變電站(zhàn)自動化(huà)程度雖然不低(dī)，但(dàn)智能(néng)化(huà)管理(lǐ)水平不高，與無人(rén)值守變電站(zhàn)的要求存在距離。SCHIELE“智慧變電站(zhàn)”系統是一(yī)種高度智能(néng)化(huà)的變電站(zhàn)輔助監控系統，應用的主要目的是人(rén)身(shēn)安全、設備安全、環境安全、變電站(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)的操作(zuò)過程控制等，可根據需要，與既有變電站(zhàn)監控系統進行對接。

目前多數變電站(zhàn)已經建立外圍安全防範系統以及動力環境監控系統等，但(dàn)絕大多數變電站(zhàn)的智能(néng)化(huà)系統是由若幹個(gè)可實現(xiàn)單項功能(néng)的小系統組合而成，是相互獨立的信息孤島，并不是一(yī)個(gè)完整的變電站(zhàn)智能(néng)化(huà)系統，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能(néng)滿足無人(rén)值守變電站(zhàn)對安全和智能(néng)化(huà)程度的實際需求：

   1）無法實現(xiàn)互聯互通：視(shì)頻監控、門禁、入侵報(bào)警、消防、動力環境監控等各系統獨立運行，無法實現(xiàn)互聯互通，整體(tǐ)系統運行效率低(dī)下(xià)，運行效果差，降低(dī)了(le)投資價值。

   2）無法實現(xiàn)聯動和事(shì)故預防：由于無法實現(xiàn)系統的聯動，主要依靠人(rén)力監控而導緻安全性降低(dī)，并且增加值守人(rén)員(yuán)的負擔和工作(zuò)壓力。比如(rú)視(shì)頻幾十路(lù)甚至數百路(lù)的視(shì)頻圖像需要監控，視(shì)覺的疲勞和人(rén)力的懈怠會導緻事(shì)故發生(shēng)而無法被捕捉到，視(shì)頻分(fēn)析的結果無法充分(fēn)發揮應用價值，更無法被預防。系統的其它狀态和數據也(yě)無法進行綜合分(fēn)析進行趨勢預測，消防等緊急事(shì)件更是缺乏緊急聯動和預測預防功能(néng)。

   3）環境監控智能(néng)化(huà)水平低(dī)：多數變電站(zhàn)都是通過溫度計測量環境溫度，沒有實現(xiàn)對溫濕度、漏水等環境的實時(shí)監測，無法做到危險事(shì)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(xiàn)節能(néng)增效。

   4）缺乏對盜竊事(shì)件的即時(shí)幹預能(néng)力和預防措施。

   5）缺乏門禁自動控制和自動記錄功能(néng)，可能(néng)導緻未獲授權人(rén)員(yuán)進入工作(zuò)禁區不僅可能(néng)出現(xiàn)物品被盜，甚至可能(néng)誤入帶電間(jiān)隔，出現(xiàn)人(rén)員(yuán)傷亡的事(shì)故。

   6）無法實現(xiàn)變電站(zhàn)巡視(shì)的自動記錄、自動統計以及實時(shí)監控和管理(lǐ)。

“智慧變電站(zhàn)”系統以SCHIELE專有IGnet網絡技術為(wèi)核心，以數據集成為(wèi)基礎，無需再通過網絡系統集成、應用系統集成将各子(zǐ)系統集成為(wèi)一(yī)個(gè)的整體(tǐ)系統，而是直接構建一(yī)個(gè)統一(yī)完整的智能(néng)系統。通過智能(néng)識别算(suàn)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(yīn)視(shì)頻編解碼等核心技術，通過對變電站(zhàn)環境、圖像、火(huǒ)災報(bào)警、消防、照明、采暖通風(fēng)、安防報(bào)警、門禁識别控制等在線監測，不但(dàn)實現(xiàn)預警，而且還可以實現(xiàn)對警情的管理(lǐ)和控制。系統通過監測、預警和控制三種手段，為(wèi)變電站(zhàn)的安全運行提供更加可靠的保障。通過各功能(néng)模塊間(jiān)的數據共享和互操作(zuò)，實現(xiàn)“信息孤島”一(yī)體(tǐ)化(huà)，功能(néng)互動全面化(huà)。其中視(shì)頻數據全部儲存到本地、市(shì)調或省調數字視(shì)頻存儲中心統一(yī)管理(lǐ)。

