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變電站智慧消防系統策略研究

發(fā)布時(shí)間:2023-04-20 10:52:04 丨 文章來(lái)源:http://www.gxmlj.cn/ | 作者:利達消防設備丨 瀏覽次數:1363

變電站智慧消防系統策略研究

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前言


電網(wǎng)的穩定運行不僅是電力企業(yè)發(fā)揮社會(huì )效益和提高企業(yè)經(jīng)濟效益的保證,也是社會(huì )穩定、經(jīng)濟發(fā)展的基礎,具有戰略地位。變電站作為整個(gè)電網(wǎng)輸變電系統的重要組成部分,起著(zhù)承上啟下的重要作用,而變電站的火災防護,又直接影響其能否安全運行,因此變電站的消防安全至關(guān)重要。

變電站的傳統消防設置方法不能較早發(fā)現火災隱患,對于火災確認不具備快速高效的技術(shù)手段。為了保證電網(wǎng)穩定運行,避免因消防技術(shù)水平落后給社會(huì )穩定、經(jīng)濟發(fā)展帶來(lái)不良影響,如何在早期發(fā)現火災、確認火災、撲滅火災,成為亟待解決的消防安全課題。

變電站智慧消防系統在火災探測手段上,基于傳統探測傳感設備、增加早期探測傳感設備;在火災趨勢研判上,輔以狀態(tài)監測數據;在火災確認上,利用安防視頻監控方式確認火災;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(guò)選用變電站智慧消防系統,能綜合早期探測傳感器探測信息、狀態(tài)監控數據特征信息,及早發(fā)現危險趨勢,做到早發(fā)現早排除;在有火災報警信息時(shí),通過(guò)視頻監控系統確認火警的真實(shí)與否,做到滅火時(shí)不漏動(dòng)、不誤動(dòng)。發(fā)揮電力物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢,使得消防系統能真正做到精準、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“具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”戰略目標奮進(jìn)。其中,安全可靠消防系統的建設,是電網(wǎng)基礎設施有效安全運行的重要保障,是保證戰略目標實(shí)現的重要前提。

我們在傳統消防系統建設的基礎上,增加早期預警探測設備、結合視頻監控系統、輔以狀態(tài)監測手段、遠程控制滅火系統的手段,將消防系統融入電力物聯(lián)網(wǎng),制定了變電站智慧消防系統解決策略。

變電站傳統消防系統

傳統的消防系統按照相應的規范標準進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、設計、調試、驗收。

傳感探測功能:以點(diǎn)型煙霧、點(diǎn)型溫度、點(diǎn)型火焰、線(xiàn)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;

監控功能:以火災報警控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制器完成系統監控功能;

滅火功能:以消火栓、噴淋、細水霧、氣體、干粉滅火等手段實(shí)現其滅火功能;

信息傳輸功能:通過(guò)用戶(hù)信息傳輸裝置、通訊接口模塊等設備實(shí)現。

根據《火災自動(dòng)報警系統設計規范》、《火力發(fā)電廠(chǎng)與變電站設計防火標準》傳統消防系統由火災傳感器、消防警報、火災報警控制器、消防應急廣播、消防專(zhuān)用電話(huà)、電氣火災監控、消防設備電源監控、消防應急照明和疏散指示、水滅火系統、特殊滅火系統等不同的系統設備組合而成。

傳統消防感知探測設備主要有:點(diǎn)型感煙火災探測器、線(xiàn)型光束感煙火災探測器、點(diǎn)型感溫火災探測器、纜式線(xiàn)型火災探測器、火焰探測器等設備。

