变电站智能辅助综合监控平台在智能变电站中的应用

2014-07-02赵东华

山西电力 2014年5期

关键词：子系统变电站监控

赵东华

（国网太原供电公司，山西太原030012）

变电站智能辅助综合监控平台在智能变电站中的应用

赵东华

（国网太原供电公司，山西太原030012）

为了进一步提高智能变电站的系统安防水平和可靠协作完成工作的能力，增强各个技术系统之间的优化配置，最大限度提高智能变电站运行的可靠性和准确性，研发并应用了变电站智能辅助综合监控系统，实现远程现场图像控制切换、环境测控、视频监视、系统互操作等系统的互联互通，打破了信息孤岛，建立了在智能变电站辅助系统查询数据的新模式，提高了工作效率，有效缩短了故障处理时间。

智能电网；智能变电站；系统站群；联动控制

0 引言

近年来，智能变电站已逐步投入正常运行，站内安全设施和治安管理日益受到重视，从而对电力公司安全技术防范的要求也越来越高。由于受变电站传统管理模式的影响，各系统间信息不能共享，成为了安全范围的信息孤岛，缺乏纵向的有效监控。不同的专业，配置不同的监控设备，对同一技术事件重复处理，造成人力、设备的严重浪费。

变电站智能辅助综合监控系统将变电站现有的各类设备监控系统以及安全防范系统进行归类整合，实行集成联网、集中监控、统一调度，达到在同一平台上实现安防、消防、环境、视频、门禁、照明、SF6、排涝子系统集中控制的目标，建立智能变电站辅助系统综合监控平台，实现资源共享以及优化配置，节约了人力、财力、物力资源，极大降低了劳动成本，提高了员工的工作效率。

1 运行现状

以山西省电力公司晋中供电公司北田220 kV变电站为例，该站内监控区域的电子围栏、消防、环境、门禁、视频图像以及照明等以独立运行的方式工作。

由于各系统繁多，系统硬件类型和种类也不相同且点多面广，采集同一数据，采用了生产、营销、调度等多套子系统，造成了人力资源和设备的浪费，限制了各类终端设备的协同工作的发挥，影响了各系统工作效率。

该站的弱电系统的管理工作各自为政，对维护人员的职责界定不清晰，处于分散管理状态，使得维管困难，费时费力效率低，综合防范的能力差，造成缺少对事前预防、事中跟踪、事后分析的工作预案。缺乏必要的监督和考核手段，对系统维护和值守人员不能统一指挥和调度，使得变电站的安保工作无法实现精确化管理与智能化转型的要求。

站内的防范报警信息处于多头管理状态，报警界面模糊，缺少流程管理，巡查无计划性以及无专人统一监控等现状，造成问题和隐患不能及时处置和追责，使得无法实现闭环管理站内的弱电系统。

2 系统平台构成

2.1 系统站群构成

变电站组织架构是由省电力公司管理下属各地区供电公司及超高压公司、各地区供电公司管理直属部门和县支公司的35/110/220 kV等级变电站、超高压公司管理全省500 kV及以上等级变电站，根据山西省电力公司的组织架构，变电站综合监控系统可按省级主站、地区级主站、站端系统三级构建。其中，根据构建的进度和规划，一般地区级先行建制，然后择机构建和接入省级平台。习惯上，省级主站和地区级主站，都称为主站，可以分为省级主站、地级主站、特高压主站、县局主站或者操作队主站。

按照设计方案要求，在北田220 kV变电站设立智能辅助系统主站作为晋中地区的监控主站（地级主站），又分为主站服务端、主站客户端、主控工作站和分控工作站，主站之间可以视情况实现多级级联。

主站以下的分站作为一个站端层的接入个体，通过以太网与站外其他位置进行数据交换和传输。实现在同系统平台下，分站的容量可以达到数千量级，使用电力数据专用的以太网传输主站与分站的数据。根据不同的区域，省地之间、分站内外的每个独立网络为了数据安全考虑，都会构建符合需求的防火墙，辅以网管策略，实现对网络的带宽分配、安全管理和网络配置等（见图1）。

图1 智能辅助系统主站

2.2 系统结构

根据智能变电站的建设要求和现场的实际情况，为智能变电站辅助系统设计了4个层次，分别是源数据采集层、数据持久层、业务逻辑层、表示层。

2.2.1 源数据采集层

为不同的前端设备、存储设备、服务器设备等物理介质提供相应设备接入的统一接口，使上层用户能够透明地访问各种类型的设备，忽略底层的复杂物理特性，为系统整体管理、配置、检索所有的设备提供统一标准。

