電網(wǎng)的穩(wěn)定運行不僅是電力企業(yè)實現(xiàn)社會效益、提高經(jīng)濟效益的保證，也是社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(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，而變電站的消防保護直接影響其安全運行，因此變電站的消防安全極其重要。

變電站傳統(tǒng)消防手段無法早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，不具備快速、高效的確認(rèn)火災(zāi)的技術(shù)手段。為保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行，避免消防技術(shù)落后對社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展造成不利影響，如何早期發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)和撲滅火災(zāi)已成為亟待解決的消防安全問題。

變電站智慧消防系統(tǒng)在傳統(tǒng)檢測傳感器設(shè)備的基礎(chǔ)上，在火災(zāi)探測手段上增加了早期檢測傳感器設(shè)備；在火災(zāi)趨勢分析上，以狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)為輔；在火災(zāi)確認(rèn)上，采用安防視頻監(jiān)控進行火災(zāi)確認(rèn)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸上，采用保密性強、安全性高的電力物聯(lián)網(wǎng)。通過選用變電站智慧消防系統(tǒng)，可以融合早期檢測傳感器探測信息和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)特征信息，做到早發(fā)現(xiàn)危險趨勢，早消除；當(dāng)有火災(zāi)報警信息時，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以確認(rèn)火災(zāi)報警的真實性，這樣滅火時就不會出現(xiàn)遺漏、誤操作。利用電力物聯(lián)網(wǎng)，消防系統(tǒng)才能真正做到精準(zhǔn)、智能，能更好地保障電網(wǎng)的消防安全。

當(dāng)前，電網(wǎng)公司正朝著建設(shè)“中國特色、國際一流”的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)奮力前進，其中，建設(shè)安全可靠的消防體系是電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施有效安全運行的重要保障，是實現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)的重要前提。

在傳統(tǒng)消防系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，增加預(yù)警探測設(shè)備，結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，輔助以狀態(tài)監(jiān)測手段、遠程控制滅火系統(tǒng)，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)解決方案策略。

01.變電站傳統(tǒng)消防系統(tǒng)

傳統(tǒng)消防系統(tǒng)均依據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、設(shè)計、調(diào)試和驗收。

傳感檢測功能：主要基于點煙霧、點溫度、點火焰、線狀煙霧、電纜溫度傳感器，并輔以手動報警功能，完成檢測報警功能；

監(jiān)控功能：由火災(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：可采用消火栓、噴水滅火系統(tǒng)、細水霧、氣體、干粉滅火等方式實現(xiàn)滅火功能。

信息傳輸功能：通過用戶信息傳輸設(shè)備、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》和《火電廠、變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》，傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)由火災(zāi)傳感器、火災(zāi)報警器、火災(zāi)報警控制器、消防應(yīng)急廣播、消防電話、電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防設(shè)備電源監(jiān)控、消防應(yīng)急照明及疏散指示、水滅火系統(tǒng)、特種滅火系統(tǒng)等不同的系統(tǒng)設(shè)備組成。

傳統(tǒng)的火災(zāi)傳感與探測設(shè)備主要有：點型煙霧探測器、線型光束煙霧探測器、點型溫度探測器、纜型線型火災(zāi)探測器、火焰探測器等設(shè)備。

傳統(tǒng)的滅火系統(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)、細水霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、超細干粉滅火系統(tǒng)等。

傳統(tǒng)的變電站消防系統(tǒng)有其天然的不足，當(dāng)煙霧、溫度等物理量達到規(guī)定狀態(tài)時，就會發(fā)出警報，當(dāng)發(fā)出警報時，一般火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生或者火災(zāi)較大，已經(jīng)造成危害和損失，不利于初期控制；預(yù)報警時設(shè)備狀態(tài)單一，分為報警、故障狀態(tài)，不具備實時數(shù)據(jù)監(jiān)控功能，不能進行數(shù)據(jù)分析，不能進行趨勢變化分析，由于缺少中間數(shù)據(jù)，不具備隱患發(fā)現(xiàn)和排除故障的功能；信息對外傳輸時，只具備上傳功能，不具備下載控制功能，信息量單一，不利于統(tǒng)一監(jiān)控管理，無法實現(xiàn)遠程控制；滅火聯(lián)動時所依賴的邏輯關(guān)系是設(shè)備的狀態(tài)信息，無法對現(xiàn)場情況進行二次驗證；維護管理一般以傳統(tǒng)的紙質(zhì)文件記錄，管理方式落后，不符合快速反應(yīng)和大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展要求。

