新能源智慧场站辅助设备监控系统（站端辅控系统）

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一、系统概述

1.1 新能源场站辅助系统整体介绍

TIP3000新能源智慧场站辅助设备监控系统以“智能感知和智能控制”为核心，借助各类物联网技术，对全站主要电气设备、关键设备安装地点及周围环境开展全天候状态监视与智能控制。该系统可完成动力环境、视频巡视、火灾消防、安全防卫、一次设备在线监测等子系统的数据采集与监控，实现集中管理和一体化智能联动，为电站安全生产提供可靠保障，有效解决电站安全运营中的“在控”“可控”和“易控”问题。

1.2系统核心功能

1. 实时监控：实时监测电站全景运行状态，对各类事件进行一体化综合展示，同时支持对设备的远程控制。
2. 实时告警：系统实时监测各类信息，一旦发现异常便会产生实时告警。每条告警信息都会详细记录事件性质、内容、时间及其他相关描述信息。
3. 联动控制：采用事件驱动方式实现设备间的相互联动，当任意一个事件发生时，可引发其他设备的相应动作。设备间的联动关系可自由设置，系统还提供典型的配置模板或配置策略。

二、平台架构

2.1 架构整体设计

新能源智慧场站辅助设备监控系统采用分层、分区的分布式架构，具体分为二级中心、六大功能模块和八大业务子系统。

2.2 各组成部分详情

1. 二级中心：包含监控中心（主站）系统与站端系统（子站）。
2. 六大功能模块：由管理服务器、认证服务器、通信服务器、流媒体服务器、WEB服务器和客户端构成。
3. 八大业务子系统：涵盖视频监视、安全防卫、动力环境、火灾消防、设备控制、一次设备在线监测、远传表计采集、机器人巡检等。

2.3 平台架构优势

1. 功能集成：能够实现远程智能巡视、安全防卫、环境监测、智能门禁、火灾消防、设备控制等子系统的采集和监控，并在升压站运维值班后台大屏进行展示。
2. 自动联动：可依据联动策略自动执行规定动作，包括现场设备操作联动，以及火灾消防、门禁、报警、照明、环境监测相关设备的联动。
3. 远程控制与告警：运维后台支持对站内照明灯具、视频画面等进行远程控制，监控大屏实时显示相关状态；站内各子系统的报警、故障信息可通过短信发送至维护单位指定人员的工作手机。

三、业务系统

3.1 视频监视子系统

1. 系统组成：部署于变电站站端，主要由巡视主机、热成像摄像机、高清视频等设备组成。

2. 工作流程：巡视主机下发控制、巡视任务等指令，分别控制机器人和摄像机开展室内外设备联合巡视作业，将巡视数据、采集文件等上传至巡视主机；巡视主机对采集的数据进行智能分析，形成巡视结果和巡视报告，并及时发送告警。

3. 核心功能：具备实时监控、与主辅监控系统智能联动、实时图像预览、视频画面巡视、本地及远程控制、录像与回放、设备状态识别巡检、告警管理、联动抓拍预警、人员行为分析、日志查询等功能。

4. 系统集成：可与动力环境、安全防卫、火灾消防等子系统无缝集成，当其他子系统发生警情时，能联动云台摄像机预置位瞬间定位到报警现场、联动摄像机抓拍报警画面，并对报警现场进行实时录像，便于事后查询取证。

3.2 安全防卫子系统

1. 系统组成：主要由智能门禁、电子围栏、红外对射、振动探测器、红外双鉴等设备构成。各探测器通过报警线缆直接与物联网智能主机连接。
2. 设备部署与作用

• 电子围栏：部署在变电站场地围墙上方，防止人员翻越围墙。
• 振动探测器：安装在变电站场地围墙墙面上，对通过凿墙、挖洞企图进入防范区域的入侵行为进行报警。
• 红外对射：设置在变电站场地大门处，对翻越大门的行为进行报警。
• 红外双鉴：置于变电站站建筑物窗口或门口附近，对由窗而入的行为进行报警，并对进出门的人员进行探测。

3. 智能门禁功能

• 支持电子地图、图标、列表等监控模式。
• 支持密码、刷卡、指纹及人脸识别等多种验证方式。
• 具备锁开超时、开门超时、非法开门等多种告警记录功能。
• 可与报警、照明、视频、消防等系统进行联动，还能和视频系统配合实现语音对讲门禁功能。
• 配置应急开启装置，可在系统故障时应急开启。

4. 可视化门铃系统：

前端主要有三种开门方式，分别是人脸比对通过开门（现场人脸和人脸库撞库成功，输出开关量至灵性锁）、中心验证远程开门（通过可视对讲呼叫中心，中心值班人员通过远程视频查看现场工作票及工作证，确认人员无误后远程遥控开门）、钥匙开门（特殊情况使用）。

