無人值班變電站輔助環境遠方智能控制系統的研制應用

尹自力

無人值班變電站輔助環境遠方智能控制系統的研制應用

尹自力

（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司 湖南湘潭 411100）

現在無人值班變電站夜晚及室內光線較暗時工業監控無法使用，輔助環境報警難以得到及時發現，應急響應速度難以得到有效控制的問題嚴重影響著大檢修管理模式下無人值班變電站工作模式的推進。本文通過分析無人值班變電站輔助環境遠方智能控制系統的研制應用，描述了該系統對提高無人值班變電站運行供電可靠性的作用。

無人值班變電站；輔助環境；智能控制系統

目前變電站普遍實施無人值班管理模式，并且隨著電網的發展，變電站的數量越來越多，而變電站的站均維護人員則越來越少；現在變電站雖然采用了一定的數字化監控技術，對變電站的一、二次設備安全等問題進行數字化監控，但是燈光、空調、通風、大門等并未進行數字化監控；經常出現應急處置時需拐到基地站接鑰匙影響應急處置快速處理的現象；夜晚及室內光線較暗時，監控人員通過監控攝像頭巡查設備或查找異常時卻什么也看不清，而把全站燈光打開又浪費電能，且容易聚集蚊蟲影響站容站貌。

1 國內外研究現狀

為解決以上問題，有的單位采取在變電站請人擔任門衛值守，但隨著國網公司成本預算壓縮，現在已做不到在每個變電站請人擔任門衛值守，110kV及以下變電站基本取消聘請門衛人員；運維班組、檢修人員、管理人員等到變電站工作都必須去基地站接鑰匙，運維班組為了避免應急處置時接鑰匙的麻煩，在班組車輛上都配置了變電站鑰匙，但還是經常出現鑰匙被借走乃至丟失的現象；至于方便室內攝像頭監控的問題，有的單位采取打開窗簾采光，但蓄電池室又必須關窗簾，防止陽光直曬蓄電池，而且采取這種方式時，一到晚上工業監控就基本失效；有的單位則室內采取緊閉門窗關上窗簾，同時打開室內室外燈光，這樣倒是能夠保證工業監控的作用，但隨著時間的延長，站用電電量升高，燈具損耗增加，變電站室內外蚊蟲、蛛網、積灰嚴重影響站容站貌，且增加了運維班組換燈及衛生清掃的維護工作量。因此，將變電站燈光、空調、通風、大門等實現數字化監控成為擺在運維人員面前的課題。

2 項目內容及主要工作

該項目擬建設一套變電站輔助環境遠方智能控制系統。在遠方值班室設置管理主機，將變電站的大門鎖和主控樓鎖更換為遠程智能鎖。可實現進站人員在無需鑰匙的情況下，由遠方值班人員確認身份授信后，開啟智能鎖進入變電站工作。該系統還可集成空調遠方控制、燈光遠方控制、風機遠方控制、水泵遠方控制、加熱器遠方控制、SF6氣體泄漏在線監測、室內溫濕度在線監測、故障錄波分析數據調閱、視頻系統遠方缺陷跟蹤于一體，實現對無人值班變電站輔助環境的遠方智能控制。系統由變電站環境監控子系統、SF6氣體泄漏在線監測子系統、智能門禁管理子系統、采暖通風及空調控制子系統、水泵控制子系統、遠程燈光控制系統、數字化故障錄波分析系統等組成，各子系統可以獨立運行，也可組合部署。

3 項目預期目標

該項目將建設一套變電站輔助環境遠方智能控制系統，對110kV雙馬、韶山變電站的空調、燈光、風機系統和SF6氣體泄漏監測、室內溫濕度監測、大門及主控樓鎖具進行改造，實現對試點的110kV雙馬、韶山變電站輔助環境的遠方智能控制。

4 項目技術原理

變電站綜合監控輔助系統運用嵌入式軟件技術、數據庫技術、采集控制技術、視頻技術、組態技術、傳感技術、IEC61850規約技術、激光檢測技術、網絡通信技術自主研發針對變電站設備工作環境的安全生產綜合管理系統，系統將變電站環境監控子系統，SF6氣體泄漏在線監測子系統，智能門禁管理子系統、采暖通風及空調控制子系統、遠程燈光控制系統、數字化故障錄波分析裝置等各獨立輔助系統數據和功能整合起來、實現信息共享和互動。為電網安全生產指揮提供數學化操作平臺。該平臺將給傳統管理模式帶來深遠影響，實現了對資源環境的科學管理、綜合分析、與評價并提供輔助決策，形成了高效的運作體系，通過INTENET網絡實現資源環境信息共享。

