SCHEILE“智慧電力”——各電壓等級(jí)變電站設(shè)計(jì)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(tǒng)是專(zhuān)為中國(guó)大陸各電壓等級(jí)變電站設(shè)計(jì)的智能化全面解決方案，該方案構(gòu)建了一個(gè)統(tǒng)一的變電站安全防范管理、智能化管理和整體服務(wù)平臺(tái)。
中國(guó)大陸變電站的發(fā)展特點(diǎn)與歐洲和北美地區(qū)相比，變電站自動(dòng)化程度雖然不低，但智能化管理水平不高，與無(wú)人值守變電站的要求存在距離。SCHIELE“智慧變電站”系統(tǒng)是一種高度智能化的變電站輔助監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用的主要目的是人身安全、設(shè)備安全、環(huán)境安全、變電站現(xiàn)場(chǎng)的操作過(guò)程控制等，可根據(jù)需要，與既有變電站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接。
目前多數(shù)變電站已經(jīng)建立外圍安全防范系統(tǒng)以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等，但絕大多數(shù)變電站的智能化系統(tǒng)是由若干個(gè)可實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)功能的小系統(tǒng)組合而成，是相互獨(dú)立的信息孤島，并不是一個(gè)完整的變電站智能化系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足無(wú)人值守變電站對(duì)安全和智能化程度的實(shí)際需求：
1）無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通：視頻監(jiān)控、門(mén)禁、入侵報(bào)警、消防、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控等各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，整體系統(tǒng)運(yùn)行效率低下，運(yùn)行效果差，降低了投資價(jià)值。
2）無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)和事故預(yù)防：由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，主要依靠人力監(jiān)控而導(dǎo)致安全性降低，并且增加值守人員的負(fù)擔(dān)和工作壓力。比如視頻幾十路甚至數(shù)百路的視頻圖像需要監(jiān)控，視覺(jué)的疲勞和人力的懈怠會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生而無(wú)法被捕捉到，視頻分析的結(jié)果無(wú)法充分發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值，更無(wú)法被預(yù)防。系統(tǒng)的其它狀態(tài)和數(shù)據(jù)也無(wú)法進(jìn)行綜合分析進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，消防等緊急事件更是缺乏緊急聯(lián)動(dòng)和預(yù)測(cè)預(yù)防功能。
3）環(huán)境監(jiān)控智能化水平低：多數(shù)變電站都是通過(guò)溫度計(jì)測(cè)量環(huán)境溫度，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度、漏水等環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，無(wú)法做到危險(xiǎn)事件的監(jiān)控和預(yù)防，更無(wú)法做到根據(jù)溫濕度調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。
4）缺乏對(duì)盜竊事件的即時(shí)干預(yù)能力和預(yù)防措施。
5）缺乏門(mén)禁自動(dòng)控制和自動(dòng)記錄功能，可能導(dǎo)致未獲授權(quán)人員進(jìn)入工作禁區(qū)不僅可能出現(xiàn)物品被盜，甚至可能誤入帶電間隔，出現(xiàn)人員傷亡的事故。
6）無(wú)法實(shí)現(xiàn)變電站巡視的自動(dòng)記錄、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)以及實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。
