基于新形态下变电站智慧消防管理体系构建研究

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：随着社会经济的发展和用电负荷的增加，变电站内电力设备种类和电压等级电力火灾隐患逐渐增多，传统变电站消防管理模式已不能满足当下电网安全稳定运行的要求。基于泛在物联思想,介绍了一种全过程、全时段、全要素监控和精细化、规范化管理的智慧消防管理体系。

关键词：变电站；消防安全；泛在物联；智慧管理

0引言

       随着市场经济和科学技术的发展，社会对电的依赖性更强，要求供电可靠性更高，电网接入设备类型和数量越来越多，结构越来越复杂，电网形态发生变化，电网安全运行压力加大。变电站作为电力系统的重要组成部分，存在大量电缆、变压器、电容器等高低压电力设备，在严重过热和故障情况下易引发火灾，对该区域生产生活和职工安全造成重大影响。变电站消防管理工作，作为变电站全寿命周期内安全管理的关键组成部分，对电网安全稳定运行具有重要意义，关乎人民生命安危与国有资产安全。

       2019年国家电网公司提出了构建坚强智能电网和泛在电力物联网的建设目标，其中泛在电力物联网对内是管理质效提升，对外是管理融通发展，为解决变电站消防安全问题提供了新的指导，为电网运行管理更精益、服务开辟了一条新路。即在现有基础上运用现代信息技术和先进通信技术，构建新型的变电站消防管理体系。

1智慧消防管理体系内涵

        变电站智慧消防管理体系以现代通信技术、现代监测技术和大数据处理技术为支撑，进行消防“全过程、全时段、全要素"监控，理顺消防管理工作流程，建立变电站消防制度体系、预警体系和考评体系，实现变电站消防“精细化"“规范化"管理、提升电网安全运行水平、完善电网运行风险管控机制、助推“三型两网"建设的目标。

1.1标准化变电站消防制度体系

       依托“新型变电站智慧消防系统"，建立将变电站站区分区域、分等级的消防管理模式，制定消防应急预案和消防事件处置措施。同时，优化再造消防管理工作流程，建立行之有效的流程管理机制，并以标准制度形式将消防管理流程、制度机制和管理模式固化，使变电站消防管理工作标准化、规范化，有据可依、有制可行，提升变电站消防管理水平。

1.2智能化变电站消防预警体系

       构建“新型变电站智慧消防系统"，依托人工智能、3D建模、数字VR等先进技术，监测整站的消防安全情况。多维度分析已发生的故障报警，形成变电站消防数据库；评估和预测变电站各类设备设施的潜在火灾风险，建立风险等级评估预警体系，提高火灾报警和应急处理速度；合理规划变电站巡检人员的工作路径和巡检日期，关注高火灾风险区域，保证消防巡视*、无漏洞。

1.3精细化变电站消防考评体系

       制定消防考评奖惩制度，奖惩标准明确、具体、可量化。建立安全教育培训体系，包含依托大数据处理技术的培训需求挖掘与课程开发机制、安全教育培训硬件设施和软件技术保障、“一把手"的讲师梯队、培训效果评价与改进机制等。通过考评奖惩和安全培训，压实安全责任，贯彻安全理念。变电站智慧消防管理体系构成要素（见图1）。

图1 变电站智慧消防管理体系构成

2 智慧消防管理体系实施方法

       变电站消防建设任务以人防，以技防为重，以物防为保障，运用先进技术和管理方法，实现变电站消防工作管理流程、管理机制和管理制度体系的建设与完善。

2.1 建立分级分区管理模式

       更新消防管理模式，采用风险结构分解法，将变电站站区的消防风险划分为三个层次（见图2）。针对每个层次，详细阐述消防管理的具体内容和工作要求，制定消防应急预案和消防事件处置措施，安排消防管理操作内容。使消防管理工作体系完整、层析清晰、落到实处。

图2变电站消防风险层次表

2.2 深化消防指标同业对标

       同业对标工作力求实效，采用“与比"和“与自身比"两个维度。根据消防安全规范化管理要求和变电站消防特点，设置对标指标，使对标指标能够真实反映消防安全管理水平和实际情况。根据消防同业对标指标，以季度为考核周期开展综合评价。（1）各地市供电公司安全消防团队自我评价，按照指标设定的考核标准从基础做起，建立和完善各种消防安全资料台账，随时发现问题要随时纠正，各团队开展工作“回头看"，查找存在问题和不足，组织全体消防团员进行讨论，撰写工作情况评价报告书和指标完成表。（2）省公司成立专家组开展专业评价，定期检查和指导，对各消防团队进行集中评价、考核打分，并统一汇总和系统分析现存问题，落实安全责任，安排各责任部门限期整改。（3）各消防安全团队依据同业对标结果，深入、客观地分析问题，查找差距，制定具体有效的改进措施，不断完善消防管理工作。根据各团队的综合评价及情况，执行消防考评与奖惩制度。

