變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用

孫偉紅　黃　濤　李士強　牛立群　王爭武

（國網(wǎng)阜陽供電公司，安徽　阜陽　236017）

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變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用

孫偉紅黃濤李士強牛立群王爭武

（國網(wǎng)阜陽供電公司，安徽阜陽236017）

摘要：通過利用現(xiàn)代計算機技術和現(xiàn)有自動化手段，對變電站內(nèi)各自獨立的數(shù)據(jù)采集單元進行系統(tǒng)集成優(yōu)化，對全站信息的統(tǒng)一接入、存儲、展示，實現(xiàn)變電站設備運行監(jiān)視、操作與控制、綜合信息分析與智能告警、運行管理和輔助應用等功能，達到提高檢修效率，節(jié)約人力資源的效果。

關鍵詞：變電站；集成優(yōu)化；一體化；監(jiān)控

針對目前調控中心運行的變電站智能監(jiān)控巡檢平臺，梳理運行過程中存在的問題，解決人機交互不便捷現(xiàn)象，深化變電站智能監(jiān)控巡檢平臺各模塊功能，增加對系統(tǒng)本身的自檢功能、監(jiān)測裝置運行標識、數(shù)據(jù)信息狀態(tài)標識、監(jiān)測裝置品質因素，更合理地分布各模塊內(nèi)容，使輔助系統(tǒng)軟件平臺利于各級人員應用，建立更高級的變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)。

1　一體化監(jiān)控系統(tǒng)平臺總體設計

變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)軟件包含兩個部分，一個部分是線上大屏展示軟件，另一部分是線下變電站智能巡檢和狀態(tài)評價軟件。線上平臺是在大屏上顯示和應用。大屏由12塊55寸窄邊LED屏拼接組成，拼接結構為2*6方式，分為3個顯示區(qū)域，分別為綜合信息顯示區(qū)、狀態(tài)監(jiān)測區(qū)、視頻監(jiān)控區(qū)。

綜合信息區(qū)展示變電站分布圖、報警信息統(tǒng)計圖、監(jiān)測輔助系統(tǒng)分布圖。分布圖上有報警標志，當某站內(nèi)設備有某種報警（數(shù)據(jù)報警、系統(tǒng)報警）時會根據(jù)設定進行閃爍報警。

報警信息統(tǒng)計圖分為數(shù)據(jù)報警統(tǒng)計和輔助報警（防火、防盜）統(tǒng)計，每種統(tǒng)計先以統(tǒng)圖展示，次則以詳細報警數(shù)據(jù)列表的滾動來顯示，如數(shù)量小于表格長度則靜態(tài)顯示。監(jiān)測輔助系統(tǒng)分布圖，以坐標的形式展示在哪些站部署了哪些監(jiān)測和輔助設備類型，以站為橫坐標，以設備類型為縱坐標，本區(qū)域有靜、動態(tài)內(nèi)容。狀態(tài)監(jiān)測區(qū)展示各類型狀態(tài)監(jiān)測設備所監(jiān)測到的信息統(tǒng)計結果，以及每個類型設備下所有的詳細注意、異常、嚴重類型的信息。視頻監(jiān)控區(qū)包含兩部分功能，視頻監(jiān)控和巡檢。默認情況下為視頻監(jiān)控場景，左側邊框處有監(jiān)控、巡檢的切換功能。

2　系統(tǒng)功能設計

變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)按照全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化的基本要求，通過系統(tǒng)集成優(yōu)化，實現(xiàn)全站信息的統(tǒng)一接入、存儲和展示，實現(xiàn)運行監(jiān)視、信息綜合分析與告警、運行管理和輔助應用等功能。系統(tǒng)直接采集各個變電站內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測信息、安防監(jiān)控信息、視頻信息、輔助設備遠程監(jiān)控信號，以黃崗變?yōu)槔緝?nèi)采用標準化IEC61850通信規(guī)約，實現(xiàn)變電站狀態(tài)監(jiān)測全景數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視、控制與巡視管理等。

圖1　變電站智能監(jiān)控一體化總體架構圖

圖2　變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)應用功能

2.1運行監(jiān)視

通過可視化技術，實現(xiàn)對一次設備運行狀態(tài)等信息的運行監(jiān)視和綜合展示。包括運行工況監(jiān)視、設備狀態(tài)監(jiān)視及遠程巡檢瀏覽。

2.2信息綜合分析與智能告警

通過對變電站狀態(tài)監(jiān)測各項運行數(shù)據(jù)的綜合分析處理，提供告警簡報、故障診斷及故障報告等結果信息。包括狀態(tài)監(jiān)測設備、輔助監(jiān)控設備故障綜合分析及告警。

