前言

電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行不僅是電力企業(yè)發(fā)揮社會效益和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的保證，也是社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，具有戰(zhàn)略地位。變電站作為整個電網(wǎng)輸變電系統(tǒng)的重要組成部分，起著承上啟下的重要作用，而變電站的火災(zāi)防護(hù)，又直接影響其能否安全運(yùn)行，因此變電站的消防安全至關(guān)重要。

變電站的傳統(tǒng)消防設(shè)置方法不能較早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，對于火災(zāi)確認(rèn)不具備快速高效的技術(shù)手段。為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免因消防技術(shù)水平落后給社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不良影響，如何在早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、確認(rèn)火災(zāi)、撲滅火災(zāi)，成為亟待解決的消防安全課題。

變電站智慧消防系統(tǒng)在火災(zāi)探測手段上，基于傳統(tǒng)探測傳感設(shè)備、增加早期探測傳感設(shè)備;在火災(zāi)趨勢研判上，輔以狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù);在火災(zāi)確認(rèn)上，利用安防視頻監(jiān)控方式確認(rèn)火災(zāi);在網(wǎng)絡(luò)傳輸上，利用高保密性、高安全性的電力物聯(lián)網(wǎng)。通過選用變電站智慧消防系統(tǒng)，能綜合早期探測傳感器探測信息、狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)特征信息，及早發(fā)現(xiàn)危險趨勢，做到早發(fā)現(xiàn)早排除;在有火災(zāi)報警信息時，通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)確認(rèn)火警的真實與否，做到滅火時不漏動、不誤動。發(fā)揮電力物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，使得消防系統(tǒng)能真正做到精準(zhǔn)、智慧，能夠更好的保證電網(wǎng)的消防安全。

目前，電網(wǎng)公司正圍繞建設(shè)“具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”戰(zhàn)略目標(biāo)奮進(jìn)。其中，安全可靠消防系統(tǒng)的建設(shè)，是電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施有效安全運(yùn)行的重要保障，是保證戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)的重要前提。

我們在傳統(tǒng)消防系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，增加早期預(yù)警探測設(shè)備、結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、輔以狀態(tài)監(jiān)測手段、遠(yuǎn)程控制滅火系統(tǒng)的手段，將消防系統(tǒng)融入電力物聯(lián)網(wǎng)，制定了變電站智慧消防系統(tǒng)解決策略。

01、變電站傳統(tǒng)消防系統(tǒng)

傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)按照相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、設(shè)計、調(diào)試、驗收。

傳感探測功能：以點型煙霧、點型溫度、點型火焰、線型煙霧、纜式溫度傳感為主，輔助人工報警功能完成探測報警功能;

監(jiān)控功能：以火災(zāi)報警控制器、消防聯(lián)動控制器完成系統(tǒng)監(jiān)控功能;

滅火功能：以消火栓、噴淋、細(xì)水霧、氣體、干粉滅火等手段實現(xiàn)其滅火功能;

信息傳輸功能：通過用戶信息傳輸裝置、通訊接口模塊等設(shè)備實現(xiàn)。

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》傳統(tǒng)消防系統(tǒng)由火災(zāi)傳感器、消防警報、火災(zāi)報警控制器、消防應(yīng)急廣播、消防專用電話、電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防設(shè)備電源監(jiān)控、消防應(yīng)急照明和疏散指示、水滅火系統(tǒng)、特殊滅火系統(tǒng)等不同的系統(tǒng)設(shè)備組合而成。

傳統(tǒng)消防感知探測設(shè)備主要有：點型感煙火災(zāi)探測器、線型光束感煙火災(zāi)探測器、點型感溫火災(zāi)探測器、纜式線型火災(zāi)探測器、火焰探測器等設(shè)備。

傳統(tǒng)消防滅火系統(tǒng)設(shè)備主要有：自動噴水滅火系統(tǒng)、消火栓滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)等。

變電站傳統(tǒng)消防系統(tǒng)有其天然缺點。煙霧、溫度等物理量達(dá)到指定狀態(tài)時進(jìn)行報警，報警時一般火災(zāi)已經(jīng)產(chǎn)生或火勢較大，已經(jīng)產(chǎn)生危害并造成損失，不利于初期控制;設(shè)備進(jìn)行預(yù)報警時狀態(tài)單一，分為報警、故障狀態(tài)，不具備實時數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不能進(jìn)行趨勢變化研判，由于缺少中間數(shù)據(jù)，不具備隱患發(fā)現(xiàn)及排查功能;信息對外傳輸時，只具備上傳功能，不具備下傳控制功能，且信息量單一，不利于統(tǒng)一監(jiān)視管理，不能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;滅火聯(lián)動時依賴的邏輯關(guān)系為設(shè)備的狀態(tài)信息，不能對現(xiàn)場情況進(jìn)行二次核實;維護(hù)管理一般按照傳統(tǒng)紙質(zhì)文件記錄，管理手段落后，不符合快速響應(yīng)及大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展要求。