5 項目關鍵技術及創新點

（1）無人值班變電站輔助環境遠方智能控制系統軟件邏輯架構

①采集系統在邏輯上分為綜合處理層、通信層、采集層三個層次，在每個層次中又可劃分為若干子層和模塊，各層次和模塊形成統一的整體，協調完成系統完整的功能。

②綜合處理層又分為監控管理業務應用、前置采集平臺、數據管理平臺三大部分。業務應用實現系統的各種采集管理、設備管理、負荷管理、狀態管理、綜合查詢、WEB發布及基于所采集原始數據的各類統計分析應用的業務邏輯。前置采集平臺根據采集任務調度機制進行監控設備狀態信息、操作信息等采集，負責多種通信方式采集設備的網絡接入和通信報文的加密解密，并進行規約解析和轉換，完成數據入庫和轉發等功能；同時，前置采集平臺接收采集業務應用的參數下發、數據召測指令進行設備遠程維護，并接收終端控制執行指令對帶控制功能的設備執行相關控制操作。

③通信層是采集主臺和采集設備的紐帶，提供有線和無線的通信信道，為工作站和設備和信息交互提供鏈路基礎，主要采用的通信信道有：RS485/323/422、TCP/IP、3G/GPRS/CDMA 無線公網。

④采集設備層是采集系統的信息底層，負責采集和提供整個系統的原始數據。

⑤對于與其他系統如綜自系統、調度系統等系統的數據共享可根據不同數據采用不同的共享方式。對于實時性要求不高的可以采用中間庫方式，對于實時性要求高的，可以通過數據中心接口直接傳送，這樣可以保證系統數據的安全、穩定。

（2）無人值班變電站輔助環境遠方智能控制系統由變電站環境監控子系統、安全防范子系統、SF6監測子系統、智能門禁管理子系統、空調控制子系統、燈光控制子系統等組成，各子系統可以獨立運行，也可組合部署；該系統和工業監控系統統一組屏，屏內設備有輔助環境控制系統主機、顯示器、門禁控制器、串口服務器、工業監控主機、UPS電源。

（3）環境監測子系統、安全防范子系統、SF6監測子系統通過變電站內溫度傳感器、濕度傳感器、SF6濃度傳感器、氧氣濃度傳感器、煙霧控測器等前端采集設備采集變電站各室內環境信息。當監測到極端天氣狀況時，智能輔助系統后臺會發出告警信息，提示運維人員加大巡檢密度，以保障設備在極端天氣條件下的正常運行；當監測到煙感報警時，會提示遠方值班人員利用工業監控排查是否誤報警；當監測到GIS室SF6濃度報警時，會提示遠方值班人員并開啟風機通風。

（4）智能門禁管理子系統可使用門禁卡開門，到變電站檢查、工作人員則可與遠方值班人員聯系后，遠方值班人員通過工業監控攝像頭確定進站人員身份后進行遠方開門。

（5）空調控制子系統可以設定空調開啟、關閉的溫度條件，結合室內環境溫濕度，判斷是否需要開啟、關閉空調，也可由遠方值班人員控制開啟、關閉空調。

（6）燈光控制子系統可由遠方值班人員控制開啟、關閉燈光，既可節約電能又可給工業監控檢查設備時提供輔助燈光。

6 項目測試過程及結果

該項目在110kV雙馬、韶山變電站進行了應用，通過現場測試，運維人員攜帶一張門禁卡可實現多個變電站開門；其他允許單獨巡視變電站人員可直接到變電站后，再聯系遠方值班人員開門；工業監控可實現全天候室內外巡檢；變電站室內溫濕度、煙霧情況、GIS室SF6濃度都能得到監控，出現異常能正常發送報警信號，便于運維人員迅速處理。

試點的110kV雙馬、韶山變電站輔助環境遠方智能控制系統2016年運行情況良好，未發生維護費用。

7 無人值班變電站輔助環境遠方智能控制系統項目效益分析

7.1 社會效益分析

該項目和變電站一、二次設備監控系統結合在一起使用后，能對無人變電站實現全方位監控，使設備運行狀況的控制、異常及故障的處理速度得到提高，提高了無人值班變電站運行供電可靠性，為電力企業向社會提供更好的服務起到了良好的作用。

7.2 安全效益分析

該項目的應用解決了無人值班變電站夜晚及室內光線較暗時工業監控無法使用，輔助環境報警難以得到及時發現、應急響應速度難以得到有效控制的問題，減少了設備安全事故，提高了無人值班變電站的運行監視質量，擴大了運行監視范圍，提升了電力企業的安全管理水平。

8 結論

該項目研制的變電站輔助環境遠方智能控制系統在國內同類應用中處于領先水平，可將變電站的環境信息、空調信息、門禁信息、燈光信息、風機信息、水泵信息、加熱器信息、故障錄波等信息進行采集，并進行綜合管理和控制，保證變電站輔助環境的正常、穩定和自動化運行；該項目和變電站現有的一、二次設備監控系統有機結合，可實現對變電站的全方位監控，該項目可靠性高、適用性好、易推廣。

TM76

A

1004-7344（2016）33-0053-02

2016-10-16

尹自力（1972-），男，工程師、高級技師，本科，主要從事變電運維管理工作。