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一．方案背景

配電巡檢工作就是為了能及時監(jiān)測和掌握電力線路和電氣設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和設(shè)備隱患，提出具體的檢修方案，以便及時消除缺陷，預(yù)防事故發(fā)生，或者盡可能將故障范圍縮小，確?？煽抗╇姾碗娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定，達到線路系統(tǒng)“安全、經(jīng)濟、多供、少損”的運行目標。以往的配電系統(tǒng)巡視采用人工的方式，如：采用手工紙質(zhì)記錄法、打卡記錄法等，效率低下、作業(yè)繁重。

配電巡檢能否采取高科技的手段，進行智能化升級，更好地完成線路巡檢任務(wù)，同時提高工作效率，節(jié)約勞動成本、減輕勞動強度，提高配電線路及電氣設(shè)備的管理水平，以及在減員的情況下也能很好的保障線路和設(shè)備運行的可靠性與安全性，建立一個智能化的配網(wǎng)設(shè)備運行環(huán)境及安全智能巡視系統(tǒng)就成為了一個必須解決的重要課題。隨著電力系統(tǒng)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平的不斷提高，開展智能巡檢工作逐漸變得更具有可操作性。

目前配電巡檢主要存在這樣幾個問題：

1、配電柜內(nèi)安全隱患無法及時反饋，等到人工巡檢到位，故障早已發(fā)生造成不可挽回的損失。如：柜內(nèi)空間溫度過高，柜內(nèi)母線溫度過高等。

                母排燒毀

2、柜內(nèi)環(huán)境無法偵測，特別是在地下配電房；環(huán)境潮濕導(dǎo)致母排凝露、銹蝕，柜內(nèi)相間由于潮濕導(dǎo)致局部空間絕緣失效導(dǎo)致空間放電、漏電現(xiàn)象；剩余電流超標導(dǎo)致漏電現(xiàn)象等。

               凝露導(dǎo)致絕緣失效

這些隱患極易造成柜內(nèi)火災(zāi)而無法及時發(fā)現(xiàn)和處理導(dǎo)致的財產(chǎn)損失。

二．南象配電安全智能巡檢系統(tǒng)

 2.1系統(tǒng)架構(gòu)介紹

       南象Pbox系列配電安全智能巡檢系統(tǒng)采用4G+LoRa無線通信技術(shù)、高精度傳感技術(shù)，配合領(lǐng)先的固態(tài)氣體電氣滅火單元為變配電系統(tǒng)提供科學(xué)、實時、智能的配電設(shè)備運行環(huán)境及安全智能巡檢解決方案。

本系統(tǒng)可以為用戶實時監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)的火災(zāi)在線監(jiān)測情況，實時監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)的溫度值、煙霧報警情況，實現(xiàn)煙霧預(yù)警、溫度預(yù)警、火災(zāi)報警、快速自動滅火功能；除了給配電設(shè)備提供基本的無人化安全保障能力外，系統(tǒng)還具備柜內(nèi)環(huán)境和電氣監(jiān)測能力，通過外接傳感器實現(xiàn)對柜內(nèi)濕度監(jiān)測、剩余電流監(jiān)測、母線溫度監(jiān)測、局部放電監(jiān)測等柜內(nèi)環(huán)境及電氣運行情況監(jiān)測，上傳至南象電氣巡檢云平臺，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測。

除了監(jiān)測能力外還可以自帶動態(tài)聯(lián)動機制，可以和柜內(nèi)智能除濕裝置、斷路器控制節(jié)點進行聯(lián)動控制，當有危險情況發(fā)生時，可以根據(jù)設(shè)定對其進行精準聯(lián)動，將危險扼殺在萌芽狀態(tài)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如下：

系統(tǒng)由各種電力環(huán)境及安全傳感器(如電氣自動滅火單元、剩余電流檢測器、柜內(nèi)溫濕度傳感器、柜內(nèi)智能除濕單元、高壓局放及母線溫度傳感器等)、無線云采集控制器、無線人工智能可視化主機、南象電氣巡檢云平臺及相關(guān)移動和web展示組成。并可以根據(jù)實際項目情況對傳感器設(shè)備進行靈活配置。