傳統消防滅火系統設備主要有:自動(dòng)噴水滅火系統、消火栓滅火系統、水噴霧滅火系統、細水霧滅火系統、氣體滅火系統、超細干粉滅火系統等。

變電站傳統消防系統有其天然缺點(diǎn)。煙霧、溫度等物理量達到指定狀態(tài)時(shí)進(jìn)行報警,報警時(shí)一般火災已經(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;設備進(jìn)行預報警時(shí)狀態(tài)單一,分為報警、故障狀態(tài),不具備實(shí)時(shí)數據監測功能,不能進(jìn)行數據分析,不能進(jìn)行趨勢變化研判,由于缺少中間數據,不具備隱患發(fā)現及排查功能;信息對外傳輸時(shí),只具備上傳功能,不具備下傳控制功能,且信息量單一,不利于統一監視管理,不能進(jìn)行遠程控制;滅火聯(lián)動(dòng)時(shí)依賴(lài)的邏輯關(guān)系為設備的狀態(tài)信息,不能對現場(chǎng)情況進(jìn)行二次核實(shí);維護管理一般按照傳統紙質(zhì)文件記錄,管理手段落后,不符合快速響應及大數據時(shí)代的發(fā)展要求。

智慧消防系統實(shí)施方案研究

融入電力物聯(lián)網(wǎng)的變電站智慧消防系統同樣包含4層框架:感知層、網(wǎng)絡(luò )層、平臺層、應用層,是電力物聯(lián)網(wǎng)的具體實(shí)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組成描述如下:

普通感知探測系統:由點(diǎn)型感煙、感溫火災探測器、線(xiàn)型感煙、感溫火災探測器、火焰探測器等設備組成。

早期感知探測系統:由線(xiàn)型光纖感溫火災探測系統、吸氣式感煙火災探測系統、紅外熱成像在線(xiàn)監測系統設備組成。

視頻在線(xiàn)監控系統:視頻在線(xiàn)監控系統在變電站中一般已經(jīng)存在,可以根據建設情況采取直接利用或加以改造。

滅火系統設備:滅火系統設備包括自動(dòng)噴水滅火系統設備、室內外消火栓滅火系統、細水霧系統滅火設備、氣體滅火設備、干粉滅火設備等組成。

變電站智慧消防早期感知探測系統

變電站重要一次設備包括:變壓器、高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、避雷器、電容器、電抗器等設備。變電站重要區域包括:主控室、繼電保護室、配電室、站用電室、蓄電池室、通訊機房、電纜橋架、電纜豎井、電纜夾層等區域。

這些重要的設備及區域一旦發(fā)生火災危險將影響變電站的安全運行。如何早期發(fā)現隱患及研判隱患發(fā)展趨勢成為火災防控的重要手段。

火災隱患及火災隱患發(fā)展趨勢通過(guò)線(xiàn)型光纖感溫火災探測系統、吸氣式感煙火災探測系統、紅外熱成像在線(xiàn)監測系統設備組成的早期感知探測系統實(shí)現,通過(guò)感知溫度變化、煙霧顆粒變化實(shí)現早探測、早報警、早分析、早處理的目的。對于保護變電站處理早期隱患、將火災事故止于萌芽階段起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

紅外熱成像在線(xiàn)監測系統組成:探測器、電源箱、傳輸設備、工作站(監測軟件)等設備。

設置部位:變壓器、變壓器油枕、絕緣套管、互感器等電氣裝置。

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

系統優(yōu)勢包括:

先進(jìn)獨特:可見(jiàn)光和紅外熱成像同時(shí)檢測;前端可獨立測溫;紅外圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的溫度數據實(shí)時(shí)無(wú)損無(wú)壓縮傳至監控中心,可供軟件實(shí)時(shí)點(diǎn)、線(xiàn)、面測溫。

自動(dòng)追蹤:圖像最高溫度點(diǎn)自動(dòng)追蹤并實(shí)時(shí)顯示,鼠標取點(diǎn)測溫對圖像上任意位置進(jìn)行溫度提取和顯示,預制方框內最高溫度自動(dòng)追蹤和實(shí)時(shí)顯示;

安全探測:非接觸式測溫,不干擾被測溫度場(chǎng),不停電;

可靠性高、誤報率低:系統具有紅外熱成像和測溫雙重功能,同時(shí)將溫度數據與圖像信息相結合進(jìn)行算法分析,確;馂男畔⒃吹囊恢滦,并搭配彩色圖像視頻進(jìn)行人工確認。