“智慧變電站(zhàn)”系統特性

兼容歐洲及其它國際标準的智能(néng)系統通信協議(yì)IGnet，約定了(le)遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程控制、數據交換、聲音(yīn)及圖像傳輸等相關(guān)信息傳輸的協議(yì)，并且符合IEC61850規約要求。可以解決變電站(zhàn)智能(néng)化(huà)的一(yī)體(tǐ)化(huà)技術難題，提升變電站(zhàn)智能(néng)化(huà)水平，滿足大區域無人(rén)值守變電站(zhàn)統一(yī)管理(lǐ)的應用需求。

“智慧變電站(zhàn)”系統具有許多鮮明特色，其中最有特色的為(wèi)六大特性為(wèi)：

1、以局域互聯網為(wèi)基本網絡架構，以總線或無線或電力線載波為(wèi)擴展架構，兼容KNX、Modbus、BACnet等現(xiàn)行協議(yì)，多功能(néng)标準化(huà)接口和通信規約，充分(fēn)保障系統兼容性和可擴展性，可以在後期有需求時(shí)進行擴充和升級，使得“智慧變電站(zhàn)”系統成為(wèi)可生(shēng)長的智慧系統。

在變電站(zhàn)互聯網技術已得到普遍應用的的背景下(xià)，這(zhè)一(yī)技術特點對構建“智慧變電站(zhàn)”将具有重要意義。

   2、IGnet協議(yì)是SCHIELE的核心技術，可打通從底層硬件到工作(zuò)平台的全程通信。

這(zhè)一(yī)特點使得“智慧變電站(zhàn)”這(zhè)一(yī)概念可以不再局限于單個(gè)變電站(zhàn)，可以便捷地擴展到一(yī)個(gè)大的地理(lǐ)範圍，讓變電站(zhàn)與所在地區市(shì)調省調或其它變電站(zhàn)實現(xiàn)互聯互通，更好(hǎo)地滿足國家電網對變電站(zhàn)統一(yī)監控、統一(yī)調度、統一(yī)配置、統一(yī)報(bào)表的“四統一(yī)”要求。

3、運用普适計算(suàn)技術，實現(xiàn)智能(néng)系統智慧化(huà)。

   全方位運用普适計算(suàn)技術，使得各種智能(néng)化(huà)模塊具有相對獨立運行的特點，使得互聯互通更加快(kuài)捷和深入，使得系統可以成長為(wèi)“學習型”、“思想型”的智慧化(huà)系統。

4、摒棄子(zǐ)系統拼接技術，構建一(yī)體(tǐ)化(huà)的單系統架構。

這(zhè)一(yī)技術特點使得變電站(zhàn)智能(néng)化(huà)系統不必再着重于單個(gè)子(zǐ)系統功能(néng)的實現(xiàn)，而是立足于整個(gè)變電站(zhàn)區域内全面功能(néng)的建設，大大簡化(huà)了(le)網絡系統架構。

5、實現(xiàn)變電站(zhàn)全部智能(néng)化(huà)功能(néng)的一(yī)體(tǐ)化(huà)管理(lǐ)。

可在統一(yī)界面下(xià)進行視(shì)頻、門禁、環境、SF6、火(huǒ)災消防、安全防範、現(xiàn)場(chǎng)操作(zuò)所有狀态的監控與配置管理(lǐ)。實現(xiàn)了(le)信息數字化(huà)、功能(néng)集成化(huà)、結構緊湊化(huà)和狀态可視(shì)化(huà)的智能(néng)變電站(zhàn)“四化(huà)”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(jiù)可獨立工作(zuò)和脫機運行，能(néng)夠滿足從小開閉所到35KV至1000KV變電站(zhàn)、從改造站(zhàn)到新(xīn)建站(zhàn)、從單站(zhàn)式到大規模集中聯網等各種類型的需求，不需另配服務(wù)器(qì)，能(néng)夠兼容并利用現(xiàn)有絕大部分(fēn)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(zhàn)”系統功能(néng)

