變電站大數(shù)據(jù)智能環(huán)境控制系統(tǒng)的研究

艾曉燕

（太原智博熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，山西太原030000）

1 控制系統(tǒng)架構(gòu)組成

“大數(shù)據(jù)變電站智能環(huán)境感知和優(yōu)化控制系統(tǒng)”根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和架構(gòu)上來(lái)看，可以將其分為三層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層，于之相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系為傳感器數(shù)據(jù)的采集層以及數(shù)據(jù)的傳輸層，還有就是應(yīng)用以及展示場(chǎng)。

這三個(gè)分層中，感知層是傳感器以及通訊模塊的構(gòu)成，它的作用主要是識(shí)別物體和采集信息。

網(wǎng)絡(luò)層主要的組成有變電站綜合數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通訊網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等，網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層所采集到的信息。

實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的是應(yīng)用層主要功能，他在實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的同時(shí)，還會(huì)提供與用戶進(jìn)行交互的界面、操作、報(bào)警、報(bào)表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

2 控制系統(tǒng)主要硬件結(jié)構(gòu)

根據(jù)相關(guān)的規(guī)范：在夏季，主控室以及通訊室的室溫不宜超過(guò)35℃；蓄電池以及屋內(nèi)配電裝置是在夏季室溫也不宜超過(guò)40℃，當(dāng)然系電視電力電容時(shí)都是一樣的，不宜超過(guò)40℃；這些中油浸變壓式在夏季時(shí)溫，不宜超過(guò)45℃；還要多注意電抗器室的室溫，它的溫度不宜超過(guò)55℃。GIS配電裝置室以及六氟化硫氣體實(shí)驗(yàn)室、六氟化硫設(shè)備檢修室應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)和事故排風(fēng)系統(tǒng)，室內(nèi)空氣不得再循環(huán)，室內(nèi)空氣中六氟化硫的含量不得超過(guò)6000mg/m3。

改變了原有的通風(fēng)系統(tǒng)后，需要在變電站內(nèi)安裝溫度傳感器、濕度傳感器、PM2.5傳感器、水位傳感器、SF6及O2在線監(jiān)測(cè)器、聲光報(bào)警裝置及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等主要硬件設(shè)施來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，對(duì)變電站室外溫度、室內(nèi)溫濕度、PM2.5、電纜溝水位、SF6及O2含量、煙霧、明火等各種信息及報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，并可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置的上下限值，聯(lián)動(dòng)控制通風(fēng)機(jī)、空調(diào)、視頻、水泵、聲光報(bào)警等設(shè)備，保障配電室電力設(shè)備安全運(yùn)行。配電室智能環(huán)境監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)以“智能控制”為核心，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)配電室內(nèi)環(huán)境的全天候狀態(tài)監(jiān)視和智能控制。

圖1 變電站大數(shù)據(jù)智能環(huán)境控制系統(tǒng)主要硬件結(jié)構(gòu)

2.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)單元

具有環(huán)境數(shù)據(jù)采集和處理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度、PM2.5、SF6濃度、O2濃度、電纜溝進(jìn)水、水位深度、煙霧信號(hào)進(jìn)行采集、分析，并給下一步的控制提供數(shù)據(jù)限值依據(jù)。設(shè)置智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊箱，配合安裝溫濕度傳感器、PM2.5監(jiān)測(cè)器、SF6及O2在線監(jiān)測(cè)器、水浸傳感器及煙霧傳感器。

2.2 動(dòng)力設(shè)備監(jiān)測(cè)單元

對(duì)空調(diào)機(jī)組監(jiān)測(cè)：空調(diào)運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)、空調(diào)手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)、空調(diào)正常/故障狀態(tài)。

對(duì)風(fēng)機(jī)的監(jiān)測(cè)：風(fēng)機(jī)運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)、風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)正常/故障狀態(tài)、風(fēng)壓監(jiān)測(cè)、過(guò)濾網(wǎng)正常/報(bào)警狀態(tài)。

2.3 消防監(jiān)測(cè)單元

（1）對(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)控，會(huì)對(duì)一些火災(zāi)誘發(fā)的因素進(jìn)行監(jiān)控，例如煙霧、明火等有可能發(fā)生火災(zāi)的因素。

（2）合理地運(yùn)用聯(lián)合報(bào)警系統(tǒng)，可以將各種報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)合在一起，還可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)視頻、動(dòng)力等子系統(tǒng)。

2.4 智能運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)

可以利用自己的計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以看到環(huán)境的溫度、濕度的參數(shù)，可以看到風(fēng)機(jī)、空調(diào)、還有消防系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控功能可以方便管理員獲得各種信息，提高管理員的工作效率。

3 配套軟件系統(tǒng)功能設(shè)置

3.1 軟件系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室外環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)時(shí)測(cè)控、室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)控、SF6泄露監(jiān)測(cè)等功能，將各配電室的幾乎所有環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控。系統(tǒng)可設(shè)置多種室內(nèi)換風(fēng)方案，定時(shí)或與溫濕度等參數(shù)進(jìn)行互鎖，空調(diào)也可與室內(nèi)溫濕度進(jìn)行互鎖，真正實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行，數(shù)據(jù)全面可視化，保證配電室環(huán)境處于一個(gè)非常穩(wěn)定、利于設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境。

