变电站智能辅助监控系统技术方案(含巡检机器人)

TIP-3000

变电站智能辅助系统监控平台

技术方案

安徽电科恒钛智能科技有限公司

2022年02月

目录

一、概述......................................................................................2

二、系统息体设计.............................................................................4

2.1系统架构设计............................................................................4

2.2功能结构设计............................................................................5

2.3网络拓扑设计............................................................................6

三、系统功能设计.............................................................................7

3.1视频监控子系统..........................................................................7

3.2安全警卫子系统..........................................................................8

3.3门禁控制子系统..........................................................................9

3.4环境监测子系统.........................................................................11

3.5灯光控制子系统.........................................................................12

3.6联动配置子系统.........................................................................13

3.7规约配置子系统.........................................................................14

3.8火灾消防子系统（可扩展）................................................................14

3.9电缆测温子系统（可扩展）...............................................................15

3.10轨道机器人巡视子系统..................................................................16

四、系统功能特点.............................................................................23

1、开放性...................................................................................23

2、统一性...................................................................................23

3、智能性...................................................................................23

4、易扩展性.................................................................................23

5、易用性...................................................................................23

6、高可靠性.................................................................................23

四、系统主要设备介绍........................................................................24

5.1辅助监控屏柜...........................................................................24

5.2物联网智能主机.........................................................................25

5.3门禁控制器.............................................................................25

5.4环境传感器.............................................................................26

5.5灯光控制单元...........................................................................28

5.6空调遥控器.............................................................................28

5.7红外双鉴探测器.........................................................................29

5.8风速传感器.............................................................................30

六、工程施工工艺.............................................................................31

6.1系统组屏屏柜安装........................................................................31

6.2监控传感器安装..........................................................................31

6.3布线要求................................................................................33

6.4接线要求................................................................................33

七、项目案例..................................................................................35

一、概述

根据《智能变电站技术导则》的定义，智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保

的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信

息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、

智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

安徽电科恒钛结合多年的变电站辅助控制系统建设与管理经验，采用Tip3000核心技

术平台和HT900系列变电站综合监控装置，以“智能感知和智能控制”为核心，通过各种物

联网技术，对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候状态监视和智能

控制，完成环境、视频、火灾消防、采暖通风、照明、SF6、安全防范、门禁、变压器、配电、

UPS等子系统的数据采集和监控，实现集中管理和一体化集成联动，为变电站的安全生产提供

可靠的保障，从而解决了变电站安全运营的“在控”、“可控”和“易控”等问题。

二、系统总体设计

2・1系统架构设计

根据《变电站管理制度》、《变电站操作规程》以及《电力安全生产条例》等文件精神,

结合实际建设要求，本设计方案采用分布式和模块化架构，把该变电站所的辅助控制综合监控

系统分为站端设备和软件系统两部分。

站端设备以HT900系列辅助控制主机、变配电监控装置、AI轨道机器人等设备为核心，

能够接入开关柜、变压器传感器或智能设备，温湿度等环境传感器，电缆无线测温设备，SF6

和02传感器，H2s传感器以及03传感器。对射/红外等安防设备、消防主机设备，一路门禁、

8-24路灯光/空调以及风机的控制等功能。并可以通过扩展实现图像抓拍、SF6泄露报警、消

防报警等功能。

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2.2功能结构设计

根据国家电网公司物资采购标准，变电站智能辅助监控系统由视频监控子系统、环境

监测子系统、安全警卫子系统、门禁子系统、灯光智能控制子系统笔组成。同时平台还预留了

通信接口，以便接入相当独立的消防子系统。

调度端视频主站

智

消

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接

子

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系

信息一体化平台设

统

备

|隔离装置|

变电站自动化系统

图1变电站智能辅助监控系统结构示意图（现行招标文件）

本设计方案变电所智能辅助监控系统分为二级中心、九大业务子系统。

TIP3000变电站所智能辅助监

控系统平台

2.3网络拓扑设计

本设计方案变电所辅助系统分为站端设备和软件系统两部分，网络拓扑图如下:

变电站智能辅助监控系统不是独立的系统，还需与站内信息一体化平台进行信息交互,

并通过信息一体化平台与变电站自动化系统（SCADA系统）进行信息交互、行为互动，满

足智能变电站对变电站智能辅助监控系统提出的新需求，综合监控平台与信息一体化平台间

采用DL/T860规约进行通信。

三、系统功能设计

实时监控

实时监测变电站的全景运行状态，对各种事件进

000行f的合展示，并可实现对设备的远程控制

j*M4

实时告警

暮读时监测各类信息，并会产生实时告警.对

于每一条舌警信息均记录事件性质、内容、时间

及其他一期述信息.