“智慧變電站”系統(tǒng)以SCHIELE專(zhuān)有IGnet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，以數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，無(wú)需再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、應(yīng)用系統(tǒng)集成將各子系統(tǒng)集成為一個(gè)的整體系統(tǒng)，而是直接構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一完整的智能系統(tǒng)。通過(guò)智能識(shí)別算法及預(yù)警技術(shù)、嵌入式組件架構(gòu)技術(shù)、IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換技術(shù)以及音視頻編解碼等核心技術(shù)，通過(guò)對(duì)變電站環(huán)境、圖像、火災(zāi)報(bào)警、消防、照明、采暖通風(fēng)、安防報(bào)警、門(mén)禁識(shí)別控制等在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，不但實(shí)現(xiàn)預(yù)警，而且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)警情的管理和控制。系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)、預(yù)警和控制三種手段，為變電站的安全運(yùn)行提供更加可靠的保障。通過(guò)各功能模塊間的數(shù)據(jù)共享和互操作，實(shí)現(xiàn)“信息孤島”一體化，功能互動(dòng)全面化。其中視頻數(shù)據(jù)全部?jī)?chǔ)存到本地、市調(diào)或省調(diào)數(shù)字視頻存儲(chǔ)中心統(tǒng)一管理。
“智慧變電站”系統(tǒng)特性
兼容歐洲及其它國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的智能系統(tǒng)通信協(xié)議IGnet，約定了遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)交換、聲音及圖像傳輸?shù)认嚓P(guān)信息傳輸?shù)膮f(xié)議，并且符合IEC61850規(guī)約要求。可以解決變電站智能化的一體化技術(shù)難題，提升變電站智能化水平，滿(mǎn)足大區(qū)域無(wú)人值守變電站統(tǒng)一管理的應(yīng)用需求。
“智慧變電站”系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)為基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以總線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)或電力線(xiàn)載波為擴(kuò)展架構(gòu)，兼容KNX、Modbus、BACnet等現(xiàn)行協(xié)議，多功能標(biāo)準(zhǔn)化接口和通信規(guī)約，充分保障系統(tǒng)兼容性和可擴(kuò)展性，可以在后期有需求時(shí)進(jìn)行擴(kuò)充和升級(jí)，使得“智慧變電站”系統(tǒng)成為可生長(zhǎng)的智慧系統(tǒng)。
在變電站互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用的的背景下，這一技術(shù)特點(diǎn)對(duì)構(gòu)建“智慧變電站”將具有重要意義。
2、IGnet協(xié)議是SCHIELE的核心技術(shù)，可打通從底層硬件到工作平臺(tái)的全程通信。
這一特點(diǎn)使得“智慧變電站”這一概念可以不再局限于單個(gè)變電站，可以便捷地?cái)U(kuò)展到一個(gè)大的地理范圍，讓變電站與所在地區(qū)市調(diào)省調(diào)或其它變電站實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，更好地滿(mǎn)足國(guó)家電網(wǎng)對(duì)變電站統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一報(bào)表的“四統(tǒng)一”要求。
3、運(yùn)用普適計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)智慧化。
全方位運(yùn)用普適計(jì)算技術(shù)，使得各種智能化模塊具有相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的特點(diǎn)，使得互聯(lián)互通更加快捷和深入，使得系統(tǒng)可以成長(zhǎng)為“學(xué)習(xí)型”、“思想型”的智慧化系統(tǒng)。
4、摒棄子系統(tǒng)拼接技術(shù)，構(gòu)建一體化的單系統(tǒng)架構(gòu)。
這一技術(shù)特點(diǎn)使得變電站智能化系統(tǒng)不必再著重于單個(gè)子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，而是立足于整個(gè)變電站區(qū)域內(nèi)全面功能的建設(shè)，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。