2.2.2 数据持久层

数据持久层负责平台系统的数据汇聚、管理，包括业务数据、视频数据这两大类型的数据存储，可为上层应用提供高效、统一、便捷的数据访问接口。

2.2.3 业务逻辑层

该层包括短信网关、视频分发服务器、通信服务器、接口服务器等。它们提供平台所有的业务服务功能模块。这些模块包括：告警服务、告警联动、设备控制信息管理、视频浏览监控、录像存储回访、用户权限管理、电子地图信息管理等。所有的业务功能模块构成系统的核心处理部分，为上层行业用户提供通用的可扩展的服务接口。

2.2.4 表示层

是平台与用户交互的接口。包括报表审计、权限管理、系统管理、视频的实时图像、电视墙显示、远程访问、电话短信通知等。该层为用户建立提供主管能动的控制接口，实现不同行业用户的个性化服务。监控中心实现对各种类型的前端设备的控制、管理、资源的远程访问，建立统一的应急指挥系统。

2.3 网络拓扑结构

为满足北田220 kV变电站集中安全监控要求，同时降低系统的复杂度和部署成本，系统平台采用本地网集中监控的方式。监控系统由监控现场、传输网络及监控中心组成，监控站内的消防、视频、门禁管理、电子围栏及环境信息，将监控信息传送至监控中心，管理人员、监控人员、安保人员、维护人员使用远程方式根据权限访问、操作、管理该站的辅助系统，实现指挥中心的集中统一管理。

3 系统实施

晋中电力公司北田220 kV变电站作为山西省电力公司首批变电站智能化改造试点，成为晋中首座实现辅助系统智能集中控制的变电站。该系统为两层三处接入，分为主站和分站两层，市调度中心、操作队和分站均具备管其后，220 kV昔阳变电站是该工区操作队驻地，因此作为系统的服务端，市调控中心和北田采用远程浏览方式，进行分权管理。

针对晋中北田220 kV变电站实际情况，按照整合利旧的原则，智能化辅助系统监控平台（以下简称平台）将该站的安防、消防、环境、视频、门禁、照明、SF6、排涝子系统实现智能集中控制，采用组态开发模式，具有统一界面，具备子系统内和跨子系统的告警布撤防预案、告警联动预案。

3.1 设备监控系统

设备监控系统是监控智能变电站运行设备的重要管控体系。它是由变电站环境监测子系统、照明子系统、SF6检测子系统、排涝子等系统构成，在智能变电站的运行中起着保护设备以及预防设备故障的作用，使操作队人员及时掌握变电站设备存在的问题和隐患，主动采取防范措施。

对于环境监测方面，变电站环境监测子系统，是在站内原使用的壁挂式普通温湿度探测器的基础上，新增主控室、继电保护室、35 kV高压室，2个蓄电池室新增安装温湿度传感器，实现实时采集变电站的温湿度，提高了对温湿度的监控力度。当温湿度超过标准值时，系统会自动报警提示，起到防范设备运行温度过高，导致设备损坏的事故。此外，在照明子系统中增加灯光控制功能，实现平台控制操作，增加随摄像头追踪开启的功能，当发生非法入侵、火灾报警、变电站事故跳闸等事件时，摄像头根据事件进行转动、对焦启动平台联动机制，开启相应的照明灯。当夜间需要进行远程视频巡视时，灯光应根据摄像头巡视路径相应开启和关闭。

对于该站终端GIS设备，SF6监测子系统加装分布式的气体监测装置，接入平台实现实时监测，自动完成预定区域的空气中的SF6、O2等气体的浓度检测，在超过预定指标的情况下，启动风机等装置，进行排风换气等补救措施。

排涝子系统是在站内加装液体位置探测传感器，接入平台实现实时监测，当发生浸水事故时，平台向排水泵控制箱发出启动指令，远程开启排水泵。若当主水泵出现故障，导致水位上升至某一高度时，实现与视频监控系统联动，自动调用摄像机转到相应预置位，同时并启动备用水泵。在35 kV高压室和1/2号蓄电池室增加风机控制系统并加装除湿机控制系统；主控室和继电保护室增加空调控制；接入平台，实现远程控制。