02.智慧消防體系實施方案研究

融入電力物聯(lián)網(wǎng)的變電站智慧消防系統(tǒng)同樣包括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，而是融入到電力物聯(lián)網(wǎng)消防之中，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)組成部件介紹如下：

普通感知探測系統(tǒng)：由點型煙霧探測器、熱感火災(zāi)探測器、線型煙霧探測器、熱感火災(zāi)探測器、火焰探測器等設(shè)備組成。

早期感知探測系統(tǒng)：由線性光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)、吸氣式煙霧火災(zāi)探測系統(tǒng)、紅外熱成像在線監(jiān)測系統(tǒng)組成。

視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)：視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)一般在變電站中已經(jīng)存在，可直接使用或根據(jù)建設(shè)情況進行修改。

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。

03.變電站智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

變電站重要一次設(shè)備有變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線、避雷器、電容器、電抗器等。變電站重要區(qū)域有主控室、繼電保護室、配電室、站用電源室、電池室、通信室、電纜橋架、電纜豎井、電纜夾層等。

這些重要設(shè)備和區(qū)域一旦發(fā)生火災(zāi)，將影響變電站的安全運行，如何及早發(fā)現(xiàn)隱患，判斷隱患的發(fā)展趨勢，成為火災(zāi)防治的重要手段。

通過由線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)、吸氣式煙霧火災(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)對火災(zāi)隱患及其發(fā)展趨勢的早期感知，通過感知溫度變化、煙霧顆粒變化，實現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早報警、早分析、早處理，對保護變電站防范早期隱患，將火災(zāi)事故遏制在萌芽狀態(tài)起著至關(guān)重要的作用。

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

安裝部位：變壓器、變壓器油枕、絕緣套管、互感器等電氣設(shè)備。

檢測原理：利用光電技術(shù)檢測物體熱輻射的紅外特定波段信號，將信號轉(zhuǎn)換成人眼視覺可以辨別的圖像和圖形，進一步計算出溫度值。

系統(tǒng)優(yōu)勢包括：

先進獨特：采用可見光、紅外熱像同時檢測；前端獨立測溫；紅外圖像每個像素的溫度數(shù)據(jù)無損失、無壓縮實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，可供軟件實時進行點、線、面測溫。

自動跟蹤：自動跟蹤圖像內(nèi)最高溫點并實時顯示，使用鼠標(biāo)測量圖像上任意位置溫度，提取溫度并顯示，自動跟蹤預(yù)制箱內(nèi)最高溫點并實時顯示。

安全檢測：非接觸測溫，不受被測溫場干擾，無需斷電；

可靠性高、誤報率低：系統(tǒng)具備紅外熱成像及測溫雙重功能，將溫度數(shù)據(jù)與圖像信息結(jié)合進行算法分析，保證火災(zāi)信息來源的一致性，并利用彩色圖像視頻進行人工確認(rèn)。

測量范圍廣：紅外探測器配上自動巡航跟蹤系統(tǒng)，可以遠距離、多角度精確監(jiān)測多個熱源目標(biāo)。

系統(tǒng)功能：系統(tǒng)通過對變壓器、變壓器油枕、絕緣套管、互感器等電氣設(shè)備表面溫度的異常進行監(jiān)測，從而監(jiān)測到電弧、短路、燃燒、火災(zāi)等危險性。