5、實(shí)現(xiàn)變電站全部智能化功能的一體化管理。
可在統(tǒng)一界面下進(jìn)行視頻、門(mén)禁、環(huán)境、SF6、火災(zāi)消防、安全防范、現(xiàn)場(chǎng)操作所有狀態(tài)的監(jiān)控與配置管理。實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化和狀態(tài)可視化的智能變電站“四化”要求。
6、應(yīng)用靈活，成本可控。
主控設(shè)備不需要其它設(shè)備配合就可獨(dú)立工作和脫機(jī)運(yùn)行，能夠滿(mǎn)足從小開(kāi)閉所到35KV至1000KV變電站、從改造站到新建站、從單站式到大規(guī)模集中聯(lián)網(wǎng)等各種類(lèi)型的需求，不需另配服務(wù)器，能夠兼容并利用現(xiàn)有絕大部分設(shè)備，有效保護(hù)已有投資，使系統(tǒng)具備較大的靈活性和成本可控性。
“智慧變電站”系統(tǒng)功能
SCHIELE“智慧變電站”系統(tǒng)，以其系統(tǒng)所擁有的強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可為中國(guó)大陸地區(qū)的變電站提供多方位的高級(jí)智能化服務(wù)。
A. 構(gòu)建高級(jí)智能安全體系
一體化的“智慧變電站”系統(tǒng)可以提供以下的重要的安全防范功能：
1人身安全
對(duì)所有工作區(qū)域，根據(jù)危險(xiǎn)性、重要性、必要性等進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)所有人員根據(jù)工作需要進(jìn)行嚴(yán)格的出入授權(quán)設(shè)置，并實(shí)施嚴(yán)格的門(mén)禁管控，避免非專(zhuān)業(yè)人員出現(xiàn)在不必要的區(qū)域，減少人身安全事故的發(fā)生。
人員須進(jìn)入檢修區(qū)域，門(mén)控系統(tǒng)通過(guò)與既有變電站監(jiān)控系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)受控動(dòng)作，確保檢修人員不會(huì)進(jìn)入帶電間隔。
所有重要區(qū)域的人員進(jìn)出記錄，即時(shí)人員數(shù)量、姓名都能夠隨時(shí)查詢(xún)。一旦遇到緊急情況，可迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，以利于快速準(zhǔn)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(shè)備安全
從變電站監(jiān)控系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)主要電氣設(shè)備的特性和歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行設(shè)備工作狀態(tài)分析預(yù)測(cè)，若有潛在隱患，做出預(yù)警判斷，實(shí)時(shí)傳送至運(yùn)行管理中心，根據(jù)多種處理預(yù)案進(jìn)行處理，防患于未然。
應(yīng)用圖像分析技術(shù)，監(jiān)視重要設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、指示燈等運(yùn)行狀況，作為獨(dú)立的監(jiān)控手段，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。
3電纜安全
1）變電站電纜溫度監(jiān)測(cè)預(yù)警
采取接觸式測(cè)量原理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行溫度。在主站上通過(guò)數(shù)值、曲線(xiàn)、棒圖、模擬圖等形式顯示溫度的測(cè)量值及變化趨勢(shì)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，為故障的判斷提供依據(jù)，可對(duì)故障發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行定位。
2）小動(dòng)物隱患探測(cè)
可以偵測(cè)電纜溝及其它電纜分布區(qū)域小動(dòng)物入侵，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
4環(huán)境安全
1）六氟化硫監(jiān)控報(bào)警
在變電站內(nèi)35KV SF6開(kāi)關(guān)室及500KV、220KV、110KV GIS室等安裝有SF6設(shè)備的配電裝置室，系統(tǒng)可以檢測(cè)環(huán)境空氣中SF6氣體含量和氧氣含量，當(dāng)環(huán)境中SF6氣體含量超標(biāo)或缺氧，能實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警及報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，并具有溫濕度檢測(cè)、工作狀態(tài)提示、遠(yuǎn)傳報(bào)警、歷史報(bào)警數(shù)據(jù)查詢(xún)等諸多豐富功能。提供健康安全可靠的工作環(huán)境。