3.2 安全防范系统

安全防范系统是确保智能变电站安全运行的重要手段。它包括防盗子系统、视频监控子系统、消防子系统等，在原有系统的基础上更加实时地、全面地掌握变电站运行动态，及时消除隐患、处理缺陷，使操作队人员安全管理工作更加直观、便捷、高效。

为了保证主控室的安全运行，防盗子系统增加主控室内红外传感器，用于非法入侵防范和鉴别，建立红外双鉴、移动侦测以及视音频等配套措施全方位的监控变电站。将原有北田站未接入任何系统的主控室室外红外对射和电子围栏，通过环境转接单元，实现告警信号系统共享后接入平台。

在北田站主控楼东门新增门禁监控系统，由平台统一监控控制，实现变电站开关门的记录采集、进入的合法性检测、远程对门进行开合控制和异常情况（门超时未关、暴力破门等管理），用以考勤管理和安全防范。

视频监控子系统将站内原使用的监控设备通过1台DVR接入视频监控系统；增加带环通DVR，将原信号分给原有DVR和新增的1台DVR；通过485线分配器实施双DVR云台控制；通过增加1台硬盘录像机和485分配器，实现视频信号和控制系统的接入；室外增加1个高速球，监控南侧各门口人员出入情况。

为了增加变电站发生火灾等突发事件的应急措施，在北田站内消防系统主机及探头上增加通讯板，接入平台协议为实现变电站辖区内的火灾隐患预防以及发生灾害时的应对措施，加装电缆接头测温分布式检测装置，实现缆线资源的老化和异常检测，配合平台远动和自动化联网装置，实现火灾发生后的第一时间隔离，降低影响。

220 kV北田变电站通过该平台的设备监控系统实现操作队员工实时采集变电站环境、照明、SF6以及排涝设备的各类运行设备的实时数据，以便根据数据分析设备运行情况；通过平台的安全防范系统为变电站操作人员提供防盗子系统、视频监控子系统、消防子系统的实时运行状况，以便相关人员及时决策处理方案。

夜视自动跟踪摄像机的应用，实现视频系统具备影像的同步采集、传输和录制功能，同时为各种告警或者故障提供的视频追踪功能以满足取证需要。实现设备故障出现早期现场警报，并具备语音提示及时通知危险地点内人员疏散，保护运行设备。

实现了分站、操作队、集控中心、主站分布部署和多级服务级联，以及按照预案切换自动和手工见识的策略，为无人值守变电站的安全运行，打下了良好的安防基础（见图2）。

4 结论

晋中供电公司220 kV北田变电站智能辅助综合监控系统的运行，使得主站操作人员只需按流程操作，便可接收所有纳入本系统平台的报警信息，及时处理前端的多方位的安全告警事件。通过该系统的应用，变电站的设备安全运行事件由原来的13 340 h提升至21 956 h，设备安全运行率提升了61%，变电站主设备年故障次数由20次降至7次，故障率降低了64.6%；站内GIS设备的检修次数由以前的每季度1至2次，降至每年1次，且缩小了故障偏差范围，大大提升了设备的运行效率。通过防盗、视频等子系统的接入，大大提高了变电站的安全运行水平，极大提升了该站应对火灾等突发事件的应急能力。真正实现监控人员能“看”，即能切换到任何一个现场图像；能“控”，即可以远程控制现场的门锁、视频、防范状态；能“查”，即设备、人员、环境、进行实时查询。该系统采用的先进的网络技术、自动控制技术、新型传感技术、视频压缩与传输技术等设计，为探索安全集中化监控管理变电站的新模式打下基础。

The App lication of Intelligent Auxiliary M onitoring Platform in Intelligent Substation

ZHAO Dong-hua
（State Grid Taiyuan Power Supply Com pany，Taiyuan，Shanxi 030012，China）

In order to further improve the security leveland cooperative reliability of intelligentsubstation，to enhance the optimal allocation between each system，intelligent auxiliary monitoring system was developed and applied，which realized remote image conversing control，environmentmonitoring，videomonitoring，and the system interconnection.The information isolated island was thus overcome and a newmodel is built for data to be searched with intelligentsubstation auxiliary system,which improvesworking efficiency，and shortens time for fault treatment.

SmartGrid；intelligentsubstation；station group；coordinated control