安防在智能电网中的应用
中国安防行业网    2013/8/16 13:42:00    关键字:安防,智能电网      浏览量:

    智能电网是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础,将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网,它能够实现可观测(能够监测电网所有设备的状态)、可控制(能够控制电网所有设备的状态)、完全自动化(可自适应并实现自愈)和系统综合优化平衡(发电、输配电和用电之间的优化平衡),从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。

    智能电网由很多部分组成,可分为:智能变电站,智能配电网,智能电能表,智能交互终端,智能调度,智能家电,智能用电楼宇,智能城市用电网,智能发电系统,新型储能系统。

    智能电网的建立是一个巨大的历史性工程。目前很多复杂的智能电网项目正在进行中,但缺口仍是巨大的。对于智能电网技术的提供者来说,所面临的推动发展的挑战是配电网络系统升级、配电站自动化和电力运输、智能电网网络和智能仪表。根据派克调查机构的最新报告,智能电网技术市场将从2012年的330亿美元增长到2020年的730亿美元,8年间,市场累积达到4940亿美元。

    安防在智能电网中的应用

    视频监控

    随着计算机技术和多媒体技术的迅猛发展,视频监控技术也正蓬勃发展,在智能电力系统中,对自动化技术提出了更高的要求,除了完成“遥控、遥调、遥测、遥信”外,越来越多的部门希望借助“遥视”这一新的手段来提高系统的监控水平。

    实时监视:通过监控主控室控制屏的显示数据和仪表读数对开关室内的设备运行情况进行监控;对主变压器和各主变风扇的运行情况进行监视;对电容器室进行监视;对大门口和主要的出入口进行监控。同时还包含其他联动系统如周界报警系统;室内报警系统;大门门禁系统;其他报警信息输入,如变压器油位和火警报警;环境监控系统,温度、湿度采集、空调机起停、瓦斯泄漏检测等。

    事故追忆:在以往的变电站保护、监控系统中,故障录波是作为发生事故后进行事故追忆的手段。随着视频监视技术的发展,它也可以作为进行事故追忆的一种辅助手段,用于帮助技术人员查看事故发生时变电站的状况,从而尽可能地发现事故发生的原因。

    现场操作指示:变电站的各种操作要严格遵守操作规程,如果操作不当,将会对国家财产和人身安全造成极大的危害。但是变电站的各种操作比较繁琐,因此必须结合相应的保证措施,将误操作的可能性降低到最小。目前,一般都采用系统的“五防”闭锁结合,操作人员使用“五防”钥匙的方法来达到这一目的。在视频监视系统出现后,可以利用监视系统的远程实时监视功能,由调度中心的值班人员对远方变电站操作人员所进行的操作进行指导,如果发现不正确的操作,可以通过电话、手机及时提醒操作人员,从而确保操作的万无一失。另外,也可以发现一些在地面上不容易观察、发现的遗留工作物品,由于工作人员的疏忽,可能在施工的过程中,将一些使用的工具或者其他物品遗忘在工作现场,这些遗留物品在地面上是看不到的,这时可以利用高空的摄像机来发现它们,从而消除一些安全隐患。

    安全防范:这里说的安全防范是指防火、防盗。在视频监视系统中,通过使用各种传感器,如烟感传感器、红外微波探头、门禁传感器等,利用分布在变电站各个角落的各种传感器,在收到报警信号时及时将报警信号传给调度中心,以做出相应处理。

    周界安防系统

    高压输电线路采用高空架空走线,且导线内为十万伏以上的高压电,偷盗者一般不会对此下手;低压变电站多建在居民小区、商业设施、工厂企业等用电单位附近,因为设备体积较小,一般采用全封闭式管理;而民用低压电网由于范围大、情况复杂,在现有的技术条件下,还是以人防为主。因此,电力行业的周界安防系统主要应用于发电厂和高压变电站。

    发电厂和高压变电站的安防要求具有一定的相似性,安防工作具有如下特点:设备众多且价值不菲,容易为盗窃者所垂涎。有关人士曾做过保守估计,我国每年因电力设备被偷盗和破坏而造成的直接物损就达数十几亿元人民币,而因设备被盗导致供电中断造成的间接损失则难以估量;发电厂和高压变电站占地面积大、周界范围长,同时要求安防人员必须快速到达入侵地点,并即时掌握报警区域的实时情况;某些设施采取了无人职守模式,这对周界安防提出了更高的要求;区域内可躲藏的地点众多,犯罪分子一旦入侵,安防人员的排查工作将异常艰难;犯罪分子入侵后一旦发生事故,将对公私财产和人民的正常生活造成极其重大的危害;发电厂和高压变电站地处偏僻,多有飞禽和小动物出没,落叶也可能进入周界警戒区域。

    基于电力行业安防工作的特殊要求,安防业界一些专业周界安防产品公司提出了周界安防综合性解决方案,以智能型电脉冲等有形电子围栏为主前端探测器、辅助以其他红外无形探测器,后端以总线型报警主机为控制中心,根据需要可以联动现场的声光阻吓报警、视频监控系统、门禁系统,齐全的周界安防产品线既能使整个方案体因地制宜,又能符合技防规范,实现有形威慑、无形探测的周界防范功能。