2.2系統(tǒng)詳細說明

2.2.1系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)分為感知層、傳輸及邊緣計算層、匯聚處理層、云計算層四部分組成，感知層通過消防監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、電力監(jiān)測設(shè)備將現(xiàn)場柜內(nèi)運行環(huán)境及安全隱患上傳至傳輸及邊緣計算層，邊緣層的云采集控制器一方面根據(jù)預(yù)設(shè)，如達到危險狀態(tài)，通過PID算法啟動自動滅火單元及環(huán)境控制裝置將安全隱患扼殺至萌芽狀態(tài)，實時保護配電設(shè)備安全，另一方面云采集控制器將感知層實時采集的數(shù)據(jù)通過無線LoRa擴頻技術(shù)上傳至人工智能可視化層，將實時數(shù)據(jù)及報警信息通過可視化觸控顯示在每個配電房配備安裝人工智能可視化主機，并可以實現(xiàn)本地聲光報警及直接手機短信報警，在危險隱患發(fā)生的第一時間通知運維巡檢人員進行維護維修。

2.2.2.1感知層

       系統(tǒng)感知層由各種監(jiān)測傳感器組成，涵蓋了電力環(huán)境及安全監(jiān)控的方方面面，感知層主要分為消防監(jiān)測與自動滅火單元、環(huán)境監(jiān)測與控制、電力監(jiān)測三個板塊。消防監(jiān)測主要是利用Pbox-Z1云采集控制器自帶的溫度及煙霧探測器來判斷是否有電氣火災(zāi)發(fā)生。消防滅火類設(shè)備主要是電氣自動滅火單元Pbox-FL系列，設(shè)備采用先進的氣體滅火技術(shù)，自動滅火單元且對設(shè)備滅火后使用不會造成任何影響。柜內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與控制主要由智能除濕單元來完成整個柜內(nèi)濕度和溫度控制，并將數(shù)據(jù)上傳至云采集控制器。電力監(jiān)測主要由無線母線溫度傳感器及高壓局部放電單元組成，用來監(jiān)測柜內(nèi)放電及母線溫度情況。

2.2.2.1.1Pbox-CS01智能除濕單元

智能型抽濕單元是采用半導(dǎo)體制冷除濕方式，主動將密閉空間的潮濕空氣在風(fēng)扇的作用下吸入除濕風(fēng)道，空氣中的水汽經(jīng)過半導(dǎo)體制冷機構(gòu)后冷凝成水，再通過導(dǎo)水管排出柜體，可以達到很好的除濕效果。通過減低空氣中含水量，使相對濕度和絕對濕度同時下降，幾乎不提高溫度，不產(chǎn)生溫差帶來的負面影響，從根本上杜絕或減少了事故的發(fā)生，也不會因高溫而加速柜內(nèi)器件及柜體的老化。智能型除濕單元把被動防止凝露方式，改為主動引導(dǎo)凝露，有效地防止柜內(nèi)設(shè)備老化、絕緣強度降低、二次端子擊穿、材料霉變及鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕等安全隱患，保證電網(wǎng)安全運行。

技術(shù)參數(shù)：

2.2.2.1.2Pbox-LD01智能剩余電流檢測器

Pbox-LD01系列智能電流傳感器應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，對電網(wǎng)中的交流電流進行實時測量，采用恒流和線性補償技術(shù)，將其隔離變換為標準的直流信號輸出。DC24V或12V安全電壓供電，可用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。主要檢測用電系統(tǒng)的漏電流，能隨時掌握電氣線路和設(shè)備的情況，防止因漏電而發(fā)生的火災(zāi)等事故。

主要參數(shù)：

2.2.2.1.3Pbox-MWD01智能母線溫度傳感器

無線溫度傳感器用于測量高壓帶電物體表面或接點處的溫度，如高壓開關(guān)柜內(nèi)的裸露觸點、母線連接處、戶外刀閘及變壓器等的運行溫度。無線溫度傳感器是由溫度傳感器、信號調(diào)制放大、邏輯控制電路、無線調(diào)制接口等組成(如下圖所示)。傳感器將采集到的溫度信號通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云采集控制器(Z2)。

主要參數(shù)：

2.2.2.1.4Pbox-NJF01高壓局放監(jiān)測單元

監(jiān)測單元通過同軸電纜接收超高頻傳感器所采集的局部放電信號。并對該信號濾波、檢波、脈沖提取、數(shù)字濾波、局放特征量計算等數(shù)字化處理，并進行局放判斷、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)上送等功能。采用嵌入式高速處理器、CPLD和射頻芯片，保證了高速采集局放信號和信號處理。局放采集器與主機采用多種通信方式，分別有無線傳輸、RS485傳輸和網(wǎng)線傳輸。

