变电站环境监测系统解决方案

第一章项目概述

1.1 项目背景

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。它是城市运转、人们生活的重要基础措施，起到保障电力系统安全运行、促进电力资源合理配置、推动能源转型以及推进社会经济发展的作用。

长期以来，变电站管理工作一直是城市供电系统运行管理的薄弱环节之一。一些变电站开关跳闸、环境过热影响设备运行、设备潮湿失灵等问题，使得企业、居民的生活及工作用电均受到了不同程度的影响。

传统的变电站运营管理主要是由工作人员逐个测量配电装置及巡检，结果是费时费工，既不能及时反映真实情况，也不能及时解决实际问题。随着无人值守变电站的普及和贯彻，加强对变电站环境的监测，保障供电安全，已成为非常重要的工作。

变电站常见安全的隐患：

温湿度隐患：由于温湿度过高造成电子元件提前老化；

空调控制隐患：空调无法根据变电站环境及时调整温湿度，导致设备失灵；

火灾隐患：烟雾监控不及时而造成的火灾隐患。

1.2 建设目标

变电站环境监测系统解决方案的总体目标是实现对变电站内的环境和设备进行统一监控和管理。

该系统解决方案是集变电站内环境监测（包括温湿度、烟雾等），设备控制（空调），以及智能监控终端软件于一体的智能变电站环境监测管理体系。

通过对变电站内的各种环境监测及报警数据进行分析，实时反映现场设备运行的环境情况、设备本身运行情况，通过联动控制，保障变电站的电力设备安全运行。防止因环境改变、设备状态变化而引起的事故，满足变电站远程运维的可靠管控要求。为新型现代化变电站的智能化、可视化、自动化、互动化做有效支撑。

变电站环境监测系统解决方案要实现的五个目标：

1、为变电站内各系统及设备运行提供高度稳定可靠的监测信息资源，提供实时数据监测以及必要的远程控制、智能控制。

2、对变电站发生的故障产生故障告警，通过多种方式通知相关管理人员，及时处理，及时解决，对即将发生的故障进行预警。

3、促进变电站的自动化、智能化，明晰管理人员的权利和责任，提高机房的管理水平，节省配电所运行管理费用，达到短期投资、长期受益的目的。

4、利用平台完善的数据统计和分析功能，为变电站管理者提供可靠地参考依据，为变电站建设与改进提供充分的决策依据。

5、预留充分的扩展功能，适应发展需要，做到方便扩展、容易更改，可适应环境的变化和管理需求的多样化。

1.3 设计原则

根据变电站运营和管理的的实际需求，以及国内外技术发展的现状和方向，参考国内外变电站环境监控技术建设的先进项目，借鉴其建设经验，在方案中我们遵循以下几项总体原则：

■ 稳定可靠

只有稳定运行的系统，才能确保电力配送工程系统平稳运行，监控系统的作用和意义才能体现。整体方案从方案架构、产品设计等各个层面，都以稳定可靠作为设计的第一目标。

■ 架构合理具有可扩展性

采用平台级的理念来架构系统，使整个方案安全平稳地运行，并具备良好的扩展性。可扩展性保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能和功能。

■ 尽可能简约的配置

整个方案尽可能采用简约的连接方式，去掉各种冗余配置，减少故障点，提高系统稳定性，降低系统造价。

■ 更好的系统效率

方案设计以尽可能提高系统整体的运行效率为重要依据，选择更合适的产品以及更合适技术方案实现。

■ 更高的性价比

方案一直以更高性价比为目标，不断升级和改进软硬件产品，针对各大环境监控系统都有对应的产品和方案。以“为客户提供最高性价比的方案”为设计目标来进行方案设计，综合客户需求以及扩展性要求，选择最合适的产品，降低系统造价，为客户节约项目成本。

