基于統一信息平臺的變電站一體化監控系統設計

周 軍

（深圳新能電力開發設計院有限公司，廣東 深圳518052）

0 引言

變電站一體化監控系統是變電站運行和維護的一體化技術平臺，整合了傳統變電站的監視、控制、設備監測和維護管理等專業技術系統，以“標準化”和“模塊化”為主要原則，以“系統精簡、信息規范、界面統一、業務協同”為主要技術特征，為電網運行控制、設備運行監視和變電站維護管理提供一站式的支撐。

1 系統架構

變電站一體化監控系統較常規綜合自動化系統、數字化變電站監控系統技術的進步主要體現在：通過駕駛臺，簡潔、直觀、友好地集成展示了變電站的監控和運維關鍵指標信息；通過全景數據平臺，實現了變電站全景數據的統一采集和處理；通過運維管理平臺，實現了變電站的運維一體化管理；通過統一的人機交互界面，實現了變電站監控、運維操作的規范化和便捷化；統一規范了變電站一體化監控系統集控和就地的功能，為集控站及變電站的規范化管理提供了技術支撐。

變電站一體化監控系統建立在DL／T860標準基礎上，實現設備間信息共享和互操作。全站設備在功能邏輯上分為站控層、間隔層和過程層；3層設備之間采用站控層與過程層兩層網絡連接。各層設備主要包括：站控層設備包括監控工作站、數據庫服務器、設備管理工作站等。間隔層設備包括繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波裝置、PMU、網絡記錄分析儀及穩控裝置等。過程層設備包括合并單元、智能終端、智能組件等。其系統架構如圖1所示。

圖1 變電站一體化監控系統架構圖

2 統一信息平臺

統一信息平臺接入各種不同數據模型的子系統，對這些不同的數據模型進行整合，生成基于IEC61970的標準數據模型，實現統一采集、統一處理。統一信息平臺包括測控、保護、PMU、故障數據錄波、設備狀態監測、一體化電源、環境等數據的綜合采集與統一處理，在站端完成數據集成和數據標準化，實現變電站一體化監控系統通用數據服務，實現不同應用的信息共享。

統一信息平臺結構自下而上依次為數據采集、數據處理、數據儲存、數據管理、數據建模及數據交互。統一信息平臺中的模塊間及對外信息的信息交互通過數據總線完成。數據總線實現進程間（計算機間和內部）的高速數據通信，持基于UDP、TCP等實現方式，具有組播和單播等傳輸形式，支持一對多、一對一的信息交換場合。

3 一體化監控系統功能實現

變電站一體化監控系統軟件功能結構（圖2）分為3個大類：監控類、應用類、作業類。

圖2 變電站一體化監控系統軟件功能結構示意圖

3.1 監控類

監控類功能實現電網監控、設備監控和維護監控，實現對電網的運行狀態的實時監控。

電網監控：實現電網數據的運行與監視，包括模擬量、狀態量數據。模擬量包括主變及線路的有功、無功功率、功率因數、主變及線路的電流、母線電壓、頻率等。狀態量包括事故總信號、斷路器位置、刀閘位置、預告信號、保護動作信號、各種設備的本體信息、工況等，狀態量支持雙位置點處理。

防誤閉鎖：采用與監控系統一體化的設計模式，使防誤閉鎖軟件與監控系統軟件具有統一的數據庫組態和統一的圖形界面。采用智能防誤閉鎖五防系統，實現現場操作情況的在線監視，結合五防系統中的操作票序列，按票依次開放每步電氣操作，實現全程實時在線閉鎖，并根據變電站運行操作規則、當前變電站的運行方式，在對變電站進行整體防誤的基礎上，自動生成符合操作規范的操作票。

