智能化变电站在水泥厂的应用_刘金磊.pdf

自动化技术2023年第2期智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站智能化变电站在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用在水泥厂的应用刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊刘金磊，刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅刘毅，王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正王清正摘要：某公司通过变电站自动化控制系统升级改造，实现了1座110kV变电站、4座6kV一线水泥磨变电站、1座余热发电站的远程集中监控管理。通过应用视频监控、环境监测、门禁管理等系统以及应用巡检机器人等，实现了变电站的智能无人值守运行模式，可最大限度挖掘现有供电系统的潜力、节约运行成本，提高电力系统的安全运行水平。关键词：5G机器人；智能开关柜；视频监控；环境监测；门禁管理中图分类号：TM631 文献标识码:B 文章编号：1001-6171（2023）02-0079-04DOI：10.19698/ki.1001-6171.20232079通讯地址：天津金隅振兴环保科技有限公司，天津 300400；收稿日期：2022-06-26；编辑：吕 光Application of Intelligent Substation in Cement PlantLIU Jinlei,LIU Yi,WANG Qingzheng(Tianjin Zhenxing BBMG Environmental Protection Technology Co,Ltd.,Tianjin 300400,China)Abstract:A company has realized the remote centralized monitoring and management of one 110kVsubstation,four 6kV cement mill substations,and one waste heat power station through the upgradingand transformation of the substation automation control system.Through the application of powermonitoring and control,access control management,video monitoring,environmental monitoring andother systems,the intelligent unattended operation mode of the substation is realized,which canmaximize the potential of the existing power supply system,save operation costs,and improve the safeoperation level of the power system.Key words:5G robot;intelligent switch cabinet;video surveillance;environmental monitoring;accesscontrol79自动化技术CEMENT TECHNOLOGY 2023/21引言随着电力自动化技术的不断完善和发展，水泥行业的变电站管理正逐步向智能化、无人化方向发展。智能变电站是指以高度集成的智能设备和先进可靠且环保的技术为基础，集电力监控、门禁管理、视频监控、环境监测、移动APP管理功能于一体，具有网络化、数字化和标准化控制系统的变电站。提高变电站智能化管理水平，将进一步推动水泥行业的节能降耗工作，利于水泥企业的节能、高效、可持续发展。2变电站智能控制系统组成智能变电站与传统变电站的主要区别在于，智能变电站应用多主机服务器集群技术，配置了热备冗余协同系统，可通过信息网络实现多座变电站的远程实时监控管理。变电站智能控制系统主要由电力监控系统、门禁管理系统、视频监控系统、环境监控系统、移动APP管理系统组成。2.1电力监控系统我公司原有1座110kV总降压变电站、4座6kV分变电站及1座余热发电站，总降压变电站设有监控主机，热备冗余配置，与各分变电站之间无通讯联络。在水泥磨、原料磨各设置了1台分站监控主机，对4座分变电站进行集中监控管理；在余热变电站设置了1台监控主机，对余热发电变电站进行电力监控；同时，在110kV总降压变电站、水泥磨、原料磨及余热发电站各设有1间值班室。应用智能控制技术后，我公司变电站形成了一个新的电力监控中心，主要包括：中控室能源管理中心；全厂值班室由4间变为1间，设在余热变电站，作为全厂电力监控中心。110kV总降压变电站设置一台监控主机，4座6kV变电站各设置一台监控主机，另设置一台视频监控主机。能源管理中心配备能源管理服务器，各变电站及能源管理中心之间通过光纤环网连接。新的电力监控系统实现了总降压变电站、一线水泥磨、一线原料磨、二线水泥磨、二线原料磨的电力智能化监控及变电站的无人值守。