■ 系统更易于使用和维护

方案设计根据项目建设规则等选择合适的监控产品和技术方案实现，力争使系统更容易使用和维护，降低客户使用监控系统的管理和维护成本。

1.4 设计依据

■《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008

■《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011

■《电气装置工程施工及验收规范》GBJ232--82

■《智能变电站技术导则》Q/GDW 383-2009

■《供配电系统设计规范》GB 50052-2009

■《低压配电设计规范》GB 50054-2011

第二章项目介绍

2.1 变电站环境监测系统介绍

为了充分保障变电站内设备运行的环境安全，需要对其内部环境进行监测，以达到实时、自动监测变电站内的环境，该系统主要涉及到变电站内的温湿度、烟雾等环境监测。

通过设立统一监控管理站，对分布在变电站不同区域的多个设备和信息进行全数字化集中监控管理，实现变电站的少人或无人值守，满足现代化智能变电站管理的需要，使用户的维护模式从“被动抢修模式”变为“主动预防模式”。

本监测系统施工部署简单方便，细节考虑周到，扩容方便。所有的监测设备都采用总线布线方式；监控管理平台也非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面，监控设备的管理采用即插即用，监控平台能够自动搜索新增的设备，无需手动添加，维护非常方便。实现了即插即用系统集成扩容的平滑过渡，这样需求方可以很方便地根据自身的需求和投资预算进行项目的投资，不会造成重复投资浪费。

2.2 变电站环境监测系统优势

■ 专注所以专业

我司多年来一直专注于环境监测这个行业，力争为客户提供最好的、最高性价比的环境监测产品和解决方案，是环境监测行业的知名厂商。具有完备的产品和解决方案，供应地区300+、服务全球110k+客户。

■ 系统级整体性及平台化

借助自身多年来的行业经验，结合客户需求的方方面面，给出系统级、整体性的解决方案，具备更好分工以及协同效率，设计将具备良好的系统扩展性。本方案覆盖变电站内的温湿度、烟雾等不同环境参数的监控，具备高整合度；集测、管、控一体化的整体考虑，提升变电站环境监测系统的平台级管理功能。

■ 基于标准的IP网络，组网方便

变电站环境监测系统组网结构完全基于TCP/IP网络通信协议，对监控节点分布广、数量大的多站点集中智能监控提供了最有效的监控手段，使用基于IP网络的监控系统为网络运营维护的统一管理提供了便利。

■ 使用标准协议，扩展方便

使用标准的、开放的协议便于集成以及系统扩容。由于搭建了基于IP的监控平台，现场数据采集也使用标准的ModBus协议，使得增添监控节点或是增加监控信息非常方便，更实现了即插即用系统集成扩容的平滑过渡，这样需求方可以很方便地根据自身的需求和投资预算进行项目的投资。

■ 具有丰富的自动告警方式

系统支持电话、短信、声光、邮件等报警功能，并具有多种告警策略可以选择，通用系统即可满足绝大多数用户的需求。

■ 优化的数据交互功能

变电站环境监测系统报警事件采用先进的实时报警方式，除了监控中心可以通知管理人员告警信息，环境监控主机也支持实时报警功能，它具有强大的脱机短信报警功能，还可以通过4G/以太网/RS485等方式主动上传监控数据及报警信息。系统可将管理软件数据处理的工作分摊到下面的监控主机上，这样可灵活设置报告数据的间隔，减少系统正常时发送的普通数据，而在异常发生时可以及时将报警事件通知到监控中心。从而保证了监控系统报警的实时性和可靠性。

■ 软硬件产品集成度高

变电站环境监测系统软硬件产品根据行业发展的需要，与时俱进，不断更新换代对应的产品，剔除过时及冗余的功能，不断集成有效地新功能，使产品具备越来越高的集成度，给客户提供更高性价比的产品。

■ 系统具有完善的网络脱机管理功能

当监控主机通讯链路中断之后，监控主机的告警信息以及实时数据会存在本地，当通讯链路恢复之后，脱机数据重新上传到监控中心，保证监控数据的完整性。监控中心具有完善的中断监测机制，设备通讯中断后，及时发出告警。

