供电公司变电站智能防汛控制系统
解 决 方 案
江苏炬元电子有限公司
防汛控制系统方案
目录
一、变电站智能防汛控制系统由来 ........................................................ 2 二、方案概述............................................................................................. 2 三、设计依据............................................................................................. 3 四、系统组成............................................................................................. 4 五、智能防汛控制系统主要技术特点 .................................................... 5 六、防汛系统软件介绍 ............................................................................ 6 七、主要硬件设备概述 .......................................................................... 13 八、项目案例........................................................................................... 21 九、炬元电子简介 .................................................................................. 22 十、炬元电子认证证书 .......................................................................... 24
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防汛控制系统方案
一、变电站智能防汛控制系统由来
原变电站防汛排水设备，通过浮球的开关量信号或现场手动控制启停水泵排水，管理人员无法实时了解现场蓄水池排水情况，使变电站防汛排涝存在安全隐患。汛期时，无人值守变电站如何能24小时实时掌握防汛的数据信息、排水情况和视频图像，方便管理人员及时发现问题，指挥调度相关工作人员处理。利用电力专网组建设一套智能防汛控制系统，管理人员能够对无人值守变电站防汛工作迅速而准确的掌握和处理，解决变电站防汛排涝的安全隐患。
二、方案概述
作为行业领先者的变电站智能防汛控制系统的解决方案，经过我们多年来系统项目实施经验，依据用户的具体情况，并结合实际需求，我们提供并建立一个合理、完整的变电站防汛控制系统的解决方案。
通过电力专网建设智能防汛控制系统，实现实时监测变电站蓄水池水位、智能排水、实时传送采集的数据和图像、历史数据可查、智能告警等功能。该系统的运行，实现工作人员针对性的赶赴现场前就可掌握现场的防汛情况并及时处理，从而实现了从汛情发生到处理的“零”反应时间。
可实现如下功能：
●实时监测：水位水流监测、电压电流监测、系统状态监测、水泵运行监测； ●远程控制：手动控制、智能控制；
●报警功能：软件告警提示、手机短信告警提示； ●实时视频：视频浏览、球机控制、视频回放；
●电子地图：标点显示变电站智能防汛控制系统地理位置及系统状态； ●历史查询：数据查询、报警查询；
●系统设置：机构管理、设备管理、角色管理、用户管理、系统日志
集中监控：所有变电站现场防汛管理的信息数据、图像实时传送到监控中心，实
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现“四遥”功能。
智能报警：如水位超过警戒水位、水泵出水不正常、设备离线、水位传感器故障监控中心客户端软件触发告警提示；如水位超过警戒水位、水泵跳闸、总断路器跳闸，发送手机短信告警信息至相关管理人员。
智能控制：预设控制预案水位线，根据变电站实时采集的蓄水池水位信息，启动相应水泵自动化排，用户也可远程手动控制水泵启停。
视频监控：实时浏览变电站大门和蓄水池周围的视频画面，200W红外球机支持360°旋转、22倍镜头变焦、夜视距离100米、不间断录像存储3-4天，支持视频回放等功能。
电子地图：标点显示防汛系统地理位置，显示三种系统状态：包含运行、报警和停止状态，点击某个变电站标点进入系统二级界面。