SCHIELE“智慧變電站(zhàn)”系統，以其系統所擁有的強大技術優勢，可為(wèi)中國大陸地區的變電站(zhàn)提供多方位的高級智能(néng)化(huà)服務(wù)。

A.  構建高級智能(néng)安全體(tǐ)系

一(yī)體(tǐ)化(huà)的“智慧變電站(zhàn)”系統可以提供以下(xià)的重要的安全防範功能(néng)：

1人(rén)身(shēn)安全

對所有工作(zuò)區域，根據危險性、重要性、必要性等進行分(fēn)類，對所有人(rén)員(yuán)根據工作(zuò)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(rén)員(yuán)出現(xiàn)在不必要的區域，減少人(rén)身(shēn)安全事(shì)故的發生(shēng)。

人(rén)員(yuán)須進入檢修區域，門控系統通過與既有變電站(zhàn)監控系統的信息聯動受控動作(zuò)，确保檢修人(rén)員(yuán)不會進入帶電間(jiān)隔。

   所有重要區域的人(rén)員(yuán)進出記錄，即時(shí)人(rén)員(yuán)數量、姓名都能(néng)夠随時(shí)查詢。一(yī)旦遇到緊急情況，可迅速啓動應急預案，以利于快(kuài)速準确的撤離。

以可控、可聞、可視(shì)的通信方式，作(zuò)為(wèi)人(rén)身(shēn)安全管理(lǐ)的主要措施。

2設備安全

從變電站(zhàn)監控系統獲取實時(shí)工作(zuò)狀态監測，根據主要電氣設備的特性和曆史運行經驗，進行設備工作(zuò)狀态分(fēn)析預測，若有潛在隐患，做出預警判斷，實時(shí)傳送至運行管理(lǐ)中心，根據多種處理(lǐ)預案進行處理(lǐ)，防患于未然。

應用圖像分(fēn)析技術，監視(shì)重要設備運行數據、指示燈等運行狀況，作(zuò)為(wèi)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(zhàn)電纜溫度監測預警

采取接觸式測量原理(lǐ)，實時(shí)監測電纜的運行溫度。在主站(zhàn)上(shàng)通過數值、曲線、棒圖、模拟圖等形式顯示溫度的測量值及變化(huà)趨勢，發出預警信号，為(wèi)故障的判斷提供依據，可對故障發生(shēng)點進行定位。

   2）小動物隐患探測

可以偵測電纜溝及其它電纜分(fēn)布區域小動物入侵，并發出報(bào)警信号。

   4環境安全

1）六氟化(huà)硫監控報(bào)警

在變電站(zhàn)内35KV SF6開關(guān)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(tǐ)含量和氧氣含量，當環境中SF6氣體(tǐ)含量超标或缺氧，能(néng)實時(shí)在線監測預警及報(bào)警，同時(shí)自動開啓通風(fēng)機進行通風(fēng)，并具有溫濕度檢測、工作(zuò)狀态提示、遠(yuǎn)傳報(bào)警、曆史報(bào)警數據查詢等諸多豐富功能(néng)。提供健康安全可靠的工作(zuò)環境。

2）視(shì)頻監視(shì)記錄

以視(shì)頻方式監視(shì)變電站(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)的重要設備和監控點，并且實現(xiàn)和其他系統的聯動。當其他安防設備報(bào)警時(shí)，自動把相近的監視(shì)設備的圖像切換到監控主屏幕。重點布控區域實現(xiàn)移動目标自動跟蹤功能(néng)。

   3）安全報(bào)警

實時(shí)監測重要場(chǎng)所和設備的工作(zuò)環境（如(rú)：電壓、電流、溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體(tǐ)、含氧量、風(fēng)速風(fēng)向、煙(yān)霧、明火(huǒ)等等），發現(xiàn)非安全因素并進行預警或報(bào)警，将數據上(shàng)傳至市(shì)級和省級調度中心，還可以聯動變電站(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)各種聲光設備、顯示設備、應急設施、消防設施。

