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1.1鐵路樞紐變電所
哈爾濱鐵路樞紐變電所是10/0.4千伏電力變電所，設(shè)4臺變壓器(2*3150千伏安，2*2500千伏安)，引入兩路10kV電源，主接線為二進(jìn)六出，單獨母線分段運行方式。全所遠(yuǎn)動監(jiān)控高、低壓斷路器的狀態(tài)、電流、電壓、電量、功率因數(shù)、無功補償、故障信號等信息，納入哈爾濱供電段電力調(diào)度臺，數(shù)據(jù)通信通道為光纜通道，采用點對點的2路(≥2M)單獨主、備專用光纖通信數(shù)據(jù)通道。
該所為調(diào)度所通信、信號、信息、防災(zāi)系統(tǒng)、SCADA、BAS、FAS、消防設(shè)備(消防泵、防排煙風(fēng)機、氣體滅火設(shè)備、消防電梯等)、變電所自用電、應(yīng)急照明、調(diào)度大廳照明等設(shè)施供電，所帶負(fù)荷為首要負(fù)荷，中斷供電將造成哈牡、哈佳、哈大、哈齊客專運輸秩序混亂，條件耦合將造成高鐵設(shè)備損壞，甚至人身傷亡事故。
1.2鐵路樞紐變電所無人化系統(tǒng)的目標(biāo)
通過改造安裝巡檢機器人、影像監(jiān)控、智能防雷監(jiān)測箱、接地電阻監(jiān)測箱，實現(xiàn)變電所的影像巡檢、電力監(jiān)控、智能防雷、接地監(jiān)測等功能，并通過系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、診斷分析、告警輸出、聯(lián)動控制和智慧運維管理，完成鐵路樞紐變電所無人化系統(tǒng)目標(biāo)。
2、鐵路樞紐變電所無人化系統(tǒng)的技術(shù)特征
由于鐵路變電所無人化系統(tǒng)沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件，本次改造參照中國國家鐵路集團(tuán)公司發(fā)布的《牽引變電所輔助監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》(TJ/GD025-2018)、《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》(GB/T30155)、《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》(GB50217)、《影像安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》(GB50395)及《重要影像編解碼協(xié)議》(ITU-TH.265)等文件，并結(jié)合哈局實際情況，考慮到改造資金、變電所設(shè)備、位置及工程難度，沒有完全照搬牽引所無人化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，優(yōu)先改造涉及智能巡檢以及與電力遠(yuǎn)動相結(jié)合的項目，新增智能防雷、智能接地等現(xiàn)場急需項目。由于變電所在調(diào)度大樓內(nèi)，對于采集所內(nèi)門禁、激光對射、玻璃破碎等重要防范信息，采集溫、濕度傳感器、水浸傳感器、SF6監(jiān)測傳感器等環(huán)境監(jiān)控信息項目暫緩實施。
（1）系統(tǒng)由所內(nèi)新設(shè)輔助監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)平臺構(gòu)成。系統(tǒng)平臺通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口，采集所內(nèi)輔助監(jiān)控設(shè)備信息，并將監(jiān)控和警報信息上傳，實現(xiàn)信息共享與告警聯(lián)動功能，并接入智能一次設(shè)備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。輔助監(jiān)控系統(tǒng)包含影像監(jiān)控及巡檢、智能防雷、智能接地等子系統(tǒng)，采用分層架構(gòu)，由設(shè)備層、通訊層和站控層組成，設(shè)備層包括測控裝置、影像服務(wù)器和輔助設(shè)備，通訊層層包括綜合應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，站控層包括值班員監(jiān)控后臺等。
(2)采用導(dǎo)軌式巡檢機器人，多方面覆蓋所內(nèi)巡檢對象，包括智能防雷監(jiān)測、接地電阻監(jiān)測、電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測等，同時不影響所內(nèi)既有設(shè)備正常運行。導(dǎo)軌式影像巡檢機器人由巡檢機器人、軌道總成、升降云臺、高清錄像機等組成，提供自動巡檢、定點巡檢和遙控巡檢等可移動的影像監(jiān)控功能。每臺巡檢機器人具有256個預(yù)置監(jiān)測點，智能分析每次巡檢的較短巡航線路，通過水平直線、環(huán)形移動和垂直升降移動，快速、準(zhǔn)確定位到每個監(jiān)測對象的較佳觀測位置，實現(xiàn)清晰、、無盲區(qū)的影像監(jiān)控，代替人工完成對變電所設(shè)備和環(huán)境的監(jiān)控及巡檢。主要技術(shù)參數(shù)：采用吊頂懸掛安裝，雙柱式大幅度升降1.5米，通信接口1路RJ45。