存储查询：自动存储数据、视频等信息，查询历史数据、报警信息、视频回放、系统日志，并导出查询的信息。
分级管理：超级管理员有系统浏览、控制、查询、设置最高权限；管理员有首页、二级页面、电子地图、实时视频、存储查询的浏览和控制权限；二级管理员有首页和二级页面浏览权限。
应急指挥：当夏季变电站水位超高或提示报警信息，管理者能及时了解情况并派相关维修抢险队伍处理紧急情况。 系统操作简单，人性化操作界面。
三、设计依据
系统配置是根据业主需求及国家或行业批准发布的相关产品/系统标准而设计的。
GBJ16-83《建筑电气设计技术规范》 GA/T 75-94《安全防范工程程序与要求》 GA/T 70-94《安全防范系统通用图形符号》
GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》 GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》 GBJ300-86《建筑安装工程质量检验评定统一标准》 GBJ303-88《建筑电气安装工程质量检验评定标准》
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GA16796-97《安全防范报警设备安全要求和实验方法》
四、系统组成
本系统主要由供电公司运维部监控中心服务器、电力通信网络、现场防汛控制设备三部分组成，本地利用站端测控终端、数据采集终端、电力参数采集终端、水泵控制设备、短信报警设备、视频监控设备、水位及水流监测传感设备、网络设备及系统软件进行现场控制，数据通过电力专网上传至监控中心服务器，用户通过PC电脑客户端远程查看和管理各变电站防汛设备运行情况。
系统拓扑图：
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4.1监控中心：
监控中心设在运维管理部门，管理中心负责整个市区变电站防汛排水系统监控。主要配置由数据库服务器、电脑、系统软件、网络设备组成。
4.2通讯网络：
电力公司内部专网，每个变电站一个独立IP。
4.3现场主要测控设备：
智能控制终端、信息采集终端、电力参数采集终端、开关量短信报警器、液位传感器、水流监测器、水泵控制电气设备、网络设备、监控摄像机、网络硬盘录像机等。
五、智能防汛控制系统主要技术特点
✓ 组网运营成本低
利用现有的电力网络资源作为通讯载体与终端的数据进行交互传输，施工方便，便于后期维护。 ✓ 适用单位广
软件功能可根据用户定制，满足数据监测、数据查询、数据统计、设备控制的具体需求，系统适用于各企事业单位防涝排水的工作管理。 ✓ 技术先进
该系统设计简单，集数据采集、设备控制、网络通讯、软件、数据安全、数据库等多种技术于一体，国内处于领先水平。 ✓ 高准确性和实用性
系统对采集的数据严格校验，从采集、传输至存储全过程采取多种技术措施保证数据的高准确性和实用性。 ✓ 系统高可靠性
如电力专网断开，不影响本地设备自动化排水。 ✓ 系统组网灵活多样
系统有多种联网接口， GPRS/CDMA和以太网，用户可以根据自己的实际情况，选择最实用和经济的方式，既可以选择一种方式也可以多种方式并存。 ✓ 开放的数据库设计
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支持测控站点N点扩充。 ✓ 实时、历史曲线等
能够结合地形图和监测点分布图，利用监测点的实时数据或历史数据，为管理人员实时提供防汛信息数据。
六、防汛系统软件介绍
6.1系统登录
左键双击电脑桌面智能防汛控制系统图标，进入供电公司智能防汛控制系统登录页面。 6.2进入首页
输入用户名和密码，勾选记住密码，然后点击登录进入系统软件首页，
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下次登录时无需输入用户名和密码即可登录。
6.2.1首页界面功能
显示十个变电站的动态数据，点击下一页显示另一组十个站的动态数据，依
次类推；
深蓝色区域代表蓄水池水位有1.5米高，浅蓝色区域代表蓄水池水位上方有2.5米高没水；Uab代表ab相电压380V，Ubc代表bc相电压380V，Uac代表ac相电压380V；水泵启动后显示电流值，la代表a相电流15A，lb代表b相电流15A，lc代表c相电流15A。下一个水泵启动后电流值会逐渐增加。
水泵启动后蓝色旋转扇叶圈代表1号泵运行，绿色圈代表管道排水正常。
左键拖动轮巡时间点击表示每25秒自动翻转到下一组十个站的动态数据，点击自动翻转停止。
系统状态显示：自动代表系统正常，故障和停止代表系统异常。
系统状态故障代表：智能控制终端和信息采集终端通讯断开； 系统状态停止代表：防汛控制柜旋钮打到就地； 系统状态自动代表：防汛控制柜旋钮打到远方。