吸氣式煙霧火災(zāi)探測系統(tǒng)由吸氣式煙霧火災(zāi)探測器、采樣管網(wǎng)、采樣點、電源模塊、聯(lián)網(wǎng)模塊、工作站（監(jiān)控分析軟件）等軟硬件設(shè)備組成。

安裝地點：主控室、繼電保護室、配電室、站用電源室、電池室、通訊室、電纜橋架等。

探測原理：吸氣式煙霧火災(zāi)探測系統(tǒng)是利用空氣采樣管將從保護區(qū)內(nèi)的空氣樣本抽入探測器進行分析，從而進行火災(zāi)預(yù)警的火災(zāi)探測報警設(shè)備系統(tǒng)。

關(guān)鍵技術(shù)：煙霧顆粒智能識別算法、高精度煙霧濃度標(biāo)定與測量方法、多級煙霧過濾、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)點：極早期、高靈敏度探測：與傳統(tǒng)點型煙霧火災(zāi)探測設(shè)備相比，吸氣式煙霧火災(zāi)探測器的探測靈敏度極高，約為傳統(tǒng)點型煙霧火災(zāi)探測器的1000倍。

誤報率低：探測器采用前向、后向、雙波長激光散射技術(shù)，并經(jīng)過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法處理，大大提高了產(chǎn)品的抗誤報能力。

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)方法只能設(shè)定固定閾值的缺點。

管線布置靈活：每臺檢測儀可設(shè)置4條采樣管線，可根據(jù)現(xiàn)場情況靈活安排管線鋪設(shè)路徑及采樣孔設(shè)置，方便設(shè)計、施工。

檢測點本質(zhì)安全、抗干擾能力強：管道與采樣點均可采用非金屬材料，可本質(zhì)安全，不受電磁干擾的影響；現(xiàn)場無電，便于維護、檢修。

線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)由：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)控分析軟件）等軟硬件設(shè)備組成。

安裝地點：戶內(nèi)變壓器、戶外變壓器、電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜豎井等。

檢測原理：基于光時域反射技術(shù)（OTDR）和光纖的后向拉曼散射溫度效應(yīng)。將檢測光纖敷設(shè)在待測試的空間中，光纖主機向檢測光纜內(nèi)發(fā)射激光束，并實時采集沿光纖反射回來的拉曼散射光，并對這些光信號進行分析處理，從而得到整條光纖上的溫度分布信息。將溫度信息與預(yù)設(shè)的報警參數(shù)值進行比較，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)、光纖拉曼光譜技術(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)、弱信號處理技術(shù)。

系統(tǒng)優(yōu)點：安全穩(wěn)定：測溫光纖本身就是傳感器，可實現(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)定、調(diào)整報警閾值；可采用定溫、差溫、差定溫等不同報警方式；報警可為點或面；

報警范圍大：單通道可達10KM；

定位精度高：測點布置密度可達米級；

報警值準(zhǔn)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)控系統(tǒng)

采用有效的探測報警手段，解決了探測和感知的問題，能夠第一時間掌握火災(zāi)的具體情況?；馂?zāi)能否得到有效的撲滅，成為消防工作的重要保障。變電站滅火系統(tǒng)分為自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)（室外）消火栓滅火系統(tǒng)、專用滅火系統(tǒng)。

這些消防滅火系統(tǒng)在真正發(fā)生火災(zāi)隱患時起著至關(guān)重要的作用，但長期以來，一直缺乏有效的狀態(tài)監(jiān)測措施，設(shè)施的開啟運行率、完好率處于較低水平。利用傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實時采集各系統(tǒng)的狀態(tài)信息，通過通訊手段傳送到消防控制室。監(jiān)控系統(tǒng)對各部分的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)各系統(tǒng)故障、報警的原因，從而提出有效的維護計劃，使各系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)，在真正需要的時候發(fā)揮系統(tǒng)的滅火功能，確保變電站處于消防安全狀態(tài)。以下是各種檢測信息的具體設(shè)置：

