地區(qū)變電所消防集中監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

石 浩 ，孫文華 ，張 劍

(1.常州供電公司，江蘇常州213000；2.江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103)

隨著綜合自動(dòng)化變電站改造工作步伐的不斷推進(jìn)，變電站供區(qū)范圍越來(lái)越大，覆蓋用戶越來(lái)越廣，為保護(hù)電力生產(chǎn)的安全和避免國(guó)家財(cái)產(chǎn)的損失，防火救災(zāi)逐漸成為電力生產(chǎn)中重要的課題。同時(shí)隨著城市電網(wǎng)的發(fā)展，變電所逐漸技術(shù)升級(jí)，部分變電所開(kāi)始實(shí)行無(wú)人值班模式[1-5]。傳統(tǒng)的有人值班變電所安裝了消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，可以起到火災(zāi)預(yù)警作用。變電所實(shí)行無(wú)人值班后，這些消防系統(tǒng)失去了功用。因此，對(duì)于無(wú)人值班的變電所需要探索建立新的消防模式。文中提出的地區(qū)變電所消防監(jiān)控管理系統(tǒng)，基于電力局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了變電所消防集中監(jiān)控。并進(jìn)一步的提出了利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)外界的感知，構(gòu)建傳感網(wǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，將火災(zāi)報(bào)警接入智能變電站的輔助決策系統(tǒng)的方案。

1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

地區(qū)變電所消防監(jiān)控管理系統(tǒng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個(gè)消防集中監(jiān)控管理系統(tǒng)由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、監(jiān)控終端、火災(zāi)報(bào)警控制器組成?；馂?zāi)報(bào)警控制器主機(jī)通過(guò)監(jiān)控終端串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備接入局域網(wǎng)，每個(gè)監(jiān)控終端串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)設(shè)備需要設(shè)定一個(gè)固定的IP地址，監(jiān)控中心的監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)與監(jiān)控終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從而得到火災(zāi)報(bào)警控制器主機(jī)的各類數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP/IP協(xié)議，監(jiān)控計(jì)算機(jī)與每個(gè)監(jiān)控終端建立TCP連接，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。以太網(wǎng)可以利用目前的局域網(wǎng)，只需將各變電所內(nèi)的監(jiān)控終端就近接入局域網(wǎng)接入端口，施工方便，投資省，便于擴(kuò)充。

2系統(tǒng)各組成部分的功能

2.1監(jiān)控終端

監(jiān)控終端接收火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出的火警告警信息并將其發(fā)送至監(jiān)控中心。監(jiān)控終端能接受來(lái)自監(jiān)控中心的命令，對(duì)自身的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。監(jiān)控終端的通信口通過(guò)光電隔離后與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置相連，能夠?qū)崿F(xiàn)各種火災(zāi)報(bào)警控制器協(xié)議的分析，通信協(xié)議符合公安部《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議》。

1臺(tái)監(jiān)控終端有6個(gè)通用通信口，3個(gè)可用于與3臺(tái)不同型號(hào)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置連接，2個(gè)可用于與監(jiān)控中心通信，1個(gè)用于備用兼調(diào)試。

監(jiān)控終端還具有如下功能：對(duì)時(shí)功能，通過(guò)接收火災(zāi)報(bào)警信息中心的對(duì)時(shí)命令，使終端時(shí)間與監(jiān)控中心時(shí)間一致；手動(dòng)報(bào)警功能，能將告警信息記錄在本機(jī)內(nèi)，確保在掉電情況下不丟失記錄信息；主備電源自動(dòng)切換功能；自檢功能；聲、光提醒功能，提示監(jiān)控終端的工作狀態(tài)，使變電所運(yùn)維人員在巡視過(guò)程中對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)一目了然，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)的異常情況[6]。

2.2監(jiān)控管理系統(tǒng)