3.3 火灾消防监测子系统

1. 系统组成：由感烟探测器、感温探测器、明火探测器、手动报警按钮、火灾报警控制器等组成。

2.核心功能

• 实时监控烟雾、温感等火灾状态。
• 实现报警联动，包括本地声光报警、值班座席联动报警，支持设置视频、门禁、灯光等子系统联动。
• 满足主流消防报警主机火灾预报警信号集成与接入，若原设备提供RS232或RS485等智能接口及协议，系统可实现接入。

3. 工作原理：通过感烟、感温探测器等探测装置，实时监测变电站室内主要区域的火情状态，发生火灾时，及时发出报警信号。

3.4 动力环境监测子系统

1. 系统组成：根据电站实际需求，配置温湿度、风速、水浸、液位、有害气体等探测器等环境感知设备，通过物联网主机实现数据远程采集。

2. 核心功能

• 实时监测：对变电站重要场所和重要设备的工作环境状态（温度、湿度、漏水、水位、风速、SF6浓度等）进行实时监测，并以电子地图、列表、表盘等多种方式在系统平台实时显示并记录。
• 控制调节：通过联动空调、风机、灯光、水泵控制器等设备，对监测的环境参数进行远程实时控制和调节。
• 实时告警：当环境参数出现异常时，及时显示、报警，并可通过通信IP网络将数据上传至市级和省级调度中心。

3. 微气象站：

作为电站环境监控系统的重要组成部分，可监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、辐射等6要素气象参数，并通过有线传输RS485网络将采集到的气象参数及其变化状况实时传送到监测中心。

4. 室内环境监测与控制：通过辅控主机读取室内温湿度、水浸、液位、SF6等传感器数据，根据预设的上下限定值，自动启动空调、除湿器、风机、水泵等辅助设备进行调控，以满足正常工作环境要求。监控主机实时采集当前环境参数，超出预设定值后及时上报告警信号。

5. 设备控制单元：主要由各种输出继电器模块、空调控制器等设备控制模块组成。继电器模块、空调控制模块通过线缆直接与物联网智能主机连接，当触发预警条件时，主机根据联动配置规则，通过控制模块实时驱动相关设备开关，如非法入侵联动辅助灯光照明、温湿度联动空调、消防报警联动声光和视频等。

3.5 智能联动控制子系统

1.联动类型

• 安防报警联动：实现报警与门禁、视频、灯光、短信、报警器、语音等设备的联动。
• 门禁联动：当门禁出现异常时，可自动打开灯光、弹出视频。
• 视频报警联动：针对视频监控产生的移动侦测、遮挡遮盖、视频丢失等告警进行联动处理。
• 消防联动：实现消防与门禁、视频、灯光、短信、报警器、语音等设备的联动。
• 环境和设备联动：可设置温度与空调、湿度与风机、水位水浸与水泵等设备的联动。

3.6 SF6泄漏在线监测子系统

1. 系统组成：由SF6监测主机、SF6和氧气变送器、温湿度变送器、风机控制器、电缆、后台软件组成。

2. 工作原理：传感采集器实时测量GIS或开关室内SF6气体浓度、氧气浓度和环境温湿度等相关参数，后台监控系统实时显示各参数数值，当参数超限时进行预警，并提供历史数据及曲线查询统计等功能。

3. 核心功能：实现SF6浓度超标监测，后台报警的同时联动风机排风，实现在线监测与预警联动处理；监测室内SF6气体浓度及含氧量，在入口处显示相关数据并对人员进入进行提醒。

4. 应用场景：适用于35kV开关室及各种电压等级GIS室。

3.7 远传表计识别与采集子系统

1. 系统组成：主要由巡视主机、微距摄像机、高清视频等组成。
2. 工作流程：巡视主机下发控制、巡视任务等指令，摄像机开展室内外设备联合巡视作业，将巡视数据、采集文件等上传至巡视主机；巡视主机对采集的数据进行智能分析，形成巡视结果和巡视报告，及时发送告警。
3. 识别采集内容：可实现SF6表计读数识别、避雷器读数识别、套管油位读数识别、隔离开关状态识别、室外油位视窗读数识别、球状刀闸开关状态识别等。