02、智慧消防系統(tǒng)實施方案研究

融入電力物聯(lián)網(wǎng)的變電站智慧消防系統(tǒng)同樣包含4層框架：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層，是電力物聯(lián)網(wǎng)的具體實踐。但它并不是孤立的，而是融入了電力物聯(lián)網(wǎng)的消防，是電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。

融入電力物聯(lián)網(wǎng)的變電站智慧消防系統(tǒng)組成描述如下：

普通感知探測系統(tǒng)：由點型感煙、感溫火災(zāi)探測器、線型感煙、感溫火災(zāi)探測器、火焰探測器等設(shè)備組成。

早期感知探測系統(tǒng)：由線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)、吸氣式感煙火災(zāi)探測系統(tǒng)、紅外熱成像在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備組成。

視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)：視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中一般已經(jīng)存在，可以根據(jù)建設(shè)情況采取直接利用或加以改造。

滅火系統(tǒng)設(shè)備：滅火系統(tǒng)設(shè)備包括自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)備、室內(nèi)外消火栓滅火系統(tǒng)、細(xì)水霧系統(tǒng)滅火設(shè)備、氣體滅火設(shè)備、干粉滅火設(shè)備等組成。

03、變電站智慧消防早期感知探測系統(tǒng)

變電站重要一次設(shè)備包括：變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線、避雷器、電容器、電抗器等設(shè)備。變電站重要區(qū)域包括：主控室、繼電保護(hù)室、配電室、站用電室、蓄電池室、通訊機(jī)房、電纜橋架、電纜豎井、電纜夾層等區(qū)域。

這些重要的設(shè)備及區(qū)域一旦發(fā)生火災(zāi)危險將影響變電站的安全運(yùn)行。如何早期發(fā)現(xiàn)隱患及研判隱患發(fā)展趨勢成為火災(zāi)防控的重要手段。

火災(zāi)隱患及火災(zāi)隱患發(fā)展趨勢通過線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)、吸氣式感煙火災(zāi)探測系統(tǒng)、紅外熱成像在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備組成的早期感知探測系統(tǒng)實現(xiàn)，通過感知溫度變化、煙霧顆粒變化實現(xiàn)早探測、早報警、早分析、早處理的目的。對于保護(hù)變電站處理早期隱患、將火災(zāi)事故止于萌芽階段起著至關(guān)重要的作用。

紅外熱成像在線監(jiān)測系統(tǒng)組成：探測器、電源箱、傳輸設(shè)備、工作站(監(jiān)測軟件)等設(shè)備。

設(shè)置部位：變壓器、變壓器油枕、絕緣套管、互感器等電氣裝置。

探測原理：運(yùn)用光電技術(shù)檢測物體熱輻射的紅外線特定波段信號，將該信號轉(zhuǎn)換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形，并進(jìn)一步計算出溫度值。

系統(tǒng)優(yōu)勢包括：

先進(jìn)獨(dú)特：可見光和紅外熱成像同時檢測;前端可獨(dú)立測溫;紅外圖像的每個像素點的溫度數(shù)據(jù)實時無損無壓縮傳至監(jiān)控中心，可供軟件實時點、線、面測溫。

自動追蹤：圖像最高溫度點自動追蹤并實時顯示，鼠標(biāo)取點測溫對圖像上任意位置進(jìn)行溫度提取和顯示，預(yù)制方框內(nèi)最高溫度自動追蹤和實時顯示;

安全探測：非接觸式測溫，不干擾被測溫度場，不停電;

可靠性高、誤報率低：系統(tǒng)具有紅外熱成像和測溫雙重功能，同時將溫度數(shù)據(jù)與圖像信息相結(jié)合進(jìn)行算法分析，確保火災(zāi)信息源的一致性，并搭配彩色圖像視頻進(jìn)行人工確認(rèn)。

測量范圍廣：紅外探測器搭接自動巡航跟蹤系統(tǒng)，能夠遠(yuǎn)距離、多角度地精確監(jiān)測多個熱源目標(biāo)。

系統(tǒng)作用：系統(tǒng)監(jiān)測變壓器、變壓器油枕、絕緣套管、互感器等電氣設(shè)備的表面溫度異常狀態(tài)，從而監(jiān)測電弧、短路、燒毀、起火危險。