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告警提示：系统首页和二级页面右下角告警提示。
软件告警提示内容：超过警戒水位、水泵出水不正常、设备离线、液位传感器故障；
手机短信告警内容：超过警戒水位、水泵跳闸、总断路器跳闸。
6.3二级页面：
6.3.1二级页面功能
具体查看黄集变电站智能防汛系统各动态数据和视频图像。
界面内容包含：系统状态、三相电压电流数据、蓄水池水位动态显示、水泵运行/停止、水泵运行动态显示、水管水流动态显示、变电站信息、运维班联系电话、视频监控及回放、水泵运行模式控制。
数据信息叠加: 采用数据采集技术、视频通信技术、计算机处理技术，把采集的数据信息叠加到视频图像上，直观了解现场防汛系统数据和视频情况。 6.3.2智能控制
水位到达下限水位1号泵开启，水位达到上限水位2号水泵开启，水位达到极限水位3号水泵开启，水位达到警戒水位4号水泵开启，当水位达到停止水位后，所有水泵停止工作。
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黄集站二级页面图示：
系统状态 电压、电流数据显示 视频监控 球机控制 视频回放
水
水位动态
显示
防汛球机视频回放
水泵开启/停止控制 变电站信息、运维班联系电话显示 水泵运行模式控制
水泵运行动态显示，代表1号水泵启动，水管出水正常。
代表3号水泵启动，水管出水异常。
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6.4电子地图
标点显示变电站智能防汛控制系统地理位置及系统状态。
代表防汛系统停止代表防汛系统报警代表防汛系统正常
示意图：点击某个站进入该站的二级界面
6.5实时视频
查看变电站智能防汛控制系统防汛球机、大门球机。点击左侧苏堤运维班
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220kV黄集变电站，点击防汛球机、大门球机，视频画面在右侧显示，支持一/四/九/十六画面分割，最大支持十六画面。点击黄集防汛球机图像，可对防汛球机进行上下左右控制、镜头放大或缩小。点击黄集防汛球机图像，然后点回放，选择时间段，回放防汛球机历史视频（录像保存3-4天）。 6.6存储查询 6.6.1报警查询： 选中苏堤运维班220kV点
常店变电站，点选择时间段后，
然后点查询内容包含：告警时间、变电站、报警类型、告警内容、
所属操作队的数据信息。
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6.6.2数据查询：
选中苏堤运维班220kV常店变电站，选择查询的类别。
点选择时间段后，点然后点查询内容包含：电压、电流、水位、水泵运行的历史曲线数据。
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七、主要硬件设备概述 7.1智能控制终端
远程智能控制终端：控制模块总成，站端数据监测、控制、交换中心。 设备基本参数：
CPU ARM926EJ,主频300MHZ， 64MB DDR2高性能内存 板载128MB SLC Flash，2个全工业隔离RS485/RS232接口 100M/10M自适应网卡、支持AUTO MDI/MDIX， 1个TF卡接口, 1路USB
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电源入口与RS485接口都提供4KV抗雷防护 供电电压：DC9-36V 温度：-40～85℃（工作） 湿度：20％～90％无凝露（工作）
7.2信息测控终端
信息测控终端：环境数据信息采集并上传智能控制终端，智能控制终端下达命令，信息测控终端启动电气设备工作。 设备基本参数：
16路开关量采集，4路常开24V继电器输出 1路RS232,1路RS485，1路以太网 预留8路4-20MA电流采集 通讯协议: Modbus-RTU 供电电压：DC9-36V 温度：-20～70℃（工作） 湿度：35％～85％无凝露（工作）
7.3电力参数采集终端
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电力参数采集终端：电压数据采集。 设备基本参数：
通信波特率：默认9600,N8 交流电压测量误差：±2%@50Hz
通讯协议: Modbus-RTU 供电电压：DC9-36V 工作温度：-20～70℃ 工作湿度：35％～85％无凝露
7.4短信报警器
短信报警器：含电话卡，适配器等，告警信息发送至手机。
