無人值班變電站消防系統新技術研究

摘要：伴隨著電力系統的持續發展，在建設大量無人值班變電站與將其投入應用的同時，需要不斷加強對消防系統巡防的研究，其目的在于提升無人值班變電站消防安全水平，使電力系統持續處于穩定的運行狀態。本文通過對現有消防系統運行的分析，結合存在的問題，提出無人值班變電站消防系統新方案，以期為相關人員提供參考與借鑒。

關鍵詞：無人值班變電站；消防系統；消防安全；新方案

引言

近年來，在電力供應網絡中，無人值班變電站的占比持續增加。在無人值班的情況下，一旦變電站發生火災，若無法及時發現或進行撲救，不僅會威脅變電站的安全，還會影響電力的正常供應。因此，加強對無人值班變電站消防系統的研究十分必要。既要增強系統的適應性，還要確保在火災發生時，該系統能快速響應，從而通過加強對火勢的控制，提升變電站消防安全系數，避免電力中斷時間過長，維持社會生產生活的正常用電。

一、現有無人值班變電站消防系統分析

（一）現有消防系統類型

1.火災自動報警系統

觸發裝置、火災報警裝置、聯動輸出裝置以及其他輔助功能裝置屬于火災自動報警系統的基礎組成部分。在火災早期，火災探測器將燃燒過程中的煙氣信息、火焰信息、熱量信息等物理量信息通過電信號傳送，并由消防控制器接收，以聲音或光線的形式向各樓層發出信號，保證人員快速疏散。按照組成部分和消防功能方面的差異進行細分，火災自動報警系統主要包括以下幾種，即火災探測報警系統、消防聯動控制系統、可燃氣體探測報警系統及電氣火災監控子系統等。以火災探測報警系統為例，其涵蓋了火災探測器和手動火災報警按鈕，一旦發生火災，火災報警信號可由自動或者手動方式產生。

2.滅火系統

（1）氣體滅火系統。根據氣體滅火系統所使用的氣體以及采取的滅火方式，可以將其分為兩種類型，即全淹沒和局部應用。全淹沒系統在應用時，需要保證保護區域滅火劑充足，因此其在大面積火災中比較適用；對于小范圍的火災，在滅火時采用局部應用系統，能促進滅火效率的提升。

（2）干粉滅火系統。在撲救液體火災或者氣體火災時，可以運用干粉滅火系統，此系統在電氣火災撲救方面有著良好的適應性。系統包括干粉滅火器、管路以及噴嘴等，能在抑制燃燒反應時，通過噴灑干粉的方式，進一步達到滅火的目的。

（3）自動噴水滅火系統。在各種場所的火災撲救工作中，自動噴水滅火系統的應用最為廣泛，主要包括雨淋系統、干式系統和水幕系統等，噴頭的應用類型各不相同且有著不一樣的安裝方式。通過對火災信號的探測，在噴水滅火裝置自動啟動后，能使撲救工作的開展更加高效且安全[1]。

（4）消防水炮系統。該類消防滅火設備的運作效率較高，在保護區域內部，可通過旋轉和移動的方式覆蓋每個角落。在識別火災信號時，可運用紅外探測裝置，通過跟蹤的方式進一步噴射水流。

（二）存在的問題

在火災探測方面，變電站消防系統的運行精度不夠高，并存在誤報率高的問題。變電站的內部構造相對來說比較復雜，在面對復雜的環境條件時，傳統探測設備在探知設備內部火情時，由于結果缺乏有效性，從而頻繁發生誤報和漏報現象。消防系統的集成化程度并不高，在開展管理工作時難度較大。這是由于其內部設置的設備種類相對較多，在整個防護區域中難以實現對火災的統一管控，并缺少自主滅火功能，不利于管理效率的提升。

二、無人值班變電站消防系統新方案

（一）新型火災探測技術

1.智能復合型火災探測器

（1）煙溫復合探測器。就光電感煙探測器而言，此類點型探測器的電子元件主要包括光電發射接收管和一些電阻、電容、三極管等，在消防開發和推廣使用方面為主流產品。在火災發生初期階段，光電感應探測器利用了煙霧的特性，既可以促使光的傳輸特性改變，也能基于該原理對火災進行探測，在確定光改變時，從而進行檢測報警。電子器件和紅外對管屬于光電式感煙探測器的重要組成部分，紅外發射管屬于主要的發光器件，紅外接收器是一種新型的光接收裝置，能在外部環境中引入煙氣粒子，從而實現光學檢測；基于不斷監測，對結果做出相應的判斷，確保報警信號及時發送。一旦發生火災，煙霧顆粒伴隨著氣流涌入探測器的暗室中，隨著散射作用的發揮，經過散射后的光被受光元件接收，隨著濃度的增加，強度也會變大，從而在轉換光煙霧濃度信號時，以電信號的形式傳送，并經過探測器來監測，結合其實際狀態發出警報或者正常信號[2]。