監(jiān)控管理系統(tǒng)用于對(duì)火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行集中監(jiān)控。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)與火災(zāi)報(bào)警控制器之間的通信采用主動(dòng)上報(bào)和定時(shí)輪詢的方式，當(dāng)火災(zāi)報(bào)警控制器監(jiān)測(cè)到告警信息時(shí)，主動(dòng)發(fā)送到監(jiān)控中心；平時(shí)，監(jiān)控中心按照設(shè)置的時(shí)間間隔輪詢各個(gè)火災(zāi)報(bào)警控制器。為了火災(zāi)報(bào)警控制器的安全運(yùn)行，監(jiān)控中心目前只是實(shí)時(shí)采集各火災(zāi)報(bào)警控制器的運(yùn)行情況，而不對(duì)火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行控制。如果設(shè)備不頻繁告警，每天的通信次數(shù)較少，每次通信的數(shù)據(jù)量較少，小于1k字節(jié)，所以局域網(wǎng)的通信負(fù)擔(dān)較小。

（1）報(bào)警功能。監(jiān)控計(jì)算機(jī)收到報(bào)警信息后，通過(guò)聲光告警提示監(jiān)控人員，并對(duì)報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行定位，在變電所地理位置圖、樓層圖形以及探測(cè)器布局圖中顯示具體的報(bào)警對(duì)象。監(jiān)控人員根據(jù)不同類型的告警信息進(jìn)行相應(yīng)的處理。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的告警信息類別，對(duì)火災(zāi)報(bào)警、設(shè)備故障報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)中斷等發(fā)出不同的告警音響；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的告警信息的優(yōu)先級(jí)別，先提示優(yōu)先級(jí)較高的信息，例如對(duì)于火災(zāi)報(bào)警，優(yōu)先級(jí)為最高的緊急告警；報(bào)警信息提供多種提示的手段，包括信息提示窗、自動(dòng)彈出相關(guān)的樓層圖形和文字信息、聲音、語(yǔ)音提示等；根據(jù)需要，可以通過(guò)發(fā)送手機(jī)短信方式自動(dòng)向相關(guān)管理人員通告。

（2）安全管理功能。該系統(tǒng)的功能包括操作人員的權(quán)限管理和系統(tǒng)的防病毒能力。操作員的權(quán)限管理是指系統(tǒng)對(duì)操作人員設(shè)置登錄密碼和權(quán)限，共分三級(jí)，第一級(jí)為一般查詢，第二級(jí)為操作員，能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，但不能修改系統(tǒng)，第三級(jí)為系統(tǒng)管理員，可以對(duì)系統(tǒng)修改、擴(kuò)充。系統(tǒng)對(duì)操作員的操作過(guò)程都記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備日后查詢和分析。系統(tǒng)的防病毒能力主要是采用防病毒軟件，并進(jìn)行定期的病毒數(shù)據(jù)的升級(jí)。

（3）系統(tǒng)自身運(yùn)行狀況監(jiān)控功能。系統(tǒng)自身運(yùn)行狀況監(jiān)控功能包括：對(duì)監(jiān)控終端工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；對(duì)通信線路工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)；對(duì)計(jì)算機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。采用標(biāo)準(zhǔn)的商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)該系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史記錄數(shù)據(jù)、分析結(jié)果數(shù)據(jù)、運(yùn)行日志、監(jiān)控人員的操作日志以及設(shè)備資料數(shù)據(jù)等。并能根據(jù)信息分類生成各種專用數(shù)據(jù)庫(kù)，具有在線查詢、修改、處理、打印等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)除了向該系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)之外，還向外界提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢接口，便于信息共享。

2.3系統(tǒng)的性能指標(biāo)

（1）從火災(zāi)報(bào)警主機(jī)發(fā)出火警信號(hào)到監(jiān)控中心得到火警信息的時(shí)間小于15 s。

（2）監(jiān)控中心內(nèi)部計(jì)算機(jī)設(shè)備的時(shí)差不大于2 s，監(jiān)控中心與監(jiān)控終端的時(shí)差不大于10 s。