    智能型脉冲电子围栏不同于高压交流电网。高压交流电网采用持续高压交流电会对人体造成致命伤害,目前仅应用于特殊国家强力部门。而脉冲电子围栏采用符合国标的5000至8500伏的高压脉冲,每个脉冲能量小于5焦耳,两个脉冲之间的间隔时间在1秒左右,因此不会对误碰围栏的人畜造成生命危害。

    智能型脉冲电子围栏能在围栏钢丝绳被剪断、线线之间短路的情况下发出报警信号。配合周界报警电子地图,安防人员能迅速确定被入侵的防区位置,及时赶往出事区域。另外,报警信号经报警主机处理后向安防联动设备发出动作指令,如开启被入侵防区的监控辅助照明、监控云台将监控摄像机转向相应位置、并在监控中心的主监视屏幕上显示出事区域的影像。

    门禁系统

    随着变电站综合自动化技术和巡检中心管理模式的推广,无人值守变电站越来越多,站内设施存在的潜在安全保障风险越来越严重;同时变电站作为电力系统重要的安全生产场所,其管理制度要求站内作业人员必须在规定的区域内工作而不能擅自超越工作范围,但事实上现有的技术和制度并不能很好地限制工作区域。门禁控制系统作为一种出入口监控管理系统可以实时监控各通道的情况,实现对各通道的人员进出管理,限制未授权的人员进入特定区域,目前它在智能大厦的应用已经取得了很好效果,但在变电站鲜有应用,同时由于变电站分布范围十分广泛,其组网技术也是一项技术难题。

    由于变电站常常分布在一个地区的各个角落,系统可采用分布式结构,同时通过组网在控制中心实现集中控制和数据的共享。在变电站端,门禁控制器通过交换机或集线器组成当地局域网,再连接到城域网的端口上。变电站门禁单元与门禁管理中心的传输通道可利用供电局原有的城域网组成通信网络,并在城域网划分出门禁系统VPN专网。门禁控制器与门禁管理中心宜采用TCP/IP通信协议。

    为防止安装在室内的开门按钮失效,方便紧急情况下逃生,可以在除了站大门、五防钥匙箱外的每个门点安装破玻按钮,在紧急情况下,工作人员可以击破面板,从而使门锁断电打开,实现逃生;同时将站内消防主机的火灾报警信号接入门禁控制器,当门禁控制器接收到火灾报警信号后,系统将对站内除站大门和五防钥匙箱所有的门禁点及时进行断电动作,打开门锁,方便在发生火灾时人员逃生和消防人员进入救火。

    门禁控制系统在智能小区、办公楼宇等场合已取得了很好的应用,但是供电企业组建区域变电站门禁管理系统还处于起步阶段。门禁管理系统与变电站遥视系统的联动、变电站电子工作票系统的关联等课题还有广阔的研究前景。

    热成像技术

    在电力系统中,电气事故大都不是一下子发生的,其间有一个变化过程。由于电气元部件逐渐出现松动、破裂、锈蚀等造成接触电阻增加,致使电气元部件温度升高,出现热异常现象。采用热像仪直接观察和测量就可发现这些异常现象,掌握潜存故障的位置和严重程度,根据需要,安排维修,消除隐患,所以热像仪是发电厂、输变电网以及用电工厂的一种有效检测仪器。

    热像仪在电力系统中的主要检测目标是发电机组装置、输电线路接头、绝缘部件、变电所设备、变压器绕组及油冷系统、高压线路的保险丝电路、闸刀开关、断路开关、转换开关和终端装置、电路分配调度中心、控制台及照明配电盘等。特别是,定期用机载或车载热像仪检测输变电网,能早期发现隐患或迅速诊断出事地点,可大大减少经济损失。

    物联网

    基于物联网的技术特点,并结合电力系统通信的特点,物联网主要的应用将集中在电力系统应急通信、配网自动化、智能电网等方面,为电网智能化管理提供较好的技术手段。

    应急通信发生的时间和地点具有不确定性,导致无法确定指挥中心和事故地点,各类需要接入点的随机性非常大。这往往需要抢修人员到达现场后,检查现场情况,通过电话、视频回传等手段及时向调度中心及应急指挥中心报告现场情况。而物联网能使调度中心或应急指挥中心通过对电网状态信息、各种设备运行状态的智能监测,为调度中心的日常管理和应急指挥提供实时准确的数据信息。当应急情况发生时,通过物联网能够准确定位事故现场,清楚现场设备及部件、杆塔的损坏情况,以便及时调拨合适型号的设备到现场进行更换。同时,结合光纤及无线通信技术提供电话及视频通信,现场人员能够提前做好抢修准备,接受在应急指挥中心的调度及指挥,更快的对事故进行抢修,提高事故处理能力。

    物联网技术能够为智能电网提供较好的测量技术、通讯技术、控制技术,实现远程抄表、电网负荷节能控制、电网设备状态在线监测、事故准确定位跟踪、输电线路杆塔、线路监测(覆冰监测、温度检测)等。例如电网底层的数据包括配电房的开关、电缆沟的信息,这些信息目前无法用有效的通信方式采集,而如果通过物联网有效的联合,就可以实时地把各种各样的底层信息采集上来,使电网管理从事后处理变成事前预防,大大提高电网管理和应急的效率。