■ 变电站环境监测系统施工部署简单、方便

所有的监测设备都采用RS485总线布线；监控管理平台多种部署方式，针对简单需求可以实现傻瓜式安装，非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面，轻松实现监控功能及报警的配置。

■ 切合客户需求的独有功能

变电站环境监测系统结合客户需求，集成了很多比较实用的功能，也可根据客户需求，支持定制。从客户使用的角度出发，使应用和维护尽可能方便省心。

■ 多平台远程管理，功能强大

变电站环境监测系统支持电脑PC端、APP移动端、微信公众号等多种方式远程查看、管理数据。

第三章项目方案设计

3.1 变电站环境监测系统方案设计

变电站环境监测系统要由三个工作模块组成，第一部分：环境监测（温湿度监测、水浸监测）；第二部分：设备联动控制（空调控制）；第三部分：智能环境监控主机与平台软件通信。

该系统通过在变电站配置相应的传感器以RS485布线方式连接环境监控主机将采集到的环境数据用4G/以太网上传至环境监控云平台。通过软件对每个测点的测量值及其工作状态进行连续采集，如出现异常，系统会自动发出声光、短信、语音、邮件告警及时通知相关管理人员，将可能出现的险情消灭在萌芽状态，避免造成大的经济损失及影响变电站设备的正常工作。

3.2 变电站环境监测系统拓扑图

3.3 变电站环境监测系统子系统方案设计

3.3.1 环境监测

3.3.1.1 温湿度监测

监测对象：变电站不同区域的温度、湿度进行实时监测。

监测内容：实时监测变电站内的温湿度数据，防止室内温湿度过高造成设备损坏故障。

监测效果：本地液晶屏显示，实时显示温湿度传感器所在位置的温度、湿度变化情况，一旦温湿度超出范围，即刻启动报警，提醒管理人员及时调整空调的工作设置值或调整变电站内的设备分布情况。

【设备配置】

设备	款式	技术参数
86壳温湿度变送器 RS-WS-N01-1-*		直流电源（默认）：10-30V DC 最大功耗：0.4W 探头工作温度：-40~+80℃ 探头工作湿度：0~100%RH 通信协议： ModBus-RTU 通信协议输出信号：485信号温度显示分辨率：0.1℃ 湿度显示分辨率：0.1%RH

3.3.1.2 火灾监测

监测对象：对变电站环境中的烟感状态进行监测。

监测内容：实时监测室内烟雾浓度，且及时报警，将火灾隐患控制在初期，减少可能造成的损失。

监测效果：在变电站内的不同区域布置烟雾报警器，通过RS485布线实时上传数据至监控主机。当监测到环境烟雾时，系统会自动启动本地声音报警，监控主机触发声光报警,启动短信、电话等报警类型，帮助管理人员及时发现火灾隐患。

【设备配置】

设备	样式	技术参数
烟雾报警器 RS-YG-N01		供电电源：10~30V DC 报警声响：≥80dB 烟雾灵敏度：1.06±0.26%FT 符合标准：GB4715-2005 工作环境：-10℃~+50℃，≤95%RH（非结露）

3.3.2 设备联动控制

3.3.2.1 空调控制

工作内容：根据变电站内的实际温湿度智能调节空调的运行状态，使变电站始终保持恒温恒湿的状态，避免环境温湿度过高过低导致配电设备老化受损，降低运营成本。

工作效果：在变电站内安装学习型红外空调控制器，实时采集环境中的温湿度，当监测到温度、湿度等任一数值超限时，代替空调遥控器自动完成空调的开关功能。

【设备配置】

设备	款式	技术参数
学习型红外空调控制器 RS-KTC-N01		供电：DC 10~30V 功耗：0.3W 工作环境：-20℃~+60℃ 0%RH~95%RH 非结露通信接口：RS485 红外口：红外发射延长线可达5m