該系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器、控制器等設(shè)備組成，經(jīng)以太網(wǎng)與控制中心電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)中心電腦可讀取現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的數(shù)據(jù)并完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)曲線（實(shí)時(shí)/歷史）繪制、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制等功能。

表1 系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行環(huán)境信息并進(jìn)行一體化的綜合展示。

（1）綜合應(yīng)用棒圖、圖表、表格、曲線、動(dòng)畫(huà)、圖片、顏色等多種展示方式。

（2）支持按不同方式（信息類型、工作場(chǎng)所、生產(chǎn)設(shè)備）查看監(jiān)控信息。

（3）能夠?qū)崟r(shí)展示變電站各類環(huán)境的信息，例如變電站的溫濕度，PM2.5、SF6濃度，還有很多環(huán)境的信息。

（4）實(shí)時(shí)展示動(dòng)力設(shè)備的工作狀態(tài)、告警狀態(tài)。

3.3 實(shí)時(shí)告警功能

系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類信息，并會(huì)產(chǎn)生實(shí)時(shí)告警。對(duì)于每一條告警信息均記錄事件性質(zhì)、事件對(duì)象、事件內(nèi)容、發(fā)生時(shí)間、事件原因及其他一些描述信息。發(fā)生告警時(shí)，可配合電子地圖顯示或自動(dòng)推出畫(huà)面，并可發(fā)出聲音報(bào)警提示，同時(shí)可設(shè)置遠(yuǎn)程短信息報(bào)警。系統(tǒng)具有告警信息自動(dòng)過(guò)濾功能，可避免產(chǎn)生大量重復(fù)的信息。

3.4 歷史數(shù)據(jù)查詢功能

系統(tǒng)支持變電站環(huán)境信息、設(shè)備狀態(tài)、告警信息等各類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。所有的歷史數(shù)據(jù)均可查詢，可支持按照時(shí)間、設(shè)備對(duì)象等多種條件組合進(jìn)行查詢。

歷史數(shù)據(jù)可以曲線的的形式展示。支持在同一個(gè)窗口上顯示多條曲線，曲線條數(shù)、曲線展示風(fēng)格、報(bào)警閥值的上下限、曲線掃描周期等參數(shù)可設(shè)。告警信息以列表的形式展示，對(duì)于關(guān)聯(lián)的錄像和拍照事件可以直接查看錄像和照片。歷史數(shù)據(jù)支持以Excel、TXT文件格式進(jìn)行導(dǎo)出備份，支持輸出成報(bào)表，并可輸出打印。

3.5 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能

（1）當(dāng)室內(nèi)的濕度過(guò)高時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并且啟動(dòng)風(fēng)機(jī)或空調(diào)，調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度。

（2）SF6發(fā)生泄露的時(shí)候，自動(dòng)啟動(dòng)，室內(nèi)有人時(shí)，會(huì)同時(shí)起爆聲光報(bào)警器，界面也會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

（3）有火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的攝像頭就會(huì)進(jìn)行錄像，智能系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉空調(diào)、風(fēng)機(jī)，自動(dòng)打開(kāi)所有門(mén)禁，然后啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)自動(dòng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，啟動(dòng)滅火設(shè)備。

（4）當(dāng)水池的水位超過(guò)他們的設(shè)定限制時(shí)，智能系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的啟動(dòng)排水系統(tǒng)，如果有漏水的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，智能系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并且給出相應(yīng)的畫(huà)面。

3.6 系統(tǒng)優(yōu)化控制

應(yīng)用傳感器采集溫濕度、SF6濃度、室內(nèi)PM2.5濃度等信息，并建立反饋機(jī)制，制定控制策略，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)、空調(diào)的出力，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，改變以往風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行的運(yùn)行方式，使其與室內(nèi)環(huán)境變化動(dòng)態(tài)特性相匹配，保持變配電室內(nèi)溫度的相對(duì)恒定，達(dá)到按需通風(fēng)、節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)論

“大數(shù)據(jù)變電站智能環(huán)境感知和優(yōu)化控制系統(tǒng)”包括室內(nèi)、室外環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置技術(shù)；動(dòng)力系統(tǒng)、消防系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的接入技術(shù)；以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)之間的對(duì)話和各子系統(tǒng)之間的互相聯(lián)動(dòng)和協(xié)調(diào)，讓整個(gè)運(yùn)行環(huán)境的控制以及遙測(cè)產(chǎn)生有效的成果?？梢愿鶕?jù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃以及調(diào)配，也可以讓全局世界之間的響應(yīng)連接在一起，那可以一位變電站的管理部門(mén)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了高效、快速反應(yīng)變電站內(nèi)環(huán)境變化引起的控制，從而更加科學(xué)地保障變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。