吸氣式感煙火災(zāi)探測系統(tǒng)組成包括吸氣式感煙火災(zāi)探測器、采樣管網(wǎng)、采樣點、電源模塊、組網(wǎng)模塊、工作站(監(jiān)測分析軟件)等軟硬件設(shè)備。

設(shè)置部位：主控室、繼電保護(hù)室、配電室、站用電室、蓄電池室、通訊機(jī)房、電纜橋架等部位。

探測原理：吸氣式感煙火災(zāi)探測系統(tǒng)是通過空氣采樣管把保護(hù)區(qū)的空氣樣本吸入探測器進(jìn)行分析從而進(jìn)行火災(zāi)的早期預(yù)警的火災(zāi)探測報警設(shè)備系統(tǒng)。

關(guān)鍵技術(shù)：煙霧粒子智能識別算法、高精密煙霧濃度標(biāo)定計量方法、煙霧多級過濾、人工智能預(yù)警報警算法、基于空氣動力學(xué)的氣路結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

系統(tǒng)優(yōu)勢：極早期高靈敏度探測：相較于傳統(tǒng)的點型感煙火災(zāi)探測設(shè)備，吸氣式感煙火災(zāi)探測器的探測靈敏度極高，為傳統(tǒng)點型感煙火災(zāi)探測器的1000倍左右。

誤報率低：探測器采用前后向、雙波長激光散射技術(shù)，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法處理，極大地提高了產(chǎn)品抗誤報能力。

自學(xué)習(xí)功能：24小時環(huán)境自學(xué)習(xí)，避免環(huán)境變化的影響，克服傳統(tǒng)的只能設(shè)置固定閾值的弊端。

管路布置靈活：每臺探測器可設(shè)置4根采樣管路，管路敷設(shè)路徑和采樣孔的設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場情況靈活安排，方便設(shè)計和施工。

探測點本質(zhì)安全、抗干擾能力強(qiáng)：管路和采樣點均可采用非金屬材料，可以做到本質(zhì)安全、不受電磁干擾;現(xiàn)場不帶電，方便維護(hù)保養(yǎng)檢修。

線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)系統(tǒng)組成：線型光纖感溫火災(zāi)探測器、感溫光纖、組網(wǎng)模塊、工作站(監(jiān)測分析軟件)等軟硬件設(shè)備。

設(shè)置部位：室內(nèi)變壓器、室外變壓器、電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜豎井等部位。

探測原理：依據(jù)光纖的光時域反射(OTDR)和后向拉曼(Raman)散射溫度效應(yīng)。將探測光纖敷設(shè)于待測空間，光纖主機(jī)將激光光束發(fā)射到探測光纜中，并實時采集沿著光纖反射回來的拉曼散射光，并對這些光信號進(jìn)行分析和處理，從而得出整條光纖上的溫度分布信息。將該溫度信息與預(yù)設(shè)的報警參數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)滿足報警條件時，發(fā)出報警信息。

關(guān)鍵技術(shù)：高頻脈沖激光技術(shù)、光纖喇曼光譜技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)、光時域反射技術(shù)、高頻信號采集技術(shù)、微弱信號處理技術(shù)。

系統(tǒng)優(yōu)勢：安全穩(wěn)定：測溫光纖本身即為傳感器，實現(xiàn)光電隔離、抗干擾，本質(zhì)安全，穩(wěn)定可靠;

報警方式靈活：根據(jù)需要設(shè)置、調(diào)整報警閾值;可采用定溫、差溫、差定溫等不同的報警方式;可以以點或區(qū)域報警;

報警范圍大：單通道最長可達(dá)10KM;

定位精度高：測點的布置密度可達(dá)米級;

報警值精確：可實時在線監(jiān)測報警值，測量精度在1 ℃以內(nèi);

04、變電站消防水監(jiān)測系統(tǒng)

采用有效的探測報警手段解決了探測感知的問題，能第一時間掌握火災(zāi)發(fā)生的具體情況。能否進(jìn)行有效滅火成為消防的重要保證。變電站滅火系統(tǒng)分為自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)(外)消火栓滅火系統(tǒng)、特殊滅火系統(tǒng)。

這些滅火系統(tǒng)在真正發(fā)生火災(zāi)危險時起著至關(guān)重要的作用，但長期以來缺乏有效的狀態(tài)監(jiān)控措施，設(shè)施的開通運(yùn)行率及完好率處于較低的水平。采用傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)實時采集各個系統(tǒng)的狀態(tài)信息，通過通信手段傳輸至消防控制室，通過監(jiān)控系統(tǒng)對各個部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)各個系統(tǒng)發(fā)生故障、報警的原因，從而提出維護(hù)的有效方案，使得各個系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，真正需要的時候發(fā)揮系統(tǒng)的滅火作用，保障變電站處于消防安全的狀態(tài)。以下是各種探測信息的具體設(shè)置方法：

