關于變電站綜合預警防護監視終端實施的研究與應用

【摘要】變電站綜合預警防護監視終端，該終端使用CAN，總線通信協議，采用分布式數據采集方式和開放式結構，是一種全新的數字化終端。重點論述了該終端的工作原理、系統實現目標以及系統功能實現。

【關鍵詞】預警防護監視終端；實時數據；預警報警

【中圖分類號】TM63 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0060-01

1、終端概述

變電站安全預警防護終端是變電站安全運行自動化系統的重要組成部分，目前比較先進的是完全采用數字化信息采集，可靠性、抗干擾能力強，可以實時監視變電站的安全運行及環境狀況，對變電站各種設備的運行狀態及影響變電站安全運行的因素實現在線監測。有異常情況發生時，預警終端采集到實時信息并記錄，然后進行分析和處理。若確認為報警信號，以聲光方式報警，并將異常信息通過網絡遠程傳輸到值班室，使異常問題盡快得到解決，保證變電站安全運行。

2、工作原理

預警終端主要是通過數據采集設備的溫度探測器、煙霧探測器、生物探測器等從現場實時檢測信號，由預警終端主機記錄、分析，并通過指示燈和顯示屏循環顯示。當檢測到的實時信號經過分析比較，確認為異常時，通過通信網絡遠程傳輸到值班工作站，使異常問題盡快得到解決。另外，本系統有圖像監控功能，不僅可以實現聲光報警，還可以通過現場的監控器發送圖像到值班工作站，實現系統的可視化。

3、系統實現目標

1）多層次基礎架構的統一管理。變電站綜合預警防護監視終端涉及主機設備、網絡設備、安全設備、電力二次運行設備等，根據實際環境該系統需要跨越各個安全區、各專業、各個技術層面、各個設備廠商，要進行統一監管和集中管理。實現對各業務應用系統進程、（操作系統）日志、端口的統一監管；對安全產品事件進行收集和綜合分析，對二次系統整體運行工況的圖形化監視、管理和報表呈現；對系統及安全事件進行統一報警。

2）多安全區域的統一管理。站端二次系統、服務器、網絡設備廣泛分布在生產控制大區和管理信息大區，因此該系統需要跨越安全區域對各類設備實行統一監管和集中管理。

3）多業務系統的有序統一管理。二次安全防護監管終端系統不僅需要實現對業務應用系統自身進程、端口、日志的監管和管理，還需要有序地梳理業務應用系統運行狀況與網絡基礎架構的關聯關系，綜合報告業務的健康狀態。在此基礎上，為管理員統一展現多個業務的狀態視圖。以業務為主線梳理錯綜復雜的網絡通信設備基礎架構，建立每個業務通向網絡通信設備基礎監管點的縱向拓撲關聯圖。

4）業務拓撲視圖能夠按照設備的分布區域、業務應用系統類型以及設備類型等多個角度劃分多層子視圖。業務拓撲視圖一旦建立，能夠支持靈活的修改界面，使業務管理視圖能夠快速與各二次系統的開發和整合保持同步。

4、系統功能模塊

●預警終端主機

由于整個終端采用了模塊化設計，預警終端主機的主要功能是管理各個模塊，協調整個終端系統的正常工作，向各節點發出各種命令，接收來自各節點的數據或信息，實現監控、報警等功能。預警終端主機由CAN控制器和單片機實現。

●控制功能

變電站綜合預警自動化系統監控終端具有定時自動循環切換、人工手動切換、撤警聯動切換三種方式。操作人員可設定某一種切換方式，或幾種切換方式的循環切換，以便加強對系統的控制能力。循環切換方式包括不同站點問的輪回切換、同一站點的攝像機切換和有預置功能攝像機的不同預置點的切換。控制輸出，可通過預警軟件控制球機的旋轉，從而監視變電站周圍環境。

●數據采集功能

變電站數據采集功能包括圖像監控、環境在線監測（含消防），電纜在線測溫，設備狀態在線監測。變電站數據采集的實現是利用單片機機技術、傳感器等技術，對變電站現場情況進行實時監測，并通過通訊網絡傳輸到預警系統主站。

環境監測終端，利用單片機技術、紫外線、紅外線、例子感煙等技術，對變電站現場的煙霧、明火、絕緣放電、環境溫度、環境濕度、非法入室、小動物侵入、電纜溝進水等情況進行實時監測，并傳輸預警主站。電纜溫度監測終端，采用新式傳感器，采用接觸式測量原理，對電纜溝內出線電纜或設備柜內溫度進行采集與處理并實時上傳系統主站，實現對電纜運行溫度的實時監測。圖像監測預警終端采用計算機多媒體技術和先進的攝像設備，利用通訊網絡對變電站的環境及設備實現遠程視頻監控。該系統不僅具備常規視頻監視功能，而且可以和環境監測終端相結合在有環境隱患出現實時圖像的聯動。

●預警報警功能

預警主機實時接收終端裝置上的各種模擬量、開關量及視頻圖像信號。分類存儲各類信息并進行分析、計算、判斷、統計和其它處理。通過對監測對象設置不同的門檻值和智能分析，對變電站環境參數、設備狀態等進行實時監測，實現越限報警、事故預警及隱患定位。當變電站發生事故、故障、越限等審件時，在配備圖像監視系統的條件下，能主動推報警畫面，畫面叫爍，進行語音告警，文字告警等。

●通信功能

變電站綜合預警自動化系統是由各個子系統組成，因此，如何使上位機與各子系統之間建立數據通信或互操作將是一個值得重視的問題。綜合自動化系統的的通信包括系統內部的通信和自動化系統與上級調度的通信兩部分。

●數據的處理與記錄

數據的處理和記錄是非常重要的環節，其主要內容是歷史數據的形成和存儲數據的處理。根據需要，該功能可在變電站當地全部實現（有人值班方式），也可在遠動操作中心或調度中心實現（無人值班方式）。當發生報警時，系統能自動進行存盤錄像，同時傳送報警信息和相關圖像，并自動在屏幕上提示報警位置及類型。報警信息和錄像數據相結合，可由報警信息檢索回放相應的圖像錄像。

●自診斷及故障定位功能

系統內各模塊應具有自診斷功能，自診斷信息也像采集的數據一樣周期性的送往后臺機和遠方調度或操作中心，以便及時診斷出故障模塊并自動切換，以保證系統正常可靠運行。系統本身也具有對軟、硬件的自診斷功能，在發生局部故障時可告警顯示，具有自恢復功能。

5、結語

變電站綜合預警防護監視終端結合了自動化領域的先進技術，是完全數字化的產品，而不是傳統的模擬監控或其改進型。它的優點有：可靠性高，穩定性強；系統安裝、調試、使用及維護簡單；采用模塊化設計，無論對于硬件的擴容還是軟件的升級，都方便易行。