（3）系統(tǒng)可接入的監(jiān)控終端數(shù)量不少于1 000個(gè)，并可擴(kuò)充。

（4）每個(gè)終端的告警點(diǎn)數(shù)量不少于65 000個(gè)。

3消防集中監(jiān)控管理系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

該系統(tǒng)的日常運(yùn)行維護(hù)主要由變電所運(yùn)維人員、調(diào)度監(jiān)控人員以及維保單位三方共同承擔(dān)。變電所運(yùn)維人員將監(jiān)控終端以及站端探測(cè)器的運(yùn)行狀況作為日常的巡視內(nèi)容之一，一旦發(fā)生故障，立即聯(lián)系維修，確保站端設(shè)備的運(yùn)行正常。調(diào)度監(jiān)控人員負(fù)責(zé)整個(gè)監(jiān)控管理系統(tǒng)的監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)發(fā)出的告警信息進(jìn)行及時(shí)處理，包括火警信息、網(wǎng)絡(luò)中斷信息、監(jiān)控終端異常信息等。維保單位每月一次對(duì)系統(tǒng)告警信息進(jìn)行分析整理，對(duì)運(yùn)維和監(jiān)控人員的故障請(qǐng)求快速響應(yīng)。該系統(tǒng)在常州地區(qū)投入運(yùn)行以來(lái)，從根本上促進(jìn)了地區(qū)變電所的消防設(shè)備管理，并對(duì)多起火警及時(shí)進(jìn)行了預(yù)警，為將火災(zāi)消滅在初期贏得了時(shí)間，避免了重大火災(zāi)的發(fā)生。

4智能變電站的接入方案

隨著智能變電站技術(shù)的發(fā)展，將火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接入智能變電站監(jiān)控后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與變電站電網(wǎng)運(yùn)行信息的融合是發(fā)展的趨勢(shì)，火災(zāi)報(bào)警可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)外界的感知，構(gòu)建傳感網(wǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。在傳感網(wǎng)測(cè)控平臺(tái)基礎(chǔ)上建立智能監(jiān)測(cè)與輔助控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視、安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、主變消防，全面實(shí)現(xiàn)變電站智能運(yùn)行管理，具備“智能監(jiān)測(cè)、智能判斷、智能管理、智能驗(yàn)證”功能。

智能監(jiān)測(cè)與輔助控制系統(tǒng)主要由以下部分組成，如圖2所示。系統(tǒng)主要完成以下功能：與集控站控制主機(jī)完成自動(dòng)數(shù)據(jù)交換，接受集控站的命令，完善與變電站綜合自動(dòng)化設(shè)備的IEC 61850協(xié)議通道；在線監(jiān)測(cè)輸變電設(shè)備的運(yùn)行溫度，如主變套管、穿墻套管等接頭的運(yùn)行溫度，為狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)支撐。

傳感網(wǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)包含了溫濕度傳感節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感節(jié)點(diǎn)、水浸傳感節(jié)點(diǎn)等設(shè)備。各傳感節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚后上傳至主機(jī)。

5結(jié)束語(yǔ)

地區(qū)變電所消防監(jiān)控管理系統(tǒng)超越了傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的概念，用網(wǎng)絡(luò)管理使分散多處的單獨(dú)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有機(jī)地融為一體，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行更科學(xué)的管理，使之達(dá)到一個(gè)新的應(yīng)用水平。該系統(tǒng)在常州供電公司已經(jīng)全面建成，現(xiàn)在所轄地區(qū)所有變電所納入該系統(tǒng)監(jiān)控范圍，

在安全生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。隨著城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建成，未來(lái)將考慮該系統(tǒng)與城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的連接，達(dá)成與城市消防接出警中心、城市應(yīng)急指揮中心更加高效的聯(lián)動(dòng)。

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