就感溫探測器而言，通過熱敏元件的運用，借助其對溫度的敏感度，從而對外界溫度產生的變化進行探知，并對火場進行有效檢測。一旦起火，如果外部有足夠的可燃物，物體就會處于完全燃燒狀態，同時還會散發出大量熱量，讓周圍迅速升溫。通過電路設計，利用溫度傳感器改變熱敏電阻的變化，主要為電信號的改變，以保證其在強化監控與處理過程中，可以清楚地判定火災信息是否被發送給控制器。

（2）圖像型火災探測器。

圖像型火災探測器的應用能夠滿足無人值班變電站消防工作的特殊需求，在復雜環境條件下準確判斷火情，并提供網絡視頻、開關量等3種報警方式。采用可視化成像與智能解析控制相結合的方式，將實際火焰與多種干擾源相融合，通過計算機視覺系統對其進行精確識別，實現對各種光源、太陽輻射等干擾源的精確識別。

圖像型火災探測器的探測能力超強，所涉及的距離相對較遠，適用于無人值班變電站的室外或者室內的高大空間，它的實際探測靈敏度比國際標準高出05倍以上，可調節響應速度，調節范圍為6秒—20秒。該探測器環境適應性強，報警輸出方式豐富，涵蓋模擬視頻、數字網絡視頻、開關量等，使其在接入各種報警體系時更加方便。此應用以可視化功能優勢，在促進工作效率提升的同時，保障了無人值班變電站的安全性。圖1為一種圖像型火災探測器的火焰識別方法與流程。

2.分布式光纖溫度傳感器

分布式光纖溫度傳感器通過對光、機、電、計算機、弱信號檢測的集成，在火災報警、過程監控和故障診斷等方面有著廣泛的應用。該系統包括主機、傳感光纜和其他配置，該類高新技術能對溫度場的形成進行實時監控，結合光纖在時間域內的反射特性，并考慮散射溫度影響。光纖的長度往往在幾公里到幾十公里之間，既可以充當傳輸介質，又可以充當感知載體。因此，將其安裝于無人值守的變電站防火系統中，可依據所在空間的溫度變化，采用全光纖對其進行連續檢測，確保實際位置的精確度。與光纖中的溫度變化相結合，對周圍環境中的氣體、液體等進行相應探測[3]，見圖1。

光纖一般不帶電，有著良好的抗射頻和抗電磁干擾能力。基于防燃、防爆、抗腐蝕、耐高溫等優勢，借助強電磁場，不僅可以發揮耐電離輻射的作用，還能在有害環境中保持安全運行狀態。分布式光纖溫度傳感器系統具備多方面的功能，如自標定、自校準和自檢等。此外，它通常由計算機進行操作和控制，通過計算機預先將報警區域、光纖配置圖等輸入進去，采用自動或人工的方法，實時地對多個方面的信息進行顯示、打印和存儲，如報警區域、故障性質、溫度傳播方向和受溫區域、升溫速率和溫度分布等。通過與自動控制及遙控系統相結合，維持系統的順利運行，掌握火災的全面信息。

（二）高效滅火系統

1.全氟己酮滅火系統

該類滅火設備屬于預制類型，采用了全淹沒的方式進行滅火，具有獨立成套、可移動的特性。全氟己酮滅火系統不僅具有靈活性和便利性，還能夠保證外形美觀，減少滅火劑輸送管道的壓力損失，促進滅火效率提升。在預先組合滅火劑瓶組、噴嘴和信號反饋部件時，能夠形成成套的滅火裝置。在20℃的溫度下，其儲存壓力和操作壓力分別為25MPa和32MPa。本系統通過與消防控制中心相連，利用消防報警和滅火控制器來實現自動滅火。全氟己酮具有無色、無味、無毒的特點，該類氣體在釋放后能迅速蒸發，進一步變成惰性氣體，有利于抑制火災。通過對火災鏈式反應的抑制，將火災的傳播阻斷后，可以有效減小火勢。全氟己酮在蒸發后變成惰性氣體，促使火災現場氧濃度降低，從而有效阻止了進一步燃燒，以減少火災造成的損失。

2.智能水噴霧滅火系統

噴射水霧，發揮表面冷卻、窒息、乳化和稀釋等作用，能有效控制火勢，達到滅火的目的。大面積的水霧滴加大汽化吸熱量，能迅速降低燃燒物質表面的溫度，從而達到阻斷熱分解的目的。在受熱后，水霧汽化形成水蒸氣，體積達到原液態水體積的1680倍，從而避免周圍空氣中含氧量過多。借助水霧滴的高壓沖擊，通過攪拌液體表層，形成乳化層。乳化層不易燃燒，能使燃燒中斷。