局放采集器安裝在開關(guān)機儀表室，安裝方式有三種：磁吸附安裝、導(dǎo)軌固安裝和螺絲固定安裝。

技術(shù)參數(shù)：

2.2.2.1.5Pbox-NJF02高壓局放傳感器

配合局部放電裝置進行電磁信號采集，超高頻用于接收柜體內(nèi)部由局部放電所激發(fā)的超高頻電磁波信號。其適于開關(guān)柜出廠前集成安裝或?qū)σ淹队玫母邏洪_關(guān)柜進行停電安裝。傳感器可直接依靠磁吸安裝在開關(guān)柜電纜室內(nèi)壁上，安裝過程簡單快捷。

供電方式：無源，不需要供電。

局放傳感器安裝位置如下圖：

技術(shù)參數(shù)：

2.2.2.1.6Pbox-FL自動滅火單元

產(chǎn)品功能：

1.體積小，重量輕：體積小巧，便于安裝，可采用卡槽固定，適合狹小保護空間、密閉空間、無人值守空間等應(yīng)用；

2.南象自動滅火單元無需外接電源，使用壽命長，免維護、有效期6年－10年；

3.噴放速度快：噴放時間≤6秒，滅火概率高，可同時啟動反饋信號給有需要的外部設(shè)備；

4.環(huán)境適用性好：配電柜小型氣溶膠滅火單元，采用一種創(chuàng)新藥劑封裝技術(shù)和引發(fā)技術(shù)，使其使用溫度從－50℃-90℃，而傳統(tǒng)產(chǎn)品僅為－20℃-50℃，使其可以使用在具有復(fù)雜電場、磁場環(huán)境中，而不會引起誤動作；

5.由于體積小、重量輕，使其相對于傳統(tǒng)產(chǎn)品安裝更加方便靈活，并且具有定點保護的功能。

產(chǎn)品參數(shù)：

2.2.2.2傳輸及邊緣計算層

2.2.2.2.1Pbox-Z1云采集控制器

1.監(jiān)測柜內(nèi)各種傳感器及執(zhí)行裝置狀態(tài)，柜內(nèi)傳感器數(shù)值到達危險值時，可以不通過主機直接根據(jù)主機下發(fā)下來的聯(lián)動模型對其危險情況進行聯(lián)動處理，并通過LoRa傳輸端向主機發(fā)出報警信息，進而通過短信通知管理人員。

2.自帶溫度和煙霧傳感器，監(jiān)測柜內(nèi)溫度和煙霧情況，當煙霧和溫度達到報警值時，主機發(fā)出報警信息，并發(fā)出聲光報警。

3.產(chǎn)品具備失電報警記憶功能，失電后180秒內(nèi)也可向主機發(fā)送報警和狀態(tài)信息。

4.具備外接傳感器能力，接口豐富可以通過不同的人工智能物理模型不斷升級接入傳感器的種類(具體可咨詢業(yè)務(wù))。

產(chǎn)品參數(shù)：

2.2.2.3匯聚處理層

2.2.2.3.1Pbox-V1無線人工智能可視化主機

產(chǎn)品功能：

Pbox-V1主機內(nèi)置嵌入式執(zhí)行系統(tǒng)，其配備人工智能可視化接口及7寸高清觸控屏，其算力可達0.8TOPS，加上南象科技特有的人工智能YOYO算法，通過LoRa無線接口有效的檢測和識別云采集控制器傳輸上來的數(shù)據(jù)，精準判斷配電柜內(nèi)的狀態(tài)，如柜內(nèi)溫度、煙霧、濕度等環(huán)境信息，還可以擴展接入獲取剩余電流、母線溫度、局部放電等電氣參數(shù)信息。(具體接入傳感器可根據(jù)客戶需求進行配置)

1.一臺主機最多可以接入32只無線云采集控制器，目視通訊距離可以達到1000米，穿透性強(最多2層2mm厚鐵皮)。

2.可以以圖形可視化顯示云采集控制器的實時狀態(tài)；并可以通過云采集控制器來檢測柜內(nèi)消防、電氣安全參數(shù)、運行環(huán)境等實時狀態(tài)。并將數(shù)據(jù)上傳至南象電氣巡檢云平臺。

3.支撐任意地區(qū)和國家號碼輸入，最多可以同時給10個電話號碼同時發(fā)送報警短信。(注：國內(nèi)號碼直接輸入，國際號碼需加國際區(qū)號，如美國：+001)

產(chǎn)品參數(shù)：

人工智能可視化主機通過AI機器學(xué)習(xí)，可以自動識別誤報警和正確報警，過濾無效信息；并可以通過AQ傳感學(xué)習(xí)，在系統(tǒng)中添加更多新傳感器聯(lián)動物理模型適應(yīng)各種不同項目需求。其機器學(xué)習(xí)流程如下：