2）視頻監(jiān)視記錄
以視頻方式監(jiān)視變電站現(xiàn)場(chǎng)的重要設(shè)備和監(jiān)控點(diǎn)，并且實(shí)現(xiàn)和其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。當(dāng)其他安防設(shè)備報(bào)警時(shí)，自動(dòng)把相近的監(jiān)視設(shè)備的圖像切換到監(jiān)控主屏幕。重點(diǎn)布控區(qū)域?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤功能。
3）安全報(bào)警
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重要場(chǎng)所和設(shè)備的工作環(huán)境（如：電壓、電流、溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體、含氧量、風(fēng)速風(fēng)向、煙霧、明火等等），發(fā)現(xiàn)非安全因素并進(jìn)行預(yù)警或報(bào)警，將數(shù)據(jù)上傳至市級(jí)和省級(jí)調(diào)度中心，還可以聯(lián)動(dòng)變電站現(xiàn)場(chǎng)各種聲光設(shè)備、顯示設(shè)備、應(yīng)急設(shè)施、消防設(shè)施。
4）消防報(bào)警聯(lián)動(dòng)
發(fā)生煙霧、明火等消防報(bào)警警示信號(hào)時(shí)，可以自動(dòng)聯(lián)動(dòng)相應(yīng)位置的監(jiān)控?cái)z像機(jī)；消防報(bào)警與車(chē)輛管理聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)有消防報(bào)警時(shí)車(chē)輛的無(wú)阻通行；對(duì)于有人值守變電站，消防報(bào)警與巡更系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)有消防報(bào)警時(shí)顯示最近的值守人員位置，并與值守人員互動(dòng)。
5）電力隧道環(huán)境監(jiān)測(cè)
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(huán)境監(jiān)控；
6）安全巡邏評(píng)估
對(duì)于有人值守變電站，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩策壒芾泶胧┓浅Ｖ匾?，圖形化顯示巡更員巡更線(xiàn)路軌跡及到達(dá)每個(gè)巡更點(diǎn)的時(shí)間，系統(tǒng)可自動(dòng)生成分類(lèi)記錄報(bào)表并打印，對(duì)脫崗、被盜、失職進(jìn)行分析。
7）周界安全檢視
當(dāng)設(shè)在變電站周界的防非法攀越報(bào)警裝置被觸發(fā)時(shí)，集成平臺(tái)彈出報(bào)警的圖形界面和相應(yīng)區(qū)域的攝像視頻，可進(jìn)行聲光震懾、電子高壓威懾或其它處理預(yù)案。
8）車(chē)輛安全出入
系統(tǒng)采用車(chē)輛視頻監(jiān)視、駕駛員圖像對(duì)比，感應(yīng)卡遠(yuǎn)距離身份自動(dòng)識(shí)別等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站車(chē)輛高安全性的出入。防止未經(jīng)授權(quán)的車(chē)輛進(jìn)入變電站。
B.構(gòu)建高效智能節(jié)能體系
系統(tǒng)提供空調(diào)、風(fēng)機(jī)、照明以及水泵等設(shè)備的各種自動(dòng)控制功能。雖然變電站自用電電量數(shù)目不大，但由于變電站是24小時(shí)不間斷運(yùn)行，日積月累也存在著極大的浪費(fèi)，與“綠色變電站”的建設(shè)要求不符。
智能控制是解決這一問(wèn)題的重要手段。通過(guò)物聯(lián)技術(shù)、將能耗設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，采用各類(lèi)智能控制方式進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，以達(dá)到減少浪費(fèi)、節(jié)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(tǒng)控制、遠(yuǎn)程控制、時(shí)鐘控制、照度控制和感應(yīng)控制等....，可以控制到具體狀態(tài)和參數(shù)，比如在監(jiān)控中心可以遠(yuǎn)程控制空調(diào)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、升溫、降溫等，并能夠直接調(diào)整空調(diào)的溫度值，等等。