（三）遠程監控與智能控制系統

1.消防系統遠程監控平臺

消防系統遠程監控平臺利用了多種先進信息技術，如云計算技術、物聯網技術、大數據技術等，能針對無人變電站中的設施設備以及重點場所，做到遠程實時監控。該類智能化系統的運用，使消防信息的收集、處理和分析更有效，從而及時對火災情況做出合理預防，保障救援工作的展開更加順利。消防系統遠程監控平臺主要包括監控中心、通信網絡、監控點等多個組成部分。監控中心屬于系統的核心，對各個監控點的信息進行收集、處理和分析，并向監控點發送指令，達到遠程控制的目的。通信網絡將監控中心與監控點連接，確保消防信息傳輸的高效性與準確性，從而獲得實時的信息支持。監控點涵蓋各類消防設施、消防設備以及重點場所，通過對各類信息的監測與采集，快速地上傳至監控中心，保障火災預警的及時性，為發揮無人值班變電站消防系統決策功能提供科學參考依據。圖2為智慧城市物聯網消防遠程監控系統[4]。

2.智能控制算法

（1）模糊邏輯算法。通過模擬人類的模糊思維方式，將輸入的精確數值轉換成模糊量，按照預先設定的模糊規則，在做好基礎推理的同時，轉換最終的推理結果，從而實現精確的控制輸出。例如，由于受到環境因素的干擾，當煙霧探測器出現輕微波動時，可以借助模糊邏輯算法對其他參數如濕度、溫度等作出綜合考慮。結合火災的可能性做出更準確判斷，避免出現誤報警或漏報警問題；結合不同的模糊狀態，采取更為合適的滅火措施。

（2）神經網絡算法。通過對生物神經網絡結構和功能的模仿，該類計算模型涵蓋多個神經元，可以通過對大量火災數據的學習，如模擬火災實驗數據、歷史火災數據等，完成對輸入和輸出之間復雜關系的建立。其中，輸入的內容包括火災探測器數據、環境數據等，輸出的內容包括滅火決策、設備控制指令等。例如，采用反向傳播算法，對神經元之間的連接權重新作出合理調整，結合新輸入的數據，便于神經網絡做出準確預測，從而確保決策的有效性。無人值班變電站借助神經網絡算法的學習功能，可以在不同的電氣設備布局和運行工況條件下，掌握火災的發展模式。一旦發生火災，可以將當前的火災探測數據與環境數據作為參照，由神經網絡對火災發展趨勢做出相應的預測，明確火災蔓延方向和速度，以便提前做出決策，從而有效調整滅火策略。

（3）專家系統算法。在知識庫中存儲消防領域專家的知識和經驗，并確保該內容以規則的形式存在。例如，當電器設備溫度較高且超過某一閾值時，伴隨著持續上升的煙霧濃度，初步判斷為有可能屬于電氣火災，得出采用氣體滅火系統這一策略。此外，隨著新火災數據的輸入，根據知識庫中的規則，由推理機進行推理，便于得出滅火決策和控制指令。在無人值班變電站消防系統中，經過專家系統算法，充分利用消防專家對變電站電氣設備火災特點的了解，如結合不同類型的電氣設備，如開關柜、變壓器等，分析可能發生的火災并掌握具體類型，如短路火災、油浸式火災等。在專家系統做出相應的判斷時，基于準確的結果指導滅火方式的選擇，確保設備操作程序更具針對性。

結語

本文主要探究無人值班變電站消防系統新方案，通過對新型火災探測技術的分析，借助高效滅火系統，加強對遠程監控與智能控制系統的運用，以促進無人值班變電站消防安全水平的提升。隨著技術的創新與進步以及消防系統與變電站其他智能化系統的持續融合，進一步優化并完善消防系統新方案，使其能與電力系統的發展需求相適應。

參考文獻

[1]白占勇，連曉飛.現場施工管理規劃在建筑工程中的應用核心探尋[J].磚瓦世界.2021，（10）.122，124.

[2]杜紅兵.試析建筑工程管理中現場施工管理的運用[J].建材與裝飾.2018，（24）.188.

[3]曾和平.基于物互聯技術的智慧消防在高鐵站段管理中的應用探索[J].今日消防，2023，8（8）：9-12.

[4]丁海波.高層建筑消防監督管理模式創新研究[J].今日消防，2023，8（1）：64-66.

作者簡介：吳翔（1976— ），男，漢族，江西九江人，本科，研究方向：電力。