3.8 开关柜无线测温系统（扩展业务子系统）

1. 系统原理：采用CT感应电流取电测量方式，实时监测柜体内部易发热电气部件（开关触头、母排等）的温度。

2. 核心功能

• 温度采集：采集开关柜出线电缆或母排触点等位置的温度。
• 实时报警：当监测点位温度超限时，发出报警提醒。
• 故障定位：可对故障发生点进行定位。

3.监测项目与安装位置

• 因容易磁饱和，发热量非常小。
• 采用带状设计，安装方便。
• 只需5A以上的一次电流就可以启动工作。

3.9 机器人智能巡检子系统

1. 系统组成：挂轨机器人系统搭载可见光云台摄像机、红外热像仪、超声、局放、气体、温湿度以及声音等传感器，集成移动与升降运行控制系统、数据采集和通信模块。

2. 核心功能

• 全方位感知：整合多传感器融合技术，实现对变配电站所室内设备与环境的全方位感知。
• 全自主智能巡检：通过模式识别及视频分析技术，实现全自主智能巡检。
• 全自动异常预警：实时监测设备状态，发现异常及时预警。
• 智能化生产管理：通过监控平台实现对巡检机器人的控制、数据采集、存储与统计分析。
• AI视频识别：通过机器人携带的可见光摄像机采集视频图像数据，利用自主开发的高精度图像识别算法，对视频数据进行智能分析处理，可准确识别室内的仪表、压板、开关、指示灯、设备外观等多种表计，并进行表计自动读数。

3. 巡检方式：采用轨道上下移动方式，搭载高清摄像机及红外热成像，集成有害气体、烟雾、光照度、温湿度等传感器以及定位装置和语音对讲系统，使用户实时掌控电力环境。

四、核心技术及优势

4.1 核心技术

1. 增强型UIP以太网协议栈、以太网模块存储器管理技术：保证了代码的通用性和结构的稳定性，具有抗网络风暴的功能。设备可提供两个网络接口，实现不同网络分区的通信功能，保障系统安全性。
2. 智能识别算法及预警技术：基于模糊逻辑、神经网络和进化计算等理论与方法，结合鲁棒控制、自适应控制、变结构控制等现代控制理论，联合中国科大研发了智能识别和控制算法。
3. 嵌入式组件架构技术：具备优良的跨平台特性，支持多种操作系统和CPU平台；通过划分组件，面向接口开发，提高开发效率；实现组件重用，采用积木式的系统开发方法；提供各种强大的子系统，不断丰富产品特性；支持RPC，可实现分布式应用。
4. iBS智能软件总线技术：独创的iBS软件智能总线技术将各个进程之间的通信协议标准化、规范化，可实现进程间每秒可达数万次的服务调用，适合用于大型系统内部的消息总线，是巨量级并发量的技术保证。
5. IEC61850标准通讯规约转换技术：目前已成功与南瑞、南自、许继、四方、长园深瑞等二次厂家系统实现互联互通。

4.2 技术优势

1. 可靠性保障

• 实现集中监控和统一调度，在统一界面下对视频、门禁、环境、SF6、火灾消防、安全防范所有状态进行监控，进行统一的设备配置管理和故障调度。
• 站端设备可脱网独立运行，局部故障不影响整个系统平台的正常工作；站端设备采用模块化结构，便于故障排除和替换；系统平台具备处理同时发生的多个事件的能力。

2. "通信级”多业务集成：系统全部为通信级“真集成”，而非平台级或者数据库级“假集成”。

3. 多系统智能联动控制：实现多功能的联动配置管理，支持定时或者智能联动；可对消防、视频、门禁、环境、安防、采暖通风、排水等多种功能和设备进行智能联动控制。

4. 集中管控和统一调度：在统一界面下对视频、门禁、环境、SF6、火灾消防、安全防范所有状态进行监控，进行统一的设备配置管理和故障调度。

4.3 监控平台软件功能

监控平台软件具备地图监控、图标监控、综合监控、门禁监控、环境量监控、辅设监控、消防监控等功能，可启动/停止监控、清空运行信息记录、筛选区域、远程开门、同步时间、提取记录、上传设置等操作，同时能显示设备详细信息（如所属区域、所属设备、所属通道、监测类型、当前状态、布撤防状态等）以及运行信息（时间、信息类型、提示时间、信息描述、提示类型、确认时间、卡号等）。

五、配套设备

5.1 辅助监控屏

1. 设备定位：属于电站辅助监控系统的站控层装置，主要解决站端系统搭建与一体化集成应用问题。
2. 技术参数

3. 主要功能：具备参数设置、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警记录查询、报警图片和视频查询等功能。

5.2 物联网智能主机

1. 设备型号：电科恒钛HT500物联网智能主机。
2. 技术参数

3. 设备定位与功能：是电站辅助监控系统的核心设备，主要解决站端多系统集成问题。通过IO\4-20mA\RS485接口与各业务子系统连接，实现设备状态、电气量、环境量等各种数据的汇聚、处理，转化为数字信号，实现报警信息实时分析、存储、传输等功能，同时支持电力规约提供向上数据接口，供平台访问与管理。