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设备基本参数：
5路无源开关量信号输入 支持移动/联通卡 支持6组信息
采用工业级原件，批量机器加工，工业级三级处理 短信内容支持自定义 供电电压：DC12-24V 工作温度：-20～70℃ 工作湿度：35％～85％无凝露
7.5投入式液位传感器
测量蓄水池实时水位。 设备基本参数：
测量范围：0-10米（可选） 综合精度：0.5级 过载能力：200% 响应时间：5ms 供电电压：DC15-36V 信号输出：4-20mA两线 介质温度：-40～60℃ 环境温度：-40～85℃ 密封等级：IP68
7.6水流监测器
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测量排水管出水情况。 设备基本参数：
测量介质范围：水3-300cm/s 检测精度：正负1～10 cm/s 响应时间：2s 工作压力：100Bar 供电电压：DC24V 信号输出：最大32 介质温度：-20～80℃ 防护等级：IP67
7.7综合开关电源
终端设备集中供电。 设备基本参数： 输入电压：AC220V 输出电压：DC5V DC24V 可承受300vac 浪涌输入5秒 自然冷风
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工作温度：-30～70℃ 工作湿度：20％～90％无凝露
7.8视频监控球机
变电站大门及蓄水池全方位实时监控。 设备基本参数：
采用200万1/3英寸CMOS星光级图像传感器 最大支持1920*1080@30fps实时视频输出
支持GB/T 28181、ONVIF、CGI、PISA等各种网络协议 20倍光学变焦，内置150米红外灯补光
采用倍率与红外灯功率匹配算法，补光效果更均匀 一体化结构设计，铝合金外壳，更坚固、耐用 垂直角度-15°～90°超大旋转范围，支持自动翻转 全铝散热设计，能适应-40～70℃的使用环境 电源：DC24V
IP66防护等级，内置6000V防雷、防浪涌和防突破保护 SD卡本地存储，最大128G
焦距5.5mm～110mm 支持H.265编码
实现超低码流传输，最大支持1280×960@30fps实时视频输出 低码流传输，资源更节省（25帧720P码流1M） 支持人脸检测，支持单场景/多场景/全景设置 支持目标过滤和灵敏度设置
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7.9浮球开关
如液位传感器故障，浮球开关是水泵排水启动的最后一道防线。 设备基本参数：
定电流：4A/220V（感性负载） 工作压力：0.1级Mpa 发热电流：10A 250V（max） 控制范围：＞0.3M 供电电压：AC220V 使用寿命：＞10000 times 工作温度：0～80℃ 线径规格：1.0mm² 密封等级：IP65
7.10电流互感器
采集三项线电流数据。 设备基本参数： 电流比：50/5A 频率：50～60Hz
额定负荷：2.5VA 0.66/3/-KW
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精度：1级 穿心：1匝
环境湿度：相对湿度不大于80% 环境温度：-10～50℃
7.11工业路由器
数据交换转发、映射等功能。 设备基本参数： 传输速度：1000Mbps
固定端口：WAN口2个 LAN口3个网络协议：ppp pppoE DHCP NTP VLAN：支持64个VLAN 供电电压：AC220V 功耗： 小于20W 工作温度：0～40℃
系统服务：端口触发 虚拟服务器 散热方式：自然散热
7.12数据服务器
安装防汛服务数据库软件。 设备参数：
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CPU处理器:至强 E3- 1225 v5 硬盘：1TB RAID1 内存：8G DDR4 2400MHz
网卡：I219-LM 千兆位以太网 LAN 10/100/1000 – 1 个端口 芯片组：Intel C236系列 光驱：DVDRW 刻录光驱
列阵卡：软件 RAID（英特尔快速存储控制器 12.0） 输入电源：AC220V 供电电源：300W
操作系统：WIN7 64位 简体中文
八、项目案例
项目案例：徐州市110KV及220KV变电站智能防汛控制系统项目
项目名称 数量 监控内容 蓄水池水位、视频监控、电流、电压、苏堤变电站运维班（苏堤 、黄集、位庄、桃园、阎集 、常店、大洼、孟楼、龙城 、汪塘、宜沛、玉潭、拾屯 、祥和、西郊） 青山泉变电站运维班（高皇 、郎山、引龙、微山湖、青山泉、汴塘、新桥、东山 、大杏窝、大李庄、夏桥 、耿集、龙山、屯头、泉河