水壓信號

在自動噴水滅火系統(tǒng)末端試水裝置處、最不利點消火栓箱處、室外消火栓取水管道處安裝水壓探測傳感器;

液位信號

在消防水池、消防水箱處設(shè)置液位探測傳感器;

低壓泄露報警信號

氣體滅火系統(tǒng)、超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)設(shè)置低壓泄漏報警探測器，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控啟動狀態(tài)和欠壓狀態(tài)。

通過水壓、水位探測傳感器，探測器實時把信號送至消防控制室，對自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)的水壓、液位情況實時監(jiān)測。通過低壓泄露報警傳感器的設(shè)置當(dāng)氣體滅火系統(tǒng)或者超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)裝置出現(xiàn)泄露壓力值降低時，會將信號傳送至消防控制室，系統(tǒng)會進(jìn)行異常情況報警提醒，便于管理人員及時做出處理。

05、變電站智慧消防視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)

在《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中要求需要火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制的消防設(shè)備，其聯(lián)動觸發(fā)信號應(yīng)采用兩個獨(dú)立的報警觸發(fā)裝置報警信號的“與”邏輯組合。多數(shù)變電站為無人值守變電站，探測器報警信息是否準(zhǔn)確，是否發(fā)生誤報現(xiàn)象運(yùn)用傳統(tǒng)的技術(shù)手段不便確認(rèn)，滅火是否有效更無從談起。

變電站中已經(jīng)普及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在變電站智慧消防解決方案中，火災(zāi)報警后，采用視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)成為行之有效的手段。將感知探測器報警信息與視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)探測器報警信息的地理位置進(jìn)行視頻確認(rèn)，確認(rèn)后進(jìn)行是否滅火或者采取其他措施的判斷，這樣能夠做到探測報警、報警確認(rèn)、聯(lián)動滅火的萬無一失。

06、變電站智慧消防系統(tǒng)的特點

1.智慧感知：傳統(tǒng)感知與早期感知相結(jié)合，做到早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。

2.智慧傳輸：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備在原有基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)信息網(wǎng)閘的功能，可智慧判斷哪些數(shù)據(jù)可出或可進(jìn);具備防火墻功能，可讓該設(shè)備兩端的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、系統(tǒng)更安全更可靠;增加網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋的功能，使得變電站智慧消防網(wǎng)絡(luò)和電力物聯(lián)網(wǎng)之間可互聯(lián)互通。

3.智慧研判：根據(jù)感知設(shè)備的詳盡數(shù)據(jù)，可以做到數(shù)據(jù)精確、定位準(zhǔn)確的早期趨勢研判。

4.智慧滅火：感知信息輔以視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)，能更加及時準(zhǔn)確地確認(rèn)事故，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控滅火有的放矢，及時準(zhǔn)確。

5.智慧維保：系統(tǒng)設(shè)備的感知設(shè)備、控制設(shè)備、供電設(shè)備的故障報警信息、滅火系統(tǒng)欠壓、泄漏報警等信息均能在第一時間及時有效地到達(dá)控制中心，工作人員第一時間便可查看并安排維護(hù);設(shè)備保養(yǎng)信息采用專用組件進(jìn)行管理，保養(yǎng)周期第一時間提示，做到及時有效保養(yǎng)。

融入電力物聯(lián)網(wǎng)的變電站智慧消防系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)消防報警系統(tǒng)的缺點，做到及早報警、智慧研判、有效滅火、智慧維保，是建設(shè)電力物聯(lián)網(wǎng)的必不可少的組成部分，是建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略落地實施的有力保障。

傳統(tǒng)消防技術(shù)與早期感知探測系統(tǒng)相結(jié)合共同融入電力物聯(lián)網(wǎng)，使得消防系統(tǒng)不再孤立，使得報警設(shè)備感知信息做到火災(zāi)發(fā)展的各個階段均能可靠感知，感知信息傳至平臺層以便應(yīng)用，消防感知層設(shè)備結(jié)合視頻監(jiān)控等輔助確認(rèn)手段，使得消防更加智慧智能，使得滅火更加可靠更加穩(wěn)定，使得融入電力物聯(lián)網(wǎng)的消防系統(tǒng)更加智慧，使得加入變電站智慧消防系統(tǒng)的電力物聯(lián)網(wǎng)更加全面、更加豐富、更加安全，變電站智慧消防為建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)保駕護(hù)航。

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