測量范圍廣:紅外探測器搭接自動(dòng)巡航跟蹤系統,能夠遠距離、多角度地精確監測多個(gè)熱源目標。

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

吸氣式感煙火災探測系統組成包括吸氣式感煙火災探測器、采樣管網(wǎng)、采樣點(diǎn)、電源模塊、組網(wǎng)模塊、工作站(監測分析軟件)等軟硬件設備。

設置部位:主控室、繼電保護室、配電室、站用電室、蓄電池室、通訊機房、電纜橋架等部位。

探測原理:吸氣式感煙火災探測系統是通過(guò)空氣采樣管把保護區的空氣樣本吸入探測器進(jìn)行分析從而進(jìn)行火災的早期預警的火災探測報警設備系統。

關(guān)鍵技術(shù):煙霧粒子智能識別算法、高精密煙霧濃度標定計量方法、煙霧多級過(guò)濾、人工智能預警報警算法、基于空氣動(dòng)力學(xué)的氣路結構優(yōu)化。

系統優(yōu)勢:極早期高靈敏度探測:相較于傳統的點(diǎn)型感煙火災探測設備,吸氣式感煙火災探測器的探測靈敏度極高,為傳統點(diǎn)型感煙火災探測器的1000倍左右。

誤報率低探測器采用前后向、雙波長(cháng)激光散射技術(shù),通過(guò)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)習功能:24小時(shí)環(huán)境自學(xué)習,避免環(huán)境變化的影響,克服傳統的只能設置固定閾值的弊端。

管路布置靈活:每臺探測器可設置4根采樣管路,管路敷設路徑和采樣孔的設置根據現場(chǎng)情況靈活安排,方便設計和施工。

探測點(diǎn)本質(zhì)安全、抗干擾能力強:管路和采樣點(diǎn)均可采用非金屬材料,可以做到本質(zhì)安全、不受電磁干擾;現場(chǎng)不帶電,方便維護保養檢修。

線(xiàn)型光纖感溫火災探測系統系統組成:線(xiàn)型光纖感溫火災探測器、感溫光纖、組網(wǎng)模塊、工作站(監測分析軟件)等軟硬件設備。

設置部位:室內變壓器、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:依據光纖的光時(shí)域反射(OTDR)和后向拉曼(Raman)散射溫度效應。將探測光纖敷設于待測空間,光纖主機將激光光束發(fā)射到探測光纜中,并實(shí)時(shí)采集沿著(zhù)光纖反射回來(lái)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。將該溫度信息與預設的報警參數值進(jìn)行比較,當滿(mǎn)足報警條件時(shí),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)、光波分復用技術(shù)、光時(shí)域反射技術(shù)、高頻信號采集技術(shù)、微弱信號處理技術(shù)。

系統優(yōu)勢安全穩定:測溫光纖本身即為傳感器,實(shí)現光電隔離、抗干擾,本質(zhì)安全,穩定可靠;  

報警方式靈活:根據需要設置、調整報警閾值;可采用定溫、差溫、差定溫等不同的報警方式;可以以點(diǎn)或區域報警;

報警范圍大:?jiǎn)瓮ǖ雷铋L(cháng)可達10KM;

定位精度高:測點(diǎn)的布置密度可達米級;

報警值精確:可實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測報警值,測量精度在1 ℃以?xún)龋?/span>

變電站消防水監測系統

采用有效的探測報警手段解決了探測感知的問(wèn)題,能第一時(shí)間掌握火災發(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。變電站滅火系統分為自動(dòng)噴水滅火系統、室內(外)消火栓滅火系統、特殊滅火系統。