15套 水位超线及跳闸报警、系统状态、地理位置及基础信息、水泵自动化排水 蓄水池水位、视频监控、电流、电压、17套 水位超线及跳闸报警、系统状态、地理位置及基础信息、水泵自动化排水 21
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、房上、江庄） 大庙变电站运维班（吴桥 、庆安、子仙、倪村、沙庄、茶庵、潘家安、沈店、大庙 、安然、统一、惠民、龙湖 、庙山、建平、塔山、紫庄）邵场变电站运维班（邵场 、平墩、艾山、红卫、水杉 、银杏、马陵山、九墩、柳沟） 刘湾变电站运维班（贺村 、庞洼、秦洪、杨台、九里山、刘湾、荆台、大吴、大黄山、石桥、佟村、彭场 、绿地、响山、张庄、马庄）吴庄变电站运维班（赵山 、七里沟、丁楼、商圈、易城、吴庄、奎山、升辉、翟山、小坝山、开元、复兴 、庆云桥、堤北、花园、古彭）
蓄水池水位、视频监控、电流、电压、17套 水位超线及跳闸报警、系统状态、地理位置及基础信息、水泵自动化排水 蓄水池水位、视频监控、电流、电压、9套 水位超线及跳闸报警、系统状态、地理位置及基础信息、水泵自动化排水 16套 蓄水池水位、视频监控、电流、电压、水位超线及跳闸报警、系统状态、地理位置及基础信息、水泵自动化排水 16套 蓄水池水位、视频监控、电流、电压、水位超线及跳闸报警、系统状态、地理位置及基础信息、水泵自动化排水 九、炬元电子简介
9.1、转型经历
公司前身徐州瑞安电子有限公司，成立于2006年，主营业务为智能化工程、电力设备安装工程,主要服务对象地产企业、工厂学校的相对应工程项目的施工。2015年起,公司根据市场需求,并结合自身条件向智控产品的研发、生产转型。2016年根据电力公司运检工区的需求。研制开发了变电站防汛控制系统,包含站端的防汛控制柜和控制中心的系统平台。2017年1.0版的防汛控制系统在电力公司42个变电站实施完成。将站端的水位,电压电流等参数实时上传到控制中心,并实现了对站端的防汛设备远程实时控制。2018年2.0版本的防汛控制系统测试
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完成,并在电力公司的46个变电站安装完毕,实现了徐州电力公司市区所有变电站的全覆盖。升级后的控制系统增加了防汛设备的排水检测功能及系统自检功能,以确保汛期的各项设备运行正常。
2018年底根据发展需要公司注册了江苏炬元电子有限公司,主营业务为:环境测控系统软硬件的研发、生产和销售,包括硬件上的智能控制系列设备,软件上的主控平台软件、工作站软件和交互终端的自控软件。
2019年公司根据电力公司需求研发了地埋式自动挡水门系统,并在秦虹、红卫等变电站进行了测试且运行正常。该系统解决了变电站在汛期强暴雨期间洪水倒灌问题。去年的台风期间,邳州红卫变电站就出现了强降雨洪水倒灌现象,自动挡水门及时升起将洪水挡在大门之外,有效避免了变电站设备区被淹的危险。因此,公司也受到了电力公司的表扬和肯定,今年徐州电力公司将在远离市区的变电站大力推广。
2019年公司研发了配网智辅系统,主要功能是将开闭所、配电室的环境数据上传分析，并根据设定的阈值启停相关的设备。比如根据温湿度、气体、水位、烟感等环境数据的变化相应启停空调、除湿机、风机、门禁等设备,以实现远程管理、远程控制。目前徐州市区市场容量近万套,电力公司将根据上级的进度要求逐步实现智辅系统全覆盖。公司在去年下半年研发成功后,已经成功在电力公司安装了22套配网智辅系统且运行正常,预计今年需求量将有较大幅度的提升。
9.2知识产权、高新企业的认证准备
公司在创建初期,制定的目标是创建一家在环境测控行业独树帜的的高科技公司。计划在成立3年内(即2021年)完成国家高新企业的认证。目前公司已经获得CC质量管理体系认证;1项产品质量检测报告,3项软件著作权认证,7项实用新型专利申请正在审批阶段,预计在今年上半年可以通过。公司计划在今年将软件著作权认证增加至10项,专利证书增加至12项,软件产品著作权通过3项，在技术层面达到高新企业的要求。 9.3主要经营业务
电力智能监控辅助平台、智能防汛控制系统、挡水门控制系统、能源能耗测
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控系统、园区环境测控系统、环境监测运营管理平台等环境测控项目。 9.4 应用行业
应用行业分布广泛，涵盖电力、石油、气象、交通、化工、冶金、环保、采矿、电子、园区、制药、食品、医疗卫生、农业、燃气、水利工程、市政工程、公用场所等领域，提供适合、优质、高性价比的产品与服务。
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