4）消防報(bào)警聯動

發生(shēng)煙(yān)霧、明火(huǒ)等消防報(bào)警警示信号時(shí)，可以自動聯動相應位置的監控攝像機；消防報(bào)警與車輛管理(lǐ)聯動，可實現(xiàn)有消防報(bào)警時(shí)車輛的無阻通行；對于有人(rén)值守變電站(zhàn)，消防報(bào)警與巡更系統聯動，可實現(xiàn)有消防報(bào)警時(shí)顯示最近的值守人(rén)員(yuán)位置，并與值守人(rén)員(yuán)互動。

   5）電力隧道環境監測

電力隧道水位、有害氣體(tǐ)（一(yī)氧化(huà)碳、硫化(huà)氫及甲烷等）、含氧量、煙(yān)霧等環境監控；

6）安全巡邏評估

對于有人(rén)值守變電站(zhàn)，嚴謹的安全巡邏管理(lǐ)措施非常重要，圖形化(huà)顯示巡更員(yuán)巡更線路(lù)軌迹及到達每個(gè)巡更點的時(shí)間(jiān)，系統可自動生(shēng)成分(fēn)類記錄報(bào)表并打印，對脫崗、被盜、失職進行分(fēn)析。

7）周界安全檢視(shì)

當設在變電站(zhàn)周界的防非法攀越報(bào)警裝置被觸發時(shí)，集成平台彈出報(bào)警的圖形界面和相應區域的攝像視(shì)頻，可進行聲光震懾、電子(zǐ)高壓威懾或其它處理(lǐ)預案。

8）車輛安全出入

系統采用車輛視(shì)頻監視(shì)、駕駛員(yuán)圖像對比，感應卡遠(yuǎn)距離身(shēn)份自動識别等技術，實現(xiàn)變電站(zhàn)車輛高安全性的出入。防止未經授權的車輛進入變電站(zhàn)。

B.構建高效智能(néng)節能(néng)體(tǐ)系

系統提供空調、風(fēng)機、照明以及水泵等設備的各種自動控制功能(néng)。雖然變電站(zhàn)自用電電量數目不大，但(dàn)由于變電站(zhàn)是24小時(shí)不間(jiān)斷運行，日積月(yuè)累也(yě)存在着極大的浪費，與“綠(lǜ)色變電站(zhàn)”的建設要求不符。

智能(néng)控制是解決這(zhè)一(yī)問題的重要手段。通過物聯技術、将能(néng)耗設備互聯起來(lái)，采用各類智能(néng)控制方式進行控制和調節，以達到減少浪費、節約能(néng)源的目的。

可采用的智能(néng)控制方式有：就(jiù)地控制、情景控制、系統控制、遠(yuǎn)程控制、時(shí)鍾控制、照度控制和感應控制等....，可以控制到具體(tǐ)狀态和參數，比如(rú)在監控中心可以遠(yuǎn)程控制空調開機、關(guān)機、升溫、降溫等，并能(néng)夠直接調整空調的溫度值，等等。

所有能(néng)耗設備隻在需要的時(shí)段和狀況開啓并調整到需要的狀态，比如(rú)值班、檢修、報(bào)警等情況，以達到最節約的工作(zuò)狀态。

 C.構建嚴謹智能(néng)管理(lǐ)體(tǐ)系

變電站(zhàn)管理(lǐ)的嚴謹性涉及到安全、工作(zuò)質量、工作(zuò)效率、變電站(zhàn)整體(tǐ)運行的可靠性等方方面面。在管理(lǐ)規範的基礎上(shàng)實行智能(néng)化(huà)程序管理(lǐ)，将會最大可能(néng)地提高嚴謹性。

1.現(xiàn)場(chǎng)操作(zuò)管控

現(xiàn)場(chǎng)操作(zuò)的管控對于杜絕安全事(shì)故、保證工作(zuò)質量至關(guān)重要，可采取以下(xià)智能(néng)管控措施：