在110kV总降压变电站电力监控中心设有110kV电力监控工作站、6kV电力监控工作站，是调度前置服务网关。网络服务器通过硬件防火墙与外网相连。2.2门禁管理系统原变电站仅有一扇传统的锁具式铁门，通过设立门禁管理系统，可实现以下功能：（1）进出变电站需进行人脸识别与密码输入等组合验证。（2）识别未佩戴安全帽的人员，并示意其佩戴安全帽。（3）支持口罩检测模式，可配置提醒/强制戴口罩模式。未戴口罩员工可进行身份验证及正常考勤签到，通过身份验证后，提醒其佩戴口罩；强制戴口罩模式，即，未戴口罩无法进行身份验证，提醒佩戴口罩。（4）具有考勤功能，可对进出人员进行拍照记录。其中，联动抓拍具有很强的人像防伪识别功能，即，距离门禁管理器一定距离时拍照一次，靠近门禁管理器时再次拍照对比识别，经过2次动态识别，保证进入变电站人员的真实性。门禁系统采用200万像素宽动态摄像头，面部识别距离最远2m，适应1.22.0m身高，支持5 000人脸库，人脸比对时间0.2s/人，验证准确率99%；附加体温实测功能，可实时检出异常体温，便于健康管理。2.3视频监控系统原有变电站未配置摄像机，由人工巡检保障电力设备安全运行，存在巡检盲区和安全风险。引进视频监控系统后，在各变电站设立环境监控系统，增设智能摄像头、环境监测传感器等设备，替代人工巡检，可实现值班人员的远程巡检和智能设备的自动化巡检。视频监控系统基于AI分析，应用了区域入侵、越界侦测、进入/离开区域等多种智能新技术。系统所有摄像机均具有音频的双向输入输出功能；可划分区域，设置警戒；通过移动侦测功能可及时发现鸟类、野猫等小动物误入变电站等情况；具有员工行为异常报警功能，如跌倒紧急报警功能，既可80自动化技术2023年第2期保证值班人员的人身安全，又可保障全厂电力运行安全。此外，视频监控系统还具有视频抓拍、违章记录及录像回放等功能。如，通过室外智能视频摄像机，可自动抓拍违停行为并报警，保障人员和车辆进出安全。2.4环境监测系统2.4.1环境温度、湿度监测系统环境监测系统可自动获取环境温、湿度，绘制变化曲线，并根据变化曲线，及时调整优化温度控制器控制参数，闭环控制空调，实时调节温湿度，实现变电站运行环境的远程监测和自动调节，达到精细化管控目标。2.4.2主变压器风机控制增设风机控制箱，冷却风机作为闭环控制前端的执行机构，通过主变压器温度传感器将温度信号转换成电压信号，反馈至温度控制器，温度控制器根据设定值输出风机控制信号，实现主变压器风机的就地手动控制、后台远程控制和自动控制。2.4.3主变压器温度监测（1）前端设备具有远程监控功能、视频服务器功能和高清摄像机功能，系统利用热成像及双光融合技术，在热成像中叠加可见光细节，支持点、线、框多规则灵活布控，满足关键区域、特殊点位的测温需求。（2）可实现对变压器本体、变压器进线套管接头、出线连接处温度的自动实时监测，实现主变压器温度的远程实时管理，取代人工巡检，可及时、安全、无盲区进行监控。（3）环境适应性强，可在无光、逆光等环境下获取丰富的图像信息，实现24h监控主变压器。（4）支持移动侦测，若主变压器室误入小动物，监测现场会发出声音并闪烁灯光进行报警，后台监控系统也会报警，提醒值班人员及时处理，保证主变压器安全运行。同时，系统也支持音频异常侦测、行为分析及烟火检测等智能功能。（5）热成像设备通过接收热辐射，能够以非接触方式检测被测目标的温度和状态，实现全天候实时监测、可视化测温、温度异常报警，可以快速、安全、准确地识别过热故障，判断故障原因并采取相应措施。2.4.4灯光照明控制增设智能照明控制系统，以适应各种光环境变化，可远程控制灯的开关，调节灯的亮度，进行节能管理。2.5移动APP管理系统移动APP管理系统可实现对110kV总降压变电站、4座6kV变电站的远程监控。通过手机移动APP管理系统，变电站管理人员可实时监测整个变电站的电力运行情况，遇突发情况，可迅速处理设备故障，恢复电力设备正常运行，减小因故障停机带来的经济损失。此外，移动APP管理系统具有电力系统预警功能，可及时发出故障预警信息，消除设备隐患，减少停电事故次数。移动APP管理系统由主机服务器端软件和移动端APP组成。主机服务器端软件无需安装，只需运行一个轻量级的应用程序，可设置为随系统启动而自动运行。移动端APP兼容主流Windows桌面操作系统、Windows Server服务器操作系统、Unix、Linux操作系统等，兼容32位、64位操作系统平台。手机端APP软件可在主流应用商店下载，属于轻量级APP，支持HarmonyOS，IOS，Android操作系统。应用移动手机端APP需考虑电力监控系统的安全性，首先，需增加硬件防火墙，将电力系统内部局域网与外网物理隔离；其次，增加软件防火墙，通过软件加密策略，保证局域网内系统安全；第三，在监控主机与网络工作站之间建立单独的网络隧道，建立三层安全保护。此外，将外网访问网络工作站方式设置为仅可通过移动手机端APP访问。移动手机端APP软件和服务器端的软件均采用256位AES端到端加密、双因素身份验证及其他行业领先的安全保护技术，两种软件均通过了 SOC2、HIPAA/HITECH、ISO/IEC 27001 及 ISO 9001:2015认证，且符合GDPR的标准。电力监控APP软件可通过WiFi、4G5G信号、81自动化技术CEMENT TECHNOLOGY 2023/2个人热点等多种方式访问，管理者可随时掌握电力运行情况，有效保障电力系统的安全运行。3变电站智能化发展方向3.1