這些滅火系統在真正發(fā)生火災危險時(shí)起著(zhù)至關(guān)重要的作用,但長(cháng)期以來(lái)缺乏有效的狀態(tài)監控措施,設施的開(kāi)通運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)、數據庫技術(shù)實(shí)時(shí)采集各個(gè)系統的狀態(tài)信息,通過(guò)通信手段傳輸至消防控制室,通過(guò)監控系統對各個(gè)部位的數據進(jìn)行監控,及時(shí)發(fā)現各個(gè)系統發(fā)生故障、報警的原因,從而提出維護的有效方案,使得各個(gè)系統處于良好的運行狀態(tài),真正需要的時(shí)候發(fā)揮系統的滅火作用,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置方法:

水壓信號

在自動(dòng)噴水滅火系統末端試水裝置處、最不利點(diǎn)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、消防水箱處設置液位探測傳感器;

低壓泄露報警信號

氣體滅火系統、超細干粉滅火系統設置低壓泄漏報警探測器,便于遠程監控啟動(dòng)狀態(tài)和欠壓狀態(tài)。

通過(guò)水壓、水位探測傳感器,探測器實(shí)時(shí)把信號送至消防控制室,對自動(dòng)噴水滅火系統、室內外消火栓系統的水壓、液位情況實(shí)時(shí)監測。通過(guò)低壓泄露報警傳感器的設置當氣體滅火系統或者超細干粉滅火系統裝置出現泄露壓力值降低時(shí),會(huì )將信號傳送至消防控制室,系統會(huì )進(jìn)行異常情況報警提醒,便于管理人員及時(shí)做出處理。


變電站智慧消防視頻在線(xiàn)監控系統

在《火災自動(dòng)報警系統設計規范》中要求需要火災自動(dòng)報警系統聯(lián)動(dòng)控制的消防設備,其聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號應采用兩個(gè)獨立的報警觸發(fā)裝置報警信號的“與”邏輯組合。多數變電站為無(wú)人值守變電站,探測器報警信息是否準確,是否發(fā)生誤報現象運用傳統的技術(shù)手段不便確認,滅火是否有效更無(wú)從談起。

變電站中已經(jīng)普及視頻監控系統,在變電站智慧消防解決方案中,火災報警后,采用視頻在線(xiàn)監控系統進(jìn)行確認成為行之有效的手段。將感知探測器報警信息與視頻在線(xiàn)監控系統進(jìn)行信息交互,視頻在線(xiàn)監控系統根據探測器報警信息的地理位置進(jìn)行視頻確認,確認后進(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、聯(lián)動(dòng)滅火的萬(wàn)無(wú)一失。

變電站智慧消防系統的特點(diǎn)

智慧感知:傳統感知與早期感知相結合,做到早期發(fā)現火災隱患。

智慧傳輸:數據傳輸設備在原有基礎上增加數據信息網(wǎng)閘的功能,可智慧判斷哪些數據可出或可進(jìn);具備防火墻功能,可讓該設備兩端的網(wǎng)絡(luò )、設備、系統更安全更可靠;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。

智慧研判:根據感知設備的詳盡數據,可以做到數據精確、定位準確的早期趨勢研判。

智慧滅火:感知信息輔以視頻在線(xiàn)監控系統,能更加及時(shí)準確地確認事故,使得遠程監控滅火有的放矢,及時(shí)準確。

智慧維保:系統設備的感知設備、控制設備、供電設備的故障報警信息、滅火系統欠壓、泄漏報警等信息均能在第一時(shí)間及時(shí)有效地到達控制中心,工作人員第一時(shí)間便可查看并安排維護;設備保養信息采用專(zhuān)用組件進(jìn)行管理,保養周期第一時(shí)間提示,做到及時(shí)有效保養。

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

傳統消防技術(shù)與早期感知探測系統相結合共同融入電力物聯(lián)網(wǎng),使得消防系統不再孤立,使得報警設備感知信息做到火災發(fā)展的各個(gè)階段均能可靠感知,感知信息傳至平臺層以便應用,消防感知層設備結合視頻監控等輔助確認手段,使得消防更加智慧智能,使得滅火更加可靠更加穩定,使得融入電力物聯(lián)網(wǎng)的消防系統更加智慧,使得加入變電站智慧消防系統的電力物聯(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具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰略目標保駕護航。

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