(3)實現(xiàn)巡檢工作智慧化，任何一個分項的監(jiān)測點位出現(xiàn)異常狀態(tài)，能及時調(diào)動巡檢機器人進(jìn)行針對性巡檢。具備影像和圖像的自動識別功能，自動給出所內(nèi)狀態(tài)的結(jié)論性信息，省去人工分析判斷的環(huán)節(jié)，提升巡檢效率和狀態(tài)分析的準(zhǔn)確度。
(4)采用熔斷組合式智能SPD，具備雷電浪涌防護(hù)性能，支持SPD狀態(tài)、雷擊情況的監(jiān)測和上傳，實現(xiàn)防雷功能的透明化監(jiān)測。熔斷組合SPD本體集成了后備保護(hù)裝置，縮短了泄流路徑，殘壓值更低，提升了保護(hù)效果。ISPU系列電源SPD，采用整體綜合解決方案，在材料和結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，增加失效保護(hù)裝置，實現(xiàn)了全電流無盲區(qū)保護(hù)，避免了壓敏電阻失效起火的隱患，實現(xiàn)本質(zhì)重要。實時監(jiān)測防雷模塊運行狀態(tài)和受雷擊情況、后備保護(hù)裝置狀況等，并在上位機統(tǒng)一顯示。
(5)實現(xiàn)在線式接地電阻監(jiān)測，替代人工現(xiàn)場測試工作，智能接地檢測箱設(shè)置于變電所接地裝置側(cè)，用于測量地網(wǎng)接地電阻值及其變化情況，測量時不需要從接地系統(tǒng)中分離被測接地線，能自動濾波、變頻和選擇合適量程，具有檢測便捷、抗干擾能力好、測試值準(zhǔn)確穩(wěn)定等優(yōu)勢。支持測量時段靈活設(shè)置，保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，避免對其他設(shè)備造成干擾。
(6)軟件支持電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入和監(jiān)測，通過兼容性的接口設(shè)計和軟件功能模塊化設(shè)計，實現(xiàn)功能的拓展和二次開發(fā)。具備監(jiān)控變電所內(nèi)設(shè)備的功能，提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計、診斷分析、告警輸出和聯(lián)動控制等功能，并利用影像巡檢、關(guān)聯(lián)攝錄和圖像識別等技術(shù)來替代人工去現(xiàn)場確認(rèn)，實現(xiàn)對變電所的智慧運維管理。
(7)系統(tǒng)具備大數(shù)據(jù)分析能力，對影像監(jiān)測數(shù)據(jù)、SPD運行數(shù)據(jù)、接地阻值數(shù)據(jù)、電力遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析運算，識別系統(tǒng)運行規(guī)律，診斷異常狀態(tài)，及時向管理人員提供告警信息。
3、鐵路樞紐變電所無人化系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用
3.1監(jiān)控系統(tǒng)組成
變電所共安裝影像巡檢機器人兩套、智能SPD4臺和網(wǎng)絡(luò)交換機1臺，智能接地檢測箱6臺。在哈爾濱供電段調(diào)度監(jiān)控中點設(shè)置變電所無人化系統(tǒng)設(shè)備及軟件一套、NVR和網(wǎng)絡(luò)交換機各一臺。
3.2實現(xiàn)功能
(1)系統(tǒng)影像顯示、儲存及回放。可以實時圖像進(jìn)行監(jiān)視，影像圖像隨意可調(diào)，支持影像及輔助影像端口的本地輸出，支持1/2/4/16畫面預(yù)覽，預(yù)覽通道可選。支持多個預(yù)置點、巡航軌跡，每天可設(shè)定6個以上錄像時間段，不同時段的錄像開啟模式可單獨設(shè)置，支持按通道號、錄像類型、文件類型、起止時間查詢錄像文件。支持手動錄像、定時錄像和告警錄制模式。支持電子放大預(yù)覽及覆蓋指定通道。支持影像移動、丟失、遮擋、輸入異常檢測。采用云臺控制時，支持局部放大、鼠標(biāo)定位功能。
(2)影像監(jiān)控設(shè)備控制。支持對拍攝儀視角、方位、焦距、光圈的調(diào)整，可后臺設(shè)置錄像機參數(shù)，包括設(shè)置預(yù)置位、區(qū)域名稱、區(qū)域遮蓋等。具備聯(lián)動操作功能，當(dāng)操作人員對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時，錄像機自動啟動錄像并調(diào)整到該設(shè)備。可以通過用戶名、數(shù)字識別并分配操作權(quán)限來實現(xiàn)系統(tǒng)重要管理，保證控制的單一性。可對前端設(shè)備進(jìn)行完整的遠(yuǎn)程控制：如云臺支持上、下、左、右移動及步長、速度控制，云臺停止等。可以事先確定布防/撤防策略，進(jìn)行當(dāng)?shù)鼗蛳到y(tǒng)遠(yuǎn)程控制。
(3)影像巡檢。實現(xiàn)對變電所遠(yuǎn)程智能巡檢，可以模擬和替代人工巡檢。支持自動或手動啟動巡檢，可實現(xiàn)自定義巡視線路、步驟、對象、項目等。具備巡檢記錄功能，在巡檢時判斷設(shè)備運行是否正常。如果設(shè)備異常自動警報。巡檢結(jié)束生成記錄表，可按巡檢時間、巡檢裝置等進(jìn)行查詢。
(4)智能圖像識別。對監(jiān)控設(shè)備運行指示影像圖像智能分析，實時判斷設(shè)備狀態(tài)。對儀表的影像圖像進(jìn)行實時分析，判斷儀表讀數(shù)并智能警報。對巡檢設(shè)備能智能識別設(shè)備狀態(tài)是否正常，監(jiān)測量上傳到后臺輔助監(jiān)控系統(tǒng)。