順序控制：實現手動控制功能，進行開關刀閘分合、開關檢同期合、檢無壓合、變壓器分接頭升／降／停、電容器電抗器投／退等操作。

一次設備在線監測：針對廠站內變壓器、開關、避雷器等一次設備，通過與一次設備智能組件的配合，實現綜合展示、告警、報表以及綜合故障診斷功能。

計量監測：按照相關電能計量技術規范對電能量數據進行監視、計算和管理，精度達到相應級別的要求。

電能質量監測：按照電能質量技術規范對電能質量監測數據及告警信息進行監視。

通信網絡監測：具有報文監視及存儲、網絡報文實時在線分析等功能，支持基于SNMP協議實現對站內通信網絡的運行狀態、網絡流量等信息的實時監測和統計，實現網絡狀態的可視化監視與報警功能。對站控層、過程層網絡進行可視化監視，通過對通信報文的分析，檢驗通信報文的編碼正確性、參數合法性等指標。

視頻及環境監控：具有將環境、安防、門禁消防系統等子系統接入的能力，采用DL／T860標準實現通信。視頻監控系統采用獨立視頻通道，整合到一體化監控系統內，實現與其他專業系統的信息聯動。支持對輔助設備的操作與控制。

消防監視：實現實時監測消防系統報警信息，并與視頻及環境監控模塊聯動。

站用電源監控：采集交流、直流、不間斷電源、通信電源等站內電源及設備運行狀態數據，實現對電源設備的監測與控制。

遠程瀏覽：實現對監測、監控數據實現發布功能，通過Ⅲ區遠程登錄進行瀏覽。

3.2 應用類

智能告警：對告警信息進行分層、分類、過濾、合并，以便于告警信號的分析。

電壓無功調節：利用變壓器自動調壓、無功補償設備自動調節等功能，實現電壓無功控制，保證系統的安全經濟運行及優化控制。

智能閉鎖：在設備或者系統異常的情況下，對設備操作進行閉鎖提醒。

狀態評估：實現對網絡拓撲數據、量測數據等中的可疑或者壞數據進行辨識并告警提示。

保護管理：實現變電站保護裝置的設備參數、軟壓板、定值等在線查看和存儲、修改等管理功能。

事故分析：包括事故相關的電網信息和設備信息。在故障情況下對事件順序記錄、保護事件、相量測量數據及故障波形等信息進行數據挖掘和綜合分析，生成分析結果，以保護裝置動作后生成的報告為基礎，結合故障錄波、設備臺賬等信息，生成故障分析報告。

設備狀態評價：獲取主站對設備的評價結果，并進行可視化展示。為狀態化檢修、生產調度和故障處理提供數據支持。

3.3 作業類

設備臺賬：從生產管理主站獲取設備銘牌、技術參數、運行維護、更換記錄等臺賬信息，提供以設備為對象的一體化模型。

缺陷管理：從生產管理主站獲取設備缺陷信息，并且發起設備缺陷流程，提供缺陷信息的查詢及統計等功能。

巡視管理：從生產管理主站獲取巡視計劃及巡視記錄信息，提供巡視到位率及設備隱患統計分析。

交接班管理：與生產管理主站交接班人員同步，提供變電站監測、監控運行告警信息，形成運行日志并和告警信息聯動，同時獲取交接班管理信息及運行日志記錄，并實現運行日志記錄和運行記錄聯動。此外，還通過單點登錄實現了一體化操作。

工作票管理：從生產管理主站獲取工作票記錄信息，提供工作位置、設備信息、安措信息、人員信息等，并實現工作票數量統計。

操作票管理：從生產管理主站獲取操作票記錄信息，提供工作位置、設備信息、操作項、人員信息、停電范圍等，并實現操作項統計。

檢修管理：從生產管理主站獲取檢修計劃信息和檢修工單信息，提供檢修計劃完成情況統計和設備檢修情況統計，實現設備檢修報告查看。

4 結語

本文提出了一種基于統一信息平臺的變電站一體化監控系統設計思路，著重解決不同廠家間交流共享的數據模型問題，實現統一采集、統一處理，在站端完成數據集成和數據標準化，實現了對不同專業、不同時間尺度、不同類型、不同來源的數據進行處理后，統一整合和存儲管理，為各專業系統互聯互通、實現全維度的業務系統奠定了基礎。

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