水壓信號

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

液位信號

在消防水池、消防水箱處安裝液位檢測傳感器；

低壓泄漏報警信號

氣體滅火系統(tǒng)、超細干粉滅火系統(tǒng)均配備低壓泄漏報警探測器，方便遠程監(jiān)控啟動狀態(tài)、欠壓狀態(tài)。

通過水壓、水位檢測傳感器，探測器實時向消防控制室發(fā)出信號，實時監(jiān)測自動噴水滅火系統(tǒng)及室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)的水壓、液位。通過低壓泄漏報警傳感器的設(shè)置，當(dāng)氣體滅火系統(tǒng)或超細干粉滅火系統(tǒng)裝置出現(xiàn)泄漏壓力值下降時，信號傳輸?shù)较揽刂剖?，系統(tǒng)發(fā)出異常報警提醒，以便管理人員及時處理。

05.變電站智慧消防視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)

《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》要求，需要火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制的消防設(shè)備的聯(lián)動觸發(fā)信號應(yīng)采用兩個獨立報警觸發(fā)設(shè)備的報警信號的“與”邏輯組合。大部分變電站為無人值守變電站，用傳統(tǒng)的技術(shù)手段很難確認(rèn)探測器報警信息是否準(zhǔn)確、是否誤報，更無法判斷滅火是否有效。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站已經(jīng)普及，在變電站智慧消防解決方案中，火災(zāi)報警后，利用視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)進行確認(rèn)成為一種有效手段。傳感器探測器報警信息與視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)進行交互，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行視頻確認(rèn)，確認(rèn)后再決定是否滅火或采取其他措施。這樣，探測報警、報警確認(rèn)、聯(lián)動滅火就可以做到萬無一失。

06.變電站智能消防系統(tǒng)的特點

1、智能感知：傳統(tǒng)感知與早期感知相結(jié)合，及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。

2、智能傳輸：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備在原有基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)信息網(wǎng)關(guān)功能，可以智能地判斷哪些數(shù)據(jù)可以輸出，哪些數(shù)據(jù)可以輸入；具備防火墻功能，可以使設(shè)備兩端的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、系統(tǒng)更加安全可靠；增加了網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋功能，使變電站智慧消防網(wǎng)絡(luò)、電力物聯(lián)網(wǎng)可以互聯(lián)互通。

3、智能分析：基于傳感設(shè)備的詳細數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、定位準(zhǔn)確的早期趨勢分析。

4、智慧消防：感知信息結(jié)合在線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以更加及時、準(zhǔn)確地確認(rèn)事故發(fā)生，使遠程監(jiān)控滅火更加有針對性、及時性和準(zhǔn)確性。

5、智能維護：系統(tǒng)設(shè)備的傳感設(shè)備、控制設(shè)備、供電設(shè)備、滅火系統(tǒng)欠壓、漏電報警等故障報警信息能第一時間及時有效地到達控制中心，便于工作人員第一時間檢查、安排維護；設(shè)備維護信息采用專門組件管理，第一時間提示維護周期，確保維護及時有效。

融入電力物聯(lián)網(wǎng)的變電站智慧消防系統(tǒng)可彌補傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)的不足，實現(xiàn)提前報警、智能分析、有效滅火、智慧維護，是電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)不可或缺的組成部分，是實施建設(shè)中國特色國際領(lǐng)先能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略的有力保障。

將傳統(tǒng)消防技術(shù)與前期感知檢測系統(tǒng)相結(jié)合，融入電力物聯(lián)網(wǎng)，使消防系統(tǒng)不再孤立，報警設(shè)備在火災(zāi)發(fā)展的各個階段都能可靠感知信息，并將感知信息傳輸?shù)狡脚_層應(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，使消防更加智能化，滅火更加可靠穩(wěn)定，融入電力物聯(lián)網(wǎng)的消防系統(tǒng)更加智能化。加入變電站智慧消防系統(tǒng)的電力物聯(lián)網(wǎng)更加全面、豐富、安全。變電站智慧消防將為打造中國特色國際領(lǐng)先能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)保駕護航。