联动控制

D的方式实现设备间的相互蜘，在任意

可以引发其他设备的相应动作，任意设

器之间的联动关系可以自由设置，系统同时提供提供典型

的配置模板或配置第略，

3.1视频监控子系统

视频监控子系统是由摄像机、控制云台、硬盘录像机组成的综合视频图像管理系统，视频

设备均为IP类型，通过网络端口直接接入后台应用层，即可对图像进行浏览、控制、录像、

存储等。

期图像监幽能；

现麹视；

本地皮法控制功能;

录侬能；

轨蓟■器人智疆箍;

告警食理功能；

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智能函分析；

日志查询.

变电站视频监控系统

白视频处理单元、隰像机、视频专，用硬盘、智能分析服务器等设备组成.

主要负责对全站重要电气设备、安装地点及变电站环壕、变电站安全进行全天购视频监视•

(1)安装安防摄像头，可监视变电站即时情况；

(2)支持帧率、码流、分辨率可通过软件操作界面进行参数设定，也可按预先设置的方案

自动调整；

⑶报警联动拍照功能：支持变电站事故报警、消防报警、防盗报警、防火报警、电力设

备水浸报警、门禁报警、非法闯入及画面异动报警等多种报警类别联动拍照上传功能;

当发生报警时，能联动相关设备，如启动警笛等，相关设备启动后，在设定的时间内

自动关闭；报警发生后，变电站/变电站安防摄像头向客户端和监控中心发送报警信

息，并同时启动拍照功能；

(4)可设定北法闯入应用：设定监控范围，当有可疑人物闯入时，联动报警、拍照等并向

主站告警；

3・2安全警卫子系统

变电站所的安全警卫(防范)子系统主要由电子围栏、红外对射报警器、红外双鉴探测

器、声光报警器、震动传感器等设备组成。主要是对围墙、大门、窗户进行监视和入侵探测,

防止非法侵入，以保障变电站场地及周边环境的安全。

服争器

电子围栏门磁红外对射求助电子围栏门磁红外对射求助

跖系飒分可灵活设定报警灵敏与灯炮制系统、视支持电子围栏远程布

理，便于报警区域的度，保证极频监控系生防、殿防、电压调整

准确定位，同时各防率，同时能够区分偶

产^±间具碘动复作。可实现

区可以方便的布防、然安触和强行入侵.蝌、■

撤防，并可按时间自

复位等功能.

动投入或自动撤防.

3.3门禁控制子系统

一、系统概述

门禁监测子系统由门禁控制器、磁力锁、刷卡器、出门按钮组成，属于智能化设备，由后

台进行发卡授权后允许出入，门禁控制器为IP设备，直接通过网络交换机与配电监控主机互

通，用户可再后台登录门禁管理界面，进行授权、远程开门、记录查询等行为。

由于门禁权限可以随时更改，因此，无论人员怎样变化和流动，都可及时更新门禁权限,

不存在钥匙开门方式时的盗用风险。同时，门禁出入记录被及时保存，可以为调查安全事件提

供直接依据。

支持电子地图、图标、列表等监控模式.

•具备考勤、密码开门、IC卡开门、出门按钮开门、锁开超时

吉瓯开门场格警、断线告警、非法开门告警以及胁迫m警等

多种记录.

独有的报警扩展板，自南16路I/O可以较低的成本实现报警主

机和灯蟒制器的功能.

,可以和报警、照明、视频、短信以及消防等系统进行联动.

・实现变电站电动大门的开关控制功能；

可以和视频。配合实现语音对讲门禁功能.

可鼠量专用的应急开启装置，实现系统故障下的应急开启。

主要由门睁制器、读卡器、「眼、门磁和电锁等组成.

具有对变电站大门及相关门户出入远程控制、实时监控、保安防盗报鎏、对门户

多种开门方式及状态自动记录、存储、雇读取、分析碘酷多种功能.