主機采用傳統(tǒng)label離散型變量算法，根據(jù)項目所需相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)額特征進行數(shù)據(jù)清洗，對各種報警信息數(shù)據(jù)進行特征標定，形成根據(jù)項目業(yè)務(wù)目標相符的數(shù)據(jù)集群；該集群通過機器學(xué)習(xí)建模，不斷進行模型迭代和參數(shù)選擇，最終形成理想的數(shù)據(jù)特征理想模型。人工智能可視化主機就獲得了一種新的業(yè)務(wù)邏輯模型，以滿足新的項目業(yè)務(wù)要求。

人工智能可視化主機通過Json格式將實時分析數(shù)據(jù)上傳至南象電氣巡檢云平臺，平臺通過數(shù)據(jù)脫敏和數(shù)據(jù)處理，將相關(guān)歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果在移動端和web端給用戶進行展示。

2.2.2.4云計算層

南象電氣巡檢云平臺基本功能介紹

2.2.2.4.1高精度的配電設(shè)備環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測

       使用高精度、多功能智能傳感器包括溫度、煙霧、濕度、母線溫度、局放等各種智能控制終端，精確測量用戶負荷側(cè)安全運行情況，優(yōu)化容量設(shè)計，有助于合理分配巡檢運維人員工作，減低使用成本。

2.2.2.4.2數(shù)據(jù)采集傳輸

       根據(jù)配電設(shè)備安全運行指標體系和信息采集要求，按統(tǒng)一格式收集整理監(jiān)控數(shù)據(jù)和動態(tài)信息(上傳接口全部采用MQTT-Json標準接口協(xié)議)，并按要求形成數(shù)據(jù)文件進行傳輸。

2.2.2.4.3信息處理

       建立各類數(shù)據(jù)庫、信息庫，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進行加工處理，加載入庫，以便各種分析和查詢應(yīng)用。

2.2.2.4.4實時動態(tài)顯示功能

       可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息、關(guān)鍵字等對監(jiān)控對象的信息實時動態(tài)顯示，如通過數(shù)據(jù)庫中的時間信息對監(jiān)控對象信息實時顯示。

       2.2.2.4.5監(jiān)測預(yù)警

       分級設(shè)定限值，對監(jiān)測超限值數(shù)據(jù)，予以分級預(yù)警提示，并記錄、報告預(yù)警。通過對整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析，包括故障報警及趨勢曲線圖，我們可以對關(guān)鍵回路的漏電流和母線溫度變化進行監(jiān)控，可以實現(xiàn)故障地及時修正和預(yù)測、設(shè)備的運行調(diào)配管理。

  2.2.2.4.6事件管理

       系統(tǒng)可以在用電設(shè)備發(fā)生環(huán)境及安全危險時，發(fā)出信息語音提示，報警信息可以通過email、手機短信等形式通知相關(guān)人員。

       2.2.2.4.7決策支撐

       利用數(shù)學(xué)模型、預(yù)測和分析方法、政策模擬技術(shù)對有關(guān)數(shù)據(jù)進行深入的加工處理，分析預(yù)測，并根據(jù)設(shè)定參數(shù)進行在線處理，以提高監(jiān)控數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平，為單位領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持，根據(jù)巡檢數(shù)據(jù)變化趨勢進行科學(xué)決策和巡檢計劃。

2.2.2.4.8歷史數(shù)據(jù)管理

       系統(tǒng)基于SQLserver數(shù)據(jù)庫完成歷史數(shù)據(jù)管理，所有實時采樣數(shù)據(jù)均可保存到歷史數(shù)據(jù)庫。

2.2.2.4.9報表管理

       可基于系統(tǒng)已有模板，或自定義新的模板生成報表，可以手動或根據(jù)預(yù)設(shè)時間生成，能轉(zhuǎn)換成EXCEL格式進行發(fā)送和打印。

2.2.2.4.10用戶管理

       為了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠、安全的保障。

  2.2.2.4.11第三方系統(tǒng)對接

       系統(tǒng)具有良好的開放性，具有第三方通訊功能，可作為服務(wù)器其他程序提供數(shù)據(jù)，也可作為客戶端，從其他系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。

  2.2.2.4.12系統(tǒng)支持web客戶端

       系統(tǒng)提供web服務(wù)，客戶端可以通過IE瀏覽器查看配電設(shè)備運行監(jiān)測畫面。

 1、GIS登錄主頁，顯示各個項目坐標及基本運行情況

2、每個項目配電柜內(nèi)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控