变电站大数据智能环境控制系统的研究

艾晓燕

（太原智博热电工程设计有限公司，山西太原030000）

1 控制系统架构组成

“大数据变电站智能环境感知和优化控制系统”根据互联网的技术和架构上来看，可以将其分为三层，分别是感知层、网络层以及应用层，于之相对应的结构体系为传感器数据的采集层以及数据的传输层，还有就是应用以及展示场。

这三个分层中，感知层是传感器以及通讯模块的构成，它的作用主要是识别物体和采集信息。

网络层主要的组成有变电站综合数据、网络互联网、无线通讯网、网络管理系统等，网络层的主要作用是负责传递和处理感知层所采集到的信息。

实现物联网数据分析的是应用层主要功能，他在实现互联网数据分析的同时，还会提供与用户进行交互的界面、操作、报警、报表系统，实现物联网的智能应用。

2 控制系统主要硬件结构

根据相关的规范：在夏季，主控室以及通讯室的室温不宜超过35℃；蓄电池以及屋内配电装置是在夏季室温也不宜超过40℃，当然系电视电力电容时都是一样的，不宜超过40℃；这些中油浸变压式在夏季时温，不宜超过45℃；还要多注意电抗器室的室温，它的温度不宜超过55℃。GIS配电装置室以及六氟化硫气体实验室、六氟化硫设备检修室应设置机械通风和事故排风系统，室内空气不得再循环，室内空气中六氟化硫的含量不得超过6000mg/m3。

改变了原有的通风系统后，需要在变电站内安装温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、水位传感器、SF6及O2在线监测器、声光报警装置及视频监控系统等主要硬件设施来监测环境参数，对变电站室外温度、室内温湿度、PM2.5、电缆沟水位、SF6及O2含量、烟雾、明火等各种信息及报警数据进行采集、分析，并可以根据预先设置的上下限值，联动控制通风机、空调、视频、水泵、声光报警等设备，保障配电室电力设备安全运行。配电室智能环境监测感知系统以“智能控制”为核心，通过物联网技术的集成应用，实现配电室内环境的全天候状态监视和智能控制。

图1 变电站大数据智能环境控制系统主要硬件结构

2.1 环境监测单元

具有环境数据采集和处理功能，实现对室内外环境温度、湿度、PM2.5、SF6浓度、O2浓度、电缆沟进水、水位深度、烟雾信号进行采集、分析，并给下一步的控制提供数据限值依据。设置智能环境监测系统通讯箱，配合安装温湿度传感器、PM2.5监测器、SF6及O2在线监测器、水浸传感器及烟雾传感器。

2.2 动力设备监测单元

对空调机组监测：空调运行/停止状态、空调手动/自动状态、空调正常/故障状态。

对风机的监测：风机运行/停止状态、风机手动/自动状态、风机正常/故障状态、风压监测、过滤网正常/报警状态。

2.3 消防监测单元

（1）对火灾进行监控，会对一些火灾诱发的因素进行监控，例如烟雾、明火等有可能发生火灾的因素。

（2）合理地运用联合报警系统，可以将各种报警系统联合在一起，还可以设置联动视频、动力等子系统。

2.4 智能运行监测系统平台

可以利用自己的计算机进行监测，可以看到环境的温度、湿度的参数，可以看到风机、空调、还有消防系统的运行状态，监控功能可以方便管理员获得各种信息，提高管理员的工作效率。

3 配套软件系统功能设置

3.1 软件系统概述

该系统实现室外环境数据的实时监测、室内传感器数据的实时监测、风机运行实时测控、室内空调系统的实时测控、SF6泄露监测等功能，将各配电室的几乎所有环境数据进行汇总，实现全面监控。系统可设置多种室内换风方案，定时或与温湿度等参数进行互锁，空调也可与室内温湿度进行互锁，真正实现全自动化运行，数据全面可视化，保证配电室环境处于一个非常稳定、利于设备运行的环境。

该系统由现场传感器、执行器、控制器等设备组成，经以太网与控制中心电脑进行数据交换，实现中心电脑可读取现场相关的数据并完成数据存储、数据曲线（实时/历史）绘制、现场设备控制等功能。

表1 系统主要监测内容

3.2 实时监控功能

该系统实时监测变电站的运行环境信息并进行一体化的综合展示。

（1）综合应用棒图、图表、表格、曲线、动画、图片、颜色等多种展示方式。

（2）支持按不同方式（信息类型、工作场所、生产设备）查看监控信息。

（3）能够实时展示变电站各类环境的信息，例如变电站的温湿度，PM2.5、SF6浓度，还有很多环境的信息。

（4）实时展示动力设备的工作状态、告警状态。

3.3 实时告警功能

系统实时监测各类信息，并会产生实时告警。对于每一条告警信息均记录事件性质、事件对象、事件内容、发生时间、事件原因及其他一些描述信息。发生告警时，可配合电子地图显示或自动推出画面，并可发出声音报警提示，同时可设置远程短信息报警。系统具有告警信息自动过滤功能，可避免产生大量重复的信息。

3.4 历史数据查询功能

系统支持变电站环境信息、设备状态、告警信息等各类数据的存储。所有的历史数据均可查询，可支持按照时间、设备对象等多种条件组合进行查询。

历史数据可以曲线的的形式展示。支持在同一个窗口上显示多条曲线，曲线条数、曲线展示风格、报警阀值的上下限、曲线扫描周期等参数可设。告警信息以列表的形式展示，对于关联的录像和拍照事件可以直接查看录像和照片。历史数据支持以Excel、TXT文件格式进行导出备份，支持输出成报表，并可输出打印。

3.5 系统联动功能

（1）当室内的湿度过高时，监控系统就会自动报警，并且启动风机或空调，调节室内的湿度。

（2）SF6发生泄露的时候，自动启动，室内有人时，会同时起爆声光报警器，界面也会自动报警。

（3）有火灾发生的时候，火灾发生区域的摄像头就会进行录像，智能系统会关闭空调、风机，自动打开所有门禁，然后启动报警系统，同时自动与消防系统联动，启动灭火设备。

（4）当水池的水位超过他们的设定限制时，智能系统就会自动的启动排水系统，如果有漏水的现象发生时，智能系统也会自动报警，并且给出相应的画面。

3.6 系统优化控制

应用传感器采集温湿度、SF6浓度、室内PM2.5浓度等信息，并建立反馈机制，制定控制策略，自动控制风机、空调的出力，实时调节风机风量，改变以往风机长时间不间断运行的运行方式，使其与室内环境变化动态特性相匹配，保持变配电室内温度的相对恒定，达到按需通风、节能降耗的目的。

4 结论

“大数据变电站智能环境感知和优化控制系统”包括室内、室外环境系统监测点的设置技术；动力系统、消防系统监测点的接入技术；以及数据传输技术、数据监测技术和数据记录分析系统技术，通过对各个子系统之间的对话和各子系统之间的互相联动和协调，让整个运行环境的控制以及遥测产生有效的成果。可以根据运行的数据进行科学的规划以及调配，也可以让全局世界之间的响应连接在一起，那可以一位变电站的管理部门提供准确的数据，实现了高效、快速反应变电站内环境变化引起的控制，从而更加科学地保障变电站安全稳定运行。