二、系统详细功能

1）支持多人授权、多门授权以及复合授权三种模式

2）支持36个可编程时间组,每个时间组包括5个时间段,每个时间段的起始值任意定义。

3）系统支持实时监控和脱机运行双模式运行。

4）系统支持人员进入出去时间人员记录。

5）系统提供设备或网络故障报警、非法闯入报警、门开超时报警、非法刷卡报警以及胁

迫报警等。所有的报警都会在总控制电脑上实时显示红色闪动记录，驱动计算机音箱

提醒管理者注意，并且和监控等系统进行联动。

6）系统支持卡、密码、卡+密码等多种开门方式。

7）系统提供通过中心软件进行强制关门和紧急开门功能。

8）系统支持对所有门或单个门设定门常开时间等。

9）系统支持多卡认证开门。

10）系统支持锁开超时报警功能

11）系统支持电子地图实时监控

12）系统具备考勤、密码开门、TC卡开门、出门按钮开门、锁开超时告警、开门超时告警、

断线告警、非法开门告警以及胁迫告警等多种记录。

3・4环境监测子系统

环境监测子系统主要包括对变电站所内的自然环境、安防环境、消防环境的监测和预警,

通过各传感及感应设备与站端配电监控主机实现通信集成，将数据应用到后台子系统，完成环

境指标的监测、预警、控制和管理。

站端设备包含各种传感器（温度、湿度、风速、水位、有害气体等）。系统平台可以直观

的显示出被监测量的大小或状态，以及被监测量的实时值或各种故障发生的情况。

控I丽

通过联动空洞、风机、灯光、水

泵控制器等设备，对监测的环境

参数迸行远程实时控制和词节.