(5)影像服務(wù)器。支持模擬和數(shù)字式錄像機，通道數(shù)不小于16路。采用國際通用的H.264/MPEG4或MJPEG影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，性能穩(wěn)定可靠。可單獨設(shè)置通道的影像編碼參數(shù)，支持10M/100M/1000Mbps自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口。
(6)錄像機支持各種安裝方式，操作方便，具備多語言菜單獨及操作提示功能。支持定時啟動預(yù)置點各種掃描功能。支持?jǐn)嚯娪洃浌δ堋ＶС钟跋駚G失、遮擋告警等功能。
(7)軟件配置。具備多級架構(gòu)，具有良好的適應(yīng)性和擴展性。軟件畫面、各類報表支持漢字功能，軟件支持系統(tǒng)擴充，不必重新組裝軟件，只需配置新增設(shè)備。
系統(tǒng)平臺軟件具備形象化的畫面展示功能，靈活的組網(wǎng)能力，大數(shù)據(jù)信息的處理功能。
4、鐵路樞紐變電所無人化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究
4.1自動化影像巡檢及聯(lián)動巡檢技術(shù)
采用導(dǎo)軌式影像巡檢機器人，實現(xiàn)對變電所設(shè)備進(jìn)行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障、缺失和異常，提高巡檢效率和質(zhì)量。自定義配置巡檢線
路、巡檢時間、巡檢步驟、巡檢對象和巡檢項目等，自動保存巡檢記錄和巡檢圖像。影像聯(lián)動巡檢，當(dāng)電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)、智能SPD、智能接地箱等發(fā)出告警信號時，系統(tǒng)自動控制巡檢機器人移動到警報點或相關(guān)設(shè)備，進(jìn)行錄像并截取告警時刻范圍內(nèi)的影像圖像長久保存。
4.2智能識別及診斷技術(shù)
較準(zhǔn)識別開關(guān)柜面板的分合閘指示燈、遙控指示旋鈕位置(就地、遠(yuǎn)方)、故障警報燈、每一排外側(cè)的柜子是否傾斜。設(shè)備警報與影像攝錄關(guān)聯(lián)，并結(jié)合圖像識別技術(shù)，診斷是否誤警報，替代人工去現(xiàn)場巡檢和確認(rèn)。
4.3電力遠(yuǎn)動信息接入技術(shù)
與變電所電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)通過OPC服務(wù)接口，獲得各配電回路的三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，斷路器分合閘狀態(tài)、斷路器遙控位置、變壓器的三相溫度和風(fēng)機啟動狀態(tài)等信息，以及相關(guān)故障警報顯示等位置信息，在變電所無人化系統(tǒng)中顯示，并將上述監(jiān)測結(jié)果與影像巡檢結(jié)果進(jìn)行對比確認(rèn)。
4.4熔斷組合防護(hù)及SPD智能監(jiān)測技術(shù)
SPD內(nèi)置智能檢測模塊，實時監(jiān)測防雷模塊的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常信息自動記錄事件并發(fā)出告警，實時檢測每根保護(hù)線纜受雷擊情況，記錄雷擊電流的大小和發(fā)生的時間，對防雷模塊的劣化程度進(jìn)行分析，顯示防雷模塊實時壽命狀態(tài)，監(jiān)測到防雷模塊故障、損壞或劣化超限時自動警報。
4.5接地電阻在線監(jiān)測及抗干擾技術(shù)
實時監(jiān)測變電所內(nèi)接地網(wǎng)電阻值、可靠接地狀況，能濾除地網(wǎng)中的近頻、同頻干擾信號，保證數(shù)據(jù)精度和準(zhǔn)確度。檢測便捷、抗干擾能力好、測試值準(zhǔn)確穩(wěn)定。能對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析，發(fā)現(xiàn)異常則立即告警。
4.6智慧運維管理技術(shù)
對采集到的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供日、月、年、任意時間周期的統(tǒng)計和查詢功能，提供統(tǒng)計報表。對子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析，及時發(fā)現(xiàn)問題和重要隱患，提供運維管理方案，協(xié)助用戶簡化運維流程、提高運維效率，實現(xiàn)變電所的智慧運維管理。
5、安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
5.1概述
基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境影像場景等需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一個中點，集中存儲、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單獨等管理工作。
5.2應(yīng)用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴建和改建。
5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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