1）專有區域管控：隻有被授權開放(fàng)的區域才能(néng)在指定時(shí)間(jiān)開放(fàng)；

2）專有人(rén)員(yuán)管控：隻有被授權身(shēn)份的人(rén)員(yuán)才能(néng)在指定時(shí)間(jiān)通行或在崗；

3）專有路(lù)線管控：根據作(zuò)業目标指定并且是僅有的通行路(lù)線；

4）專有目标管控：根據作(zuò)業計劃指定并且是專門的工作(zuò)目标；

5）專有流程管控：根據作(zuò)業标準指定并且是僅有的工作(zuò)流程；

6）多種管控措施交叉并行運用，可徹底解決現(xiàn)場(chǎng)操作(zuò)的管控難題。

2.機電設備運行管理(lǐ)

加熱器(qì)、聲光報(bào)警器(qì)（有可能(néng)擾民(mín)）、空調、通風(fēng)，給排水、照明、綠(lǜ)化(huà)灌、或其它需要控制的公用機電設備的監視(shì)，進行監控和自動化(huà)運行管理(lǐ)，提供圖形的管理(lǐ)界面和設備工作(zuò)狀态指示，在設備故障時(shí)，産生(shēng)警告，并提供故障處理(lǐ)預案。

通過自動管理(lǐ)各種機電設備,達到最佳使用效果；減少設備不必要的工作(zuò)時(shí)間(jiān)，提高設備使用壽命；減少不必要的浪費,達到最佳節能(néng)效果。

   3.物流管理(lǐ)

現(xiàn)代變電站(zhàn)物資（包括工具儀器(qì)）的流轉量并不大，但(dàn)物資的識别、存儲、出入庫等全過程的自動化(huà)，對變電站(zhàn)安全運行的重要性非常大，物聯技術的應用已經可以很好(hǎo)地解決這(zhè)一(yī)問題。

4.信息管理(lǐ)

雖然電力MIS已經有多年的發展，但(dàn)變電站(zhàn)自身(shēn)環境和現(xiàn)場(chǎng)操作(zuò)相關(guān)的信息管理(lǐ)還處于相對薄弱的狀況，因此也(yě)是變電站(zhàn)長期穩定運行的隐患之一(yī)。SCHIELE“智慧變電站(zhàn)”系統的應用，可以從根本上(shàng)解決這(zhè)一(yī)問題，由于對變電站(zhàn)自身(shēn)環境和現(xiàn)場(chǎng)操作(zuò)全方位的監控和監測，信息全面并且及時(shí)，可以很好(hǎo)地改善這(zhè)一(yī)薄弱環節的狀況。

D.實現(xiàn)多層次多方位變電站(zhàn)智能(néng)化(huà)運行管理(lǐ)

通過在系統中分(fēn)設客戶端工作(zuò)站(zhàn)，實現(xiàn)變電站(zhàn)智能(néng)化(huà)系統及運行狀況的多層次多方位管理(lǐ)。客戶端工作(zuò)站(zhàn)用于非值守系統進行日常的數據的采集、傳遞、處理(lǐ)、查詢等操作(zuò)，并可作(zuò)為(wèi)值守工作(zuò)站(zhàn)的在線式熱冗餘備份系統運行。根據被授權人(rén)權限不同，使用者可以是運行維護人(rén)員(yuán)、電氣工程師、運行管理(lǐ)人(rén)員(yuán)、電力企業高管等相關(guān)人(rén)員(yuán)。

E.實現(xiàn)電網企業集團全球化(huà)智能(néng)管理(lǐ)

整個(gè)系統基于Web平台，利用電力專網及Internet網絡或其它公用通信網絡，具有遠(yuǎn)程多系統組網運行功能(néng)。一(yī)個(gè)市(shì)調可以集中管理(lǐ)轄區内的所有變電站(zhàn)，同一(yī)個(gè)電網企業集團公司，可以将處于不同城市(shì)甚至不同國家的多個(gè)變電站(zhàn)的智能(néng)化(huà)管理(lǐ)系統進行統一(yī)組網運行，實現(xiàn)統一(yī)管理(lǐ)。