3・5灯光控制子系统

智能灯光控制子系统主要功能，定义变电所各种场所的辅助灯光、照明设备点位信息，魅

组辅助灯光通过智能灯光控制器接入环境采集单元,实现系统平台的远程手动开关以及应急联

动控制，达到智能灯光控制的目标。

1）灯光控制：220V*8路控制（连接辅助主机的继电器输出口）

2）手动控制：在监控中心电脑可以远程控制灯光的关闭和打开。

3）报警自动控制：根据设定的条件，对红外探测器、周界报警以及电子围栏产生的报警信号,

自动打开灯光。

4）灯光信号的布撤防时间组灵活控制（针对统一映射的周界、电子围栏等触警联动灯光，可

设定联动时间区段，控制白天触警不联动，减少资源消耗，起到节能效果）。

3.6联动配置子系统

1、安防报警联动：中心站及子站的安防子系统，通过监控主机凄入安防信号（电子围栏、

红外对射，小动物探测器等），一旦有警情发生，系统可以联动图像监控系统，并发

送报警信号给中心管理系统，同时，可以根据联动方案自动调用摄像机进行抓拍与录

像，并可实时播放告警语音、发送提醒短信等。

2、环境量告警联动：温度量程告警，前端监控主机可通过接入的空调控制器，自动联动

对应的空调，进行开机制冷或者制热；湿度探点告警可配置联动相应区域的风机或者

除湿器进行除湿联动。

3、有害气体联动：根据现场检测的SF6,H2S,03,CO等有害气体，可配置联动风机，进行

通风，以及联动声光报警器进行报警。

4、告警短信联动配置：支持配置各类型告警点报警时的短信提示、语音播报、声光警示

以及现场广播威慑等。

5、联动抓拍录像及查询功能：可以根据抓拍类型、记录类型、联动类型、触警条件、抓

拍区域以及时间等各种条件，对抓拍录像进行查询。抓拍录像实时存储在中心服务器

上，可避免前端被破坏而造成的录像丢失。

6、刀闸动作视频联动：通过智能监控主机，后台监测中心，在监测到刀闸开关动作信号

时，主动打开相应位置的照明灯光，自动弹出关联的视频，响应实时画面监控，可观

看保护开关的实时闭合状态。

安防报警联动

报警一门禁一百一

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消防联动环境和设备联动

可设置温度侬醺湿

消防一门禁一《1»一灯

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水泵等设备的联动

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3・7规约配置子系统

通过CDT（循环式远动规约）或正C61850实现与综自系统、一•体化信息平台等系统之间

的集成和联动。主要功能如下：

1、和综自系统的集成和联动：辅助系统接收综自系统的遥控指令，实现刀闸、断路器等

设备动作与视频、报警等系统的联动功能。

当综自系统控制刀闸进行不同工作状态切换时,辅助系统自动将摄像机对准到执行此次动

作的用关设备，并显示对应的视频信息，便于操作人员对操作结果进行确认，避免了工作人员

去现场确认的环节，可以大大提高状态切换效率并保证刀闸切换质量。

综自系统与辅助系统通过正向隔离装置（网闸）单向通信，辅助系统的数据不会进入到变电

站内部网络，保证电网内部数据的安全。

2、和一体化信息平台的集成和联动：辅助系统把温湿度、门禁、报警、消防等数据实时

传送给一体化信息平台。并接受一体化信息平台发送的摄像机云台、门禁、风机、灯

光等设备的控制指令。即完全实现遥信、遥测、遥控和遥调的“四遥”功能。

3、目前已经实际接入的二次厂家：南瑞、南自、许继、四方、长园深瑞。

3・8火灾消防子系统（可扩展）

该子系统主要通过感烟探测器、感温探测器等探测装置，实时监测变电站室内主要区域

的火情状态，发生火灾时，及时发出报警信号。

消防子系统的前端设备主要由感烟探测器、感温探测器、明火探测器、手动报警按钮、火

灾报警控制器等组成。

触发装置

—手动—

烟感\温想报警按钮烟感'温感声光报警

＞烟雾、明火、主变消防等火灾状态的实时监控。

＞报警联动功能：本地声光报警，监控中心计算机报警，以及手机短信告警功能。并且

可设置联动视频、门禁、灯光等子系统。

＞系统可以直接接入烟雾探测器，也可以通过智能接口集成主流消防厂家设备。

＞目前支持海湾、依爱、赋安、泛海三江、泰和安等消防主机协议。

3・9电缆测温子系统（可扩展）

系统采取接触式测量原理，实时监测电缆的运行温度。本系统在主站上通过数值、曲

线、棒图、模拟图等形式显示温度的测量值及变化趋势，为故障的判断提供依据。

无线温度监测：无线测温系统采用频率为2.4G电磁波传输信号，直接安装在高压设备上，温

度测量准确，可以解决电气绝缘问题，可以测量室内外任何高压带电体有温度事故隐患点的温。

电缆沟内出线电缆或设备柜内温度采集与处理。

故障定位功能：可对故障发生点进行定位。

报警功能：本地和中心报警功能。

❖预警功能：可根据出线电缆及设备柜内温度地变化趋势，发出预警信号。

温度测量范围：量程-25〜300°C,±1℃；

3・10轨道机器人巡视子系统

3.10.1系统介绍

HT-980轨道巡检机器人是专注变配站场所（变电站、开闭所和配电室等）、以智能控制

和AI为核心技术，全面提升变配电站智能化水平而研发的一款多功能新型室内巡检机器人。

该系统以轨道机器人为硬件平台，搭载可见光云台摄像机、红外热像仪、超声、局放、

气体，温湿度以及声音等传感器，集成移动与升降运行控制系统、数据采集和通信模块，整合

多传感器融合技术、模式识别及视频分析技术，实现对变配电站所室内设备与环境的全方位感

知、全自主智能巡检、全自动异常预警和智能化生产管理。

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3.10.2核心功能

1、视频巡视

升降云台携带高清摄像机，查看现场设备与环境状况，包括电气外观、设备污损、漏油

漏液、挂空漂浮物、施工遗留等。

2、行为分析