2.3 创建新型智慧消防系统

       国家电网公司推进“三型两网"建设过程中涉及的现代信息技术和先进通信技术，在项目实施过程中得到充分运用，专业人才梯队提供智囊支撑，实现技术前言对接。构建“新型变电站智慧消防系统"，包含物联网消防远程监控系统、3D可视化仿真模拟系统、虚拟现实VR安全教育培训系统等。以变电站基础数据收集为开端，以数据运算处理为手段，对接“互联网+"构建远程监控系统，随时随地可以根据工作需要对变电站内设备运行情况进行监测，及时排查设备故障隐患，做到问题早发现、早处理，避免问题扩大造成不必要的财产损失。依托“新型变电站智慧消防系统"先进技术，对接“虚拟VR"构建模拟培训系统，通过3D建模技术搭建变电站全场域模型库，方便工作人员进行消防灭火在线演练。

3 实施效果

3.1 提升传统变电站消防管理，为物联网建设贡献力量

       从消防终端及其布置方案的实际出发，对每一种消防终端形式和布置方案在消防管理方面进行系统性区分，根据不同区域、不同风险点消防特性，采用不同形式智能终端，通过区分状态监测、信息传感、数据分析、处理控制、数据传输等方面的差异，在不同的火灾风险等级区域对不同的消防智能终端进行区别，形成具有针对不同消防终端和不同终端布置形式的消防管理方案，并在信息反馈情况、消防事中控制以及消防后处理内容，方面进行消防控制作业内容的细化工作，以增强消防管理的适用性。

       依托管理平台建设，进一步梳理、优化消防管理流程，并通过电子化平台方式固化，确保管理人员按照要求执行，形成记录可查、流程明晰的管理机制，压实管理责任。管理流程优化主要体现在全过程管理，相对以往管理模式，区别在于消防管理环节前移。（1）变电站初步设计阶段，要求在管理平台输入工程名称，明确负责人员，同时参与消防设计方案讨论。（2）变电站设备联络会上，管理人员应该对消防设备提出具体要求，尤其是结合平台大数据分析情况，针对容易发生故障设备、容易发生问题厂家提出明确要求，把好消防设备质量关。同时，明确对消防设备的总体要求，如消防设备粘贴二维码等，管理人员在此阶段将设备厂家名称录入平台。（3）施工过程中，根据设计情况适时组织变电站消防审查，同步将审查意见、终确认方案上传至平台。（4）验收阶段，组织施工方进行设备台账录入工作，采用二维码扫描电子化入库方式，避免人为错误产生。通过以上方式，将方案、设备台账全过程资料落实责任到人，有利于提高管理效率，做到台账、设备一一对应。验收结束后，由管理人员制定详细管理计划。应用新型智慧消防系统后，变电站内消防设施形成的物联网和集中控制系统架构（见图3）。

图3 变电站消防设施集中控制系统架构图

       通过管理模式变革和新技术变革，优化消防安全管理，提升变电站内消防管理的水平。打破传统变电站管理体系不完善、消防基础设施落后、火灾事故处理时间长等问题。

       通过构建“三全两化"新型变电站消防管控平台，构建变电站消防数据库、预警应急体系，开展智慧防控、处理，实现火灾防控的自动化管理、灭火救援的智能化管理，提高变电站消防预警反应能力和火灾应急处理速度，完善电网运行风险管控机制，进而达到降低变电站火灾危害影响程度和提升电网安全运行水平的目标。

       通过搭建工程数据平台，实现工程GIS和BIM场景可视化展示、数据分类结构查阅、三维场景漫游、三维测距、三维剖切、工程信息查询、工程过程详情查询、GIS查询、模型属性参数查询等功能。根据后期发展需要，预留移动端接入的功能。实现“设计-基建-运维一体化"的全寿命周期联动配合。为设计、建设及运行等各方面的数据共享和集成，提供存储、展示和交互的平台，实现电网信息的立体式集成、监测和分析（见图4）。

图4 变电站智慧消防管理体系实施效果

4安科瑞智慧消防平台介绍

4.1平台结构

4.2平台主要功能介绍

4.2.1首页

用户登录成功之后进入首页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。

4.2平台主要功能介绍

4.2.1首页

用户登录成功之后进入首页，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。

     消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，保障消防安全。       防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、短信报警、报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。       消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。       防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道的畅通等，保障安全的生活、工作环境。

       应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。

       视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的有机结合，实现了报警点和监控点的联动。

       消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。

4.2.3隐患管理 

      隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。

4.2.4能耗分析

       能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗。

4.2.5手机APP 

      APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。

4.3配置4.3.1平台服务器：建议按照我方配置购买，或者客户自己租用阿里云资源

硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）

4.3.2系统现场硬件配置清单：

注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大

4.4产品介绍

电气火灾监控探测器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：上传间隔一分钟，小于30M/月；上传间隔二分钟，小于15M/月；上传间隔五分钟，小于10M/月 

5结束语

电网运行新常态下，设计可操作的变电站消防方案、优化变电站消防管理体系，可以显著提升变电站消防管理水平，成为解决当前变电站消防管理混乱现状的必由之路。

参考文献[1]轩莹莹，刘璇，程楠，王朔.新形态下变电站智慧消防管理体系构建研究[2]詹应云.220kV及以下变电站运行维护的风险分析及控制策略［J］.河南科技,2017(17):136-137．[3]安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平台2020版[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版 

作者简介：简婷.女.现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防平台的设计与应用。