沈显庆,朱彦磊,王昌奎

(黑龙江科技大学 电气与控制工程学院 哈尔滨 150022)

变电站智能辅助系统的分析

沈显庆,朱彦磊,王昌奎

(黑龙江科技大学 电气与控制工程学院 哈尔滨 150022)

为了更好地发挥变电站智能辅助系统的作用,笔者介绍了变电站智能辅助系统的组成和功能,以及当今电网对智能辅助系统的要求,归纳了变电站智能辅助系统建设存在的问题,展望了未来变电站智能辅助系统。

智能变电站,智能辅助系统,智能联动,无人值守

在电力系统“发电、输电、变电、配电、用电、调度”这六大主要环节中,变电站处于中心环节,起着举足轻重的作用[1-2]。然而目前变电站中“重主设备、轻辅设备”的管理模式,使得各辅助系统缺乏实时有效的监控管理手段[3],严重影响了变电站的运行效率,且不利于提高变电站自动化水平。所以在无人值守变电站的推广普及下,提升对变电站辅助系统管理水平和技术手段的要求就变得越来越迫切。

1 智能变电站辅助系统概述

智能变电站辅助系统是指在保障各子系统独自运行的前提下,对各子系统进行有机整合并对其进行底层控制的系统。它利用物联网技术和传感器,构建了一套全站公用的智能监测与辅助控制系统,并预留了新智能化系统的接入端口[4-5]。在统一管理、系统兼容、避免设备重复投入和各系统间有效协作及信息共享上,发挥优势,从而极大地降低了资源消耗,提高了系统保障能力,达到了智能化监控的目的。尤其是“四遥”功能电力设备在变电站的应用,加速了偏远地区变电站无人值守模式的转变,提高了值班人员的远程监控能力,减轻了运维人员的工作量,避免了人力资源的浪费,为变电站的建设和管理节约了成本[6]。

2 变电站智能辅助系统组成和功能

2.1 系统组成

智能辅助系统是将现有各系统进行有机整合,实行网络化连接,各子系统的信息得到集成,从而实现辅助子系统间的信息共享和信息交互,进而实现实时视频监控、远程控制、智能联动等功能[7]。它以综合服务器为核心,由视频监控系统和动环监控系统两大部分组成。其中,动环监控系统又包括门禁控制系统、消防报警系统、安全警卫系统、环境测量系统、空调控制系统、灯光控制系统等子系统[8]。系统组成结构如图1如示。

视频监控部分采用高清摄像头,布防变电站各个监控点,来远程监控断路器、隔离刀闸等现场实际状态,并将信息远程传输到综合应用服务器处理,使集控中心能及时准确地的掌控现场情况,采取相应措施[9]。

图1 系统组成结构图

门禁系统是现代化安全管理系统,可对变电站内各通道进行实时监控并对人员进出进行管理,以限制特殊区域的非法闯入,从而提高变电站运维效率[10]。

消防报警系统是为防范变电站内发生火灾而设置的,当发生火灾时它能及时探明火情并启动自动灭火装置或火灾隔离措施,并同时将信号传至监控中心,以方便有关人员组织疏散或灭火,从而将损失降到最小[11]。

安全警卫系统主要用于防范无关人员的非法侵入,保障变电站内设备和人员的安全,一旦探测到外来入侵,能及时将入侵信号上传到监控中心,并调用视频监控系统以方便工作人员及时查看并作出应对[12]。

灯光控制系统可以实现对灯具的远程遥控,能改善就地控制照明灯具的不足,且可与其他系统实现联动,扩展其他辅助系统夜间和光照不够时的不足[13]。

2.2 系统特色功能

2.2.1 设备智能巡检

智能辅助系统具有替代人员进行设备现场巡检的功能,可为无人值守变电站的建设提供技术支持。该功能可根据实际需要,设计自动巡检路线,通过站内布防的摄像机将巡视的信息传到集控中心,而无需人员亲自到场。辅助系统中还接有设备状态检测系统,可对设备实时运行参数状况进行监控,协助智能巡检功能的实现[14]。

2.2.2 高清视频和智能视频分析

智能辅助系统中采用摄像机提供的高清画面及关键信息,有助于提高智能视频分析准确性,而且基于背景建模和目标追踪技术的智能视频分析功能,可对非法侵入行为进行分析,对监视设备状态变位进行判断[15]。

2.2.3 智能报警功能

辅助系统报警子系统为每个报警对象设置了报警属性,不同报警有不同级别。而且可提供多种报警方式,如画面、语音、邮件、电话、短信等,以提醒值守人员及时处理[16]。对于较低级别的报警,只需启动画面和声音报警方式即可,对于较高级别的报警不但要启动声音和画面报警方式,还要以邮件、短信和电话的方式提醒值班人员或上一级管理人员。以期得到及时响应和处理[17]。

2.2.4 各子系统间智能联动

辅助系统整合了各子系统,可实现数据共享和子系统间的联动。系统可实时检测所有探测器的工作状态,当报警条件被触发时,能联动调用报警点摄像机,将报警点的实时信息上传至集控中心,供工作人员查看[18]。如视频监控和门禁系统的联动可实现对重要区域人员过往情况的监控,以防范重要区域的非法闯入,确保设备和人员人身安全。视频监控和火灾报警系统的联动可将报警点实时画面呈现出来,便于救援人员及时了解现场情况,提升火灾报警系统的准确性[19]。门禁和火灾系统的联动可在火灾发生时,及时对报警点的门禁进行开锁断电处理,以方便人员逃生和救援人员的进入。