基于高清巡视与视频智能分析算法，实现动物闯入、人员聚集、徘徊、越界侦测、区域

入侵等异常行为预警。

3、智能识别

采用星光级高清视频巡视抓拍，通过模型识别算法，识别指A表计读数及开合闸、指示

灯状态。

4、局放检测

选配局放监测装置，诊断局部放电幅度及周期图谱波形等，智能分析与诊断，提早发

现设备缺陷。

5、红外测温

通过红外热成像摄像机，对电气设备电流、电压致热现象采集诊断，实现设备的温度

趋势判断，预警设备故障。

6、环境监测

配搭载温湿度、气体、烟雾等多种传感器，实时监控环境状态，有效联动辅助系统。

3.10.3技术规格

HT-980轨遇【巡检机器人

类别项目名称标准配置可选配置

外形尺寸长37cmx宽25cmX高24cm

本体重量10kg

控制系统嵌入式低功耗高性能DSP系统

机器人本体

运行载重45KG

作业环境-15°C〜+55°C/S90%

电压/功率DC36V〜48V/300-500W

行走速度0.5〜lm/5

定位精度W±2mm

升降行程2mQ~2m可调）

升降速度0.06m/s

运动性能

安全防护前方异物感知雷达（双向），探测距离0-150cm

云台旋转范围水平360°连续转动，垂直±180°

转弯半径300mm

巡检轨迹曲线/直线

供电方式滑触线接触供电

供电系统

续航里程7*24小时

通讯方式PLC滑触线电力载波

通信模块

通信带宽100Mbps

外形尺寸十字型长300cmX宽6.0cmX高6.2cm

轨道重量1.3KG/m（3m/节）

运行轨道

轨道材质标准合金铝表面银白氧化处理

轨道承重100KG/m

400W像素/1080P/自动聚

200W高清相机（1080P）

视频巡视焦

/动物闯入，人员聚集、徘徊、

行为分析

功能模块越界侦测、区域入侵

/指针，压板，指示灯，开合

表计识别

闸

/红外热成像双目

红外测温

分辨率384x288,±0.20

/温度-40°C+80°C,

环境监测

湿度0.T99.9%RH

/超声波+地电波(TEV)+带高

局放检测

频

气体检测/CH4、H2S、SF6等

3.10.4典型案例

3/I0.4.1湖北十堰中心开闭所智能巡检项目

1、项目背景

本项目为国网湖北省电力有限公司十堰供电分公司立项，项目地点位于十堰供电公司中心

开闭所，于开闭所配电室安装挂轨式智能巡检机器人一台。十堰供电公司中心所在地，配电房

规格高，设施新，对于施工过程中安规和设备保护措施要求都比较严格。

2、现场图片

3、轨道规划图

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3/1042雄安新区容东片区开关站智能巡检系统项目

1、项目背景

开关站是电能从变电站到用户的重要一环。容东片区G组团开关站由剧村220千伏变电

站供电。为满足高供电可靠性要求，打造数字化主动电网示范区，国网河北电力雄安供电为配

网开关站部署一至两套巡检机器人。

本项目为雄安新区容东片区安置房项目输变电工程项目，设计在每个开关站内（两个片区

27个开关站，分两批进行实施），部署一至两套巡检机器人对开关站进行巡检任务管理和巡

检数据的采集分析工作。

2、现场图片

3、轨道规划图（个站）

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3・10.5应用场景

Al轨道巡检机器人应用于变电站，配电房等电力机房典型案例

开闭所智能巡检变电站开关室巡检

预制仓（箱变）巡检配电房智能巡检

TIP-3000变电站所智能巡检系统平台

四、系统功能特点

1、开放性

变电站辅助监控系统能够对下接入不同厂家/品牌的站端设备、传感器、控制器、摄像头

等。

2、统一性

变电站辅助监控系统需要包括通信规约（485/422/232/61850/万关量等）的转换，带有自

动对时功能，可以实现不同站端设备的集中和管理，包括环境监测、音视频、照明、安防等的

完整集中统一。

3、智能性

变电站辅助监控系统可实现针对不同监测场景（开关室、设备室、控制室、地上、地下所

等），设定不同监控策略，不同的监控职能部门，任意配置，满足不同的监测需求。

4、易扩展性

变电站辅助监控系统在未来监测场所,设备增加、系统升级扩容时，仅需要完成软件的配

置即可。

5、易用性

从应用角度出发，系统平台的功能应符合实际需要，有良好的可操作性，运维人员通过简单的

培训就能掌握系统的操作要领，能够在实际工作中运用系统。

6、高可靠性

智能辅助监控系统也是长期处于运行状态，系统的稳定性显得尤为重要。因此：

＞站端设备可以脱网独立运行；

＞局部所故障不影响整个系统平台的正常工作。

＞站端设备采用模块化结构，便于故障排除和替换；

＞系统平台有具备处理同时发生的多个事件的能力;

四、主要设备介绍

5.1辅助监控屏柜

智能辅助监控屏是专门针对电力行业打造的一体化电力标准机柜系统，系统稳定、

易用、安全，通过对变电站的环境、运行负载、设备工况等进行实时监测、智能分析，实现主

动运维，进一步增强电力基础设施的安全保障能力，提升供电的可靠性。

辅助监控屏柜

参数项目技术指标

显示屏机架式15寸液晶触控机，显示站内视频监控画面,本地监视运维

触摸面板选配7/10.1寸触空屏,可设置参数与显示监测数据

网络接口以太网或无线4G

4个RS485可选；8路开关量输入（可扩展24）;8路常开'常闭量输出（可

接入能力

扩展24）;3路模拟量输入（4~20mA）可选；4路门禁可选

AC220V/10Ax8,DC12V5Ax3\DC24V5Ax3

供电电源

综合电源可选

屏柜组成辅控主机、视处理单元、灯光控制单元、空调控制单元、传感器等

屏柜尺寸2260x800x600mm（高x宽x深），柜净高2200mm，门楣高60mm

应用场景变电站/配电房（开关站）/开闭所等智辅系统站控组屏

5.2物联网智能主机

HT900系列物联网智能主机是针对电力变电电站所电气设备运行状态、环