所有能耗設(shè)備只在需要的時(shí)段和狀況開(kāi)啟并調(diào)整到需要的狀態(tài)，比如值班、檢修、報(bào)警等情況，以達(dá)到最節(jié)約的工作狀態(tài)。
C.構(gòu)建嚴(yán)謹(jǐn)智能管理體系
變電站管理的嚴(yán)謹(jǐn)性涉及到安全、工作質(zhì)量、工作效率、變電站整體運(yùn)行的可靠性等方方面面。在管理規(guī)范的基礎(chǔ)上實(shí)行智能化程序管理，將會(huì)最大可能地提高嚴(yán)謹(jǐn)性。
1.現(xiàn)場(chǎng)操作管控
現(xiàn)場(chǎng)操作的管控對(duì)于杜絕安全事故、保證工作質(zhì)量至關(guān)重要，可采取以下智能管控措施：
1）專(zhuān)有區(qū)域管控：只有被授權(quán)開(kāi)放的區(qū)域才能在指定時(shí)間開(kāi)放；
2）專(zhuān)有人員管控：只有被授權(quán)身份的人員才能在指定時(shí)間通行或在崗；
3）專(zhuān)有路線(xiàn)管控：根據(jù)作業(yè)目標(biāo)指定并且是僅有的通行路線(xiàn)；
4）專(zhuān)有目標(biāo)管控：根據(jù)作業(yè)計(jì)劃指定并且是專(zhuān)門(mén)的工作目標(biāo)；
5）專(zhuān)有流程管控：根據(jù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指定并且是僅有的工作流程；
6）多種管控措施交叉并行運(yùn)用，可徹底解決現(xiàn)場(chǎng)操作的管控難題。
2.機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理
加熱器、聲光報(bào)警器（有可能擾民）、空調(diào)、通風(fēng)，給排水、照明、綠化灌、或其它需要控制的公用機(jī)電設(shè)備的監(jiān)視，進(jìn)行監(jiān)控和自動(dòng)化運(yùn)行管理，提供圖形的管理界面和設(shè)備工作狀態(tài)指示，在設(shè)備故障時(shí)，產(chǎn)生警告，并提供故障處理預(yù)案。
通過(guò)自動(dòng)管理各種機(jī)電設(shè)備,達(dá)到最佳使用效果；減少設(shè)備不必要的工作時(shí)間，提高設(shè)備使用壽命；減少不必要的浪費(fèi),達(dá)到最佳節(jié)能效果。
3.物流管理
現(xiàn)代變電站物資（包括工具儀器）的流轉(zhuǎn)量并不大，但物資的識(shí)別、存儲(chǔ)、出入庫(kù)等全過(guò)程的自動(dòng)化，對(duì)變電站安全運(yùn)行的重要性非常大，物聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)可以很好地解決這一問(wèn)題。
4.信息管理
雖然電力MIS已經(jīng)有多年的發(fā)展，但變電站自身環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)操作相關(guān)的信息管理還處于相對(duì)薄弱的狀況，因此也是變電站長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的隱患之一。SCHIELE“智慧變電站”系統(tǒng)的應(yīng)用，可以從根本上解決這一問(wèn)題，由于對(duì)變電站自身環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)操作全方位的監(jiān)控和監(jiān)測(cè)，信息全面并且及時(shí)，可以很好地改善這一薄弱環(huán)節(jié)的狀況。
D.實(shí)現(xiàn)多層次多方位變電站智能化運(yùn)行管理
通過(guò)在系統(tǒng)中分設(shè)客戶(hù)端工作站，實(shí)現(xiàn)變電站智能化系統(tǒng)及運(yùn)行狀況的多層次多方位管理?？蛻?hù)端工作站用于非值守系統(tǒng)進(jìn)行日常的數(shù)據(jù)的采集、傳遞、處理、查詢(xún)等操作，并可作為值守工作站的在線(xiàn)式熱冗余備份系統(tǒng)運(yùn)行。根據(jù)被授權(quán)人權(quán)限不同，使用者可以是運(yùn)行維護(hù)人員、電氣工程師、運(yùn)行管理人員、電力企業(yè)高管等相關(guān)人員。
E.實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)集團(tuán)全球化智能管理
整個(gè)系統(tǒng)基于Web平臺(tái)，利用電力專(zhuān)網(wǎng)及Internet網(wǎng)絡(luò)或其它公用通信網(wǎng)絡(luò)，具有遠(yuǎn)程多系統(tǒng)組網(wǎng)運(yùn)行功能。一個(gè)市調(diào)可以集中管理轄區(qū)內(nèi)的所有變電站，同一個(gè)電網(wǎng)企業(yè)集團(tuán)公司，可以將處于不同城市甚至不同國(guó)家的多個(gè)變電站的智能化管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一組網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。