5.3 其他配套设备

1. HT-TNCW-02B无源无线测温主机：可管理240个无线探头，无源探头采用新型软磁合金带进行CT取电，无需外接电源，挂载高精度温度探头和无线发射器。
2. 多路交流/直流电压、电流测量仪：测量馈线回路电压、电流，交流电压量程10V~500VAC，直流电压量程1V~500VDC，精度等级均为0.2%FS，隔离电压>2500V。
3. 蓄电池在线监测设备：采集蓄电池的单体电压、温度、内阻等参数，实现蓄电池组的远程在线监测。
4. 开关柜及其内部高压设备局部放电在线监测设备：通过UHF传感器采集高压开关柜内高频脉冲电流信号，通过对信号高频分量分析来确定开关柜内是否有放电以及放电的严重程度。局部放电采集器灵敏度为2pC，测量范围2~10000pC，工作频带30~400MHZ，环境温度-40~65℃。
5. 低压侧电压电流采集器：精度等级0.2%FS，隔离耐压>2500V DC，工作温度-20～60℃，输出接口RS485。
6. 智能新风机：采用多级过滤、配置初效/G4/F8/离子净化装置、洁净新风引入，保持室内正压和高洁净度；采用低噪音离心风机，控制更合理；即插型过滤器设计、强力消音降噪材料、机组全钢板设计；支持RS485级联，使用MODBUS协议。
7. 三相四线智能电量仪：测量三相四线的相电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、基波功率、谐波功率、有功电度、无功电度等电参数。
8. 温湿度传感器：采用瑞士高精度温度探头，带RS485数据输出接口，使用MODBUS协议，实现长距离传输和多点同时检测。
9. 空调控制器：智能学习型控制器，支持市场上99%的空调型号的遥控器码值学习与存储；支持空调来电自启动，空调掉电后来电自启动，并自动设置空调掉电前状态，无需监控主机干预。
10. SF6/O2气体变送器：探头检测精度SF6≤2%FS、氧气≤1%FS；探头检测量程SF6（0-2500ppm）、O2（0-25.0%）；氧气浓度报警点18.0%；SF6浓度报警点≥1000ppm；风机启动浓度点氧气≤19.6%、SF6≥1000ppm。
11. IEC61850通信服务器：上行协议支持IEC61850-8-1，下行协议支持MODBUS-RTU、MODBUS-ASCII、MODBUS-TCP等，并可根据用户需求灵活开发相应设备协议。
12. 灯光风机控制器：作为连接主机的控制模块，通过通断电方式控制灯光、加热器以及220V供电的风机。
13. 烟雾探测器：电源12~60VDC；工作电流<10mA；烟雾灵敏度符合UL217号标准；测试标准0.65~1.52%FT；具备防误报检测功能。

六、工程案例

6.1 部分典型案例列表

1. 肃州区共享独立储能电站一期250MW/1000MWh项目-辅助监控系统
2. 阿勒泰20万千瓦/80万千瓦时储能电站辅助监控系统
3. 广西桂林市永福县100MW/200MWh储能电站-220kV升压站辅助监控系统
4. 新疆华电昌吉木垒凯升1050MW风光储大基地升压站辅助监控系统项目
5. 国能重庆石柱县金彰共享储能电站100MW/200MWh项目
6. 齐齐哈尔龙江二期200MW风电场视频监控及火灾报警项目
7. 国家能源集团重庆柏树储能电站-升压站辅助监控系统项目
8. 乌兰察布300MW/1200MWh“风光火储氢一体化”储能电站（220kV升压站智能辅助监控系统）

6.2 典型案例详情

1. 中核汇能（青海）能源有限公司核强光伏电站330kV升压站项目：为该升压站提供辅助监控系统，实现对站内设备、环境、安全等方面的全面监控与智能联动，保障电站安全稳定运行。

1. 阿勒泰津元能源有限公司35千伏津元布尔津南储能电站项目：部署辅助监控系统，涵盖视频监视、安全防卫、动力环境监测等子系统，满足储能电站的监控需求，提升电站运维效率和安全性。

6.3 施工样板要求

1. 便于操作：设备安装位置应符合施工图设计要求，安装高度需根据设备日常维护操作情况确定，方便日常维护。
2. 美观牢固：设备与机架的加固应牢固、端正，符合设备装配要求，不得影响机架整体形状和机架门的顺畅开关。
3. 装配齐全：设备上的饰件、假面板、零配件应装配齐全，接地线应与机架接地端子可靠连接。
4. 排列整齐：设备内机盘槽位应符合施工图设计要求，机盘安装排列整齐，插接件接触良好。
5. 标识清晰：设备和机架内安装的缆线、光纤应排列整齐美观，标识清晰、准确、文字规范，方便日常维护操作。

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