3 变电站智能辅助系统的特点

3.1 系统具有高可靠性和高效性

基于保障变电站设备可靠运行而设计的智能辅助系统,在功能设计方面表现出色,易于改进和扩展。智能辅助系统对系统的运行维护有很好的保障,可长时间连续监控[20]。智能辅助系统采用容错技术,能使系统在数据丢失或损坏时继续正常运行;智能辅助系统具有多种保护措施,可在强电磁干扰等多种恶劣环境下稳定可靠工作。另外,智能辅助系统采用多种先进智能技术,可对采集的多种数据进行统一高效智能化系统分析及对它们进行自动化处理[21],有效降低人为干预所带来的错误和误差,提高系统的处理能力和准确性。同时高兼容性的接口设计能提高系统间协作效率。

3.2 系统具有视频联动机制和设备状态智能分析功能

在变电站SCADA系统调控下,通过“四遥”技术实现向智能辅助系统发送相关断路器和刀闸信息的功能。辅助系统通过视频监控功能实时监控动作设备的运行状态,可使工作人员远程做出确认与决策。视频综合监控系统的智能分析技术,可在保证切换质量的前提下,极大程度地提高倒闸效率,从而实现智能化自动控制[22]。

3.3 系统具有自动巡检功能

配置重要设备的巡检路线,将需要监控的点位纳入监控范围并自动显示图像[23],从而实现自动巡检功能。设置监控区域的触发条件及联动报警机制,有效提高了巡检效率;合理安排人员到全站重要设备处巡检,避免了人力资源的浪费。

4 目前变电站建设存在问题

在变电站建设和管理方面存在的问题,主要包含下几个方面。

1) 标准体系不统一,系统兼容性差。在变电站辅助系统中存在多厂家设备共存的情况,这些设备开发所使用的技术和标准不尽相同,存在互不兼容的问题,难以形成有效管理,造成各系统间不能相互协作,无法集成数据信息,到处存在信息孤岛,给变电站各系统间的信息共享和交互造成巨大障碍。资源不能有效整合利用,严重制约着变电站信息化建设和应用[24]。

2) 各辅助设施的控制局限性。现有各辅助子系统各自独立自成体系,各系统间缺乏联动策略和机制,系统间信息检测和控制功能脱节,在变电站运行维护方面智能化、自动化程度低。而且在监控报警方面多为人为主观判断的被动监控模式,极易产生误报、漏报情况[25]。

3) 变电站管理模式固定,经营观念落后。变电站经营管理模式存在弊端,条块分割,信息分散,没有规范的建制,导致了变电站信息化建设缺乏统一的规划和管理,机构设置和人才状况的滞后,阻碍了信息化的进程,而且领导层对信息化的理解和资本的投资存在误区,也影响了智能变电站电力信息综合一体化的发展[26]。

5 变电站智能辅助系统的未来展望

随着科技的飞速发展未来变电站中将会应用更多先进技术来满足智能化管理和运行方面的需要。

5.1 提高智能辅助系统性能

未来变电站将会整合IEC 61850标准、高清视频监控技术、智能视频识别等技术,开发变电站一体化信息平台,以实现变电站全景数据统一建模、智能控制、系统处理等高级应用功能[27]。高清视频监控技术和智能视频识别技术的应用,可对检修人员进行智能监督管理,以规范其检修安全作业操作。特别是与在线检测系统后台的整合,可有效提高巡视人员的巡视质量。而且变电站信息系统的安全防护,也将从多层次、多方位进行加强,已达到系统安全稳定的运行[28]。

5.2 智能辅助系统采用统一的信息化标准规范

统一领导,加快变电站信息化标准工作,制定统一的信息化标准规范。统一的标准化体系有利于变电站各辅助系统间的信息共享和交互式操作,便于不同厂商设备接口上的兼容,便于变电站一体化监控平台的管控。

5.3 专家系统应用

在无人值守的变电站,采集到的数据信息将全部传动到集控调度中心,如果一个监控中心监控的变电站数量比较多,就会在短时间内积累大量信息,这些信息种类繁多,眼花缭乱,往往令值守人员无所是从,这样故障告警信息就可能得不到及时处理甚至遗漏,从而埋下安全隐患。如果应用具有智能告警的专家系统来处理这些收集到的信息,将使各种告警信息得到及时处理,并保障变电站可靠运行,极大简化工作人员的工作量。

6 结 语

随着智能电网的不断建设,在变电站内实施并推广智能辅助系统,可有效降低人力资源浪费,减轻监控人员工作量,减小人为干预带来的错误。变电站智能辅助系统完美体现了智能变电站对于全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求,通过整合变电站图像、安防、环境、消防等辅助子系统,实现了系统的自动化、主动化、综合化、智能化的发展要求。同时为变电站的安全防范、智能巡检、节能减排等提供了更为全面、可靠的技术保障。

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(责任编辑 郭金光)

Analysis of substation intelligent auxiliary system

SHEN Xianqing, ZHU Yanlei, WANG Changkui

(School of Electrical and Control Engineering, Heilongjiang University of Science & Technology, Harbin 150022, China)

In order to make intelligent auxiliary system playing an important role in substations, the author introduced the composition and functions of substation intelligent auxiliary system and the requirement for the intelligent auxiliary system of power grid nowadays, summarized the problems existing in the construction of substation intelligent auxiliary system, and prospected the future substation intelligent auxiliary system.

intelligent substation; intelligent auxiliary system; intelligent linkage; unattended operation

2015-04-24。

沈显庆(1969—),男,工学博士,教授,主要研究方向为变电站智能辅助系统。

黑龙江省教育厅(12541697)

TP18

A

2095-6843(2015)05-0381-04