2.3運行管理

通過人工錄入或系統(tǒng)交互等手段，建立完備的變電站設備基礎信息，實現(xiàn)一次設備狀態(tài)監(jiān)測、輔助監(jiān)控信息查詢目錄的規(guī)范化。包括源端維護、權限管理、設備管理和數(shù)據(jù)管理。

2.4輔助應用

通過標準化接口和信息交互，實現(xiàn)站內(nèi)一次設備、電源、安防、消防、視頻和環(huán)境監(jiān)測等輔助設備的監(jiān)視與控制。

3　功能實現(xiàn)方案設計

3.1視頻與設備狀態(tài)信息的聯(lián)動

將變電站已安裝的在線監(jiān)測系統(tǒng)，和變電站智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)服務器間建立通信通道，采集監(jiān)測信息，以設備臺帳為媒介建立視頻預置位與監(jiān)測信息間的映射關系，在獨立或策略調用網(wǎng)絡高速攝像機時，聯(lián)動顯示在線監(jiān)測信息和狀態(tài)分析結果，豐富變電站的巡視方式，擴大變電站的巡視范圍，消除變電站的巡視死角［1］。

3.2異常情況報警遠程可視化監(jiān)控聯(lián)動

變電站發(fā)生異常情況的來源比較多，比如保護、安防和消防等，將視頻和這些源頭建立關聯(lián)，其中保護和在線監(jiān)測同樣采用設備臺帳進行關聯(lián)，安防和消防則采用報警區(qū)域位置關聯(lián)，系統(tǒng)接收到報警信號，對異常設備和環(huán)境進行視頻記錄存儲，實現(xiàn)事故追憶。

3.3智能巡視設計

根據(jù)現(xiàn)場一次設備間隔類型的不同，配置不同數(shù)量的高速網(wǎng)絡球機和高清槍機，利用攝像機的預置位功能，從不同的視角配置變電設備全景預置位，根據(jù)變電設備分布位置、巡視要求和巡視路線，將視頻預置位串聯(lián)成不同的輪巡策略，調用不同的策略進行正常巡視、特殊巡視、全面巡視、夜間巡視，對巡視信息進行及時、準確地分析，使監(jiān)控員和維操隊員能夠直觀及時地掌握各類變電設備的運行工況［2］。

3.4輔助設備遠控功能

①采用繼電器控制原理就地自動閉環(huán)控制或遠程手動啟停變電站內(nèi)的空調、抽風機、照明。包括高壓室抽風機，保護室內(nèi)的空調，變電站室外、高壓室及保護室照明。

②智能巡檢過程中，通過聯(lián)動啟停變電站內(nèi)的各路照明，解決網(wǎng)絡攝像機在夜間巡視時因光照不夠看不清設備的問題。

3.5狀態(tài)監(jiān)測功能設計

一次設備智能狀態(tài)監(jiān)測是指采用先進、可靠的傳感系統(tǒng)，根據(jù)智能變電站的基本要求，將一次設備的運行狀態(tài)，通過標準通訊協(xié)議，送達變電站監(jiān)控系統(tǒng)進行可視化展示，實現(xiàn)對智能變電站的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動化及實時在線監(jiān)測。并根據(jù)專家系統(tǒng)利用運行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，通過灰色軌跡理論等方法對電力設備進行檢測，幫助管理人員獲取設備全面和準確的運行狀態(tài)，指導設備檢修，并給出最優(yōu)的控制方案和備用方案，從而確保電網(wǎng)的高效、安全與可靠運行。

4　系統(tǒng)設計創(chuàng)新點

4.1智能告警與故障綜合分析決策系統(tǒng)

智能告警與故障綜合分析決策系統(tǒng)采用基于拓撲技術的推理機制，通過建立故障信息專家?guī)炫c知識庫，完善故障推理機制，實現(xiàn)對故障信息的分類和過濾。其關鍵是通過拓撲技術獲得設備間的帶電狀態(tài)和運行方式，然后結合相關開關狀態(tài)和變位信息、保護動作信息、事件順序記錄信號等數(shù)據(jù)綜合判斷，并將變電站故障分析結果生成故障報告供運行人員調閱，在告警窗綜合展示，輔助值班人員進行故障判斷，迅速確定事故原因，及時采取措施進行處理。

4.2運用數(shù)據(jù)辨識提高信息正確性

系統(tǒng)設計利用了量測判斷的節(jié)點總加原則、基于電流量、電壓量、功率等規(guī)律特征的聯(lián)合數(shù)據(jù)辨識，基于模擬量和狀態(tài)量本身特征的數(shù)據(jù)辨識等數(shù)據(jù)辨識原理，確保了一體化監(jiān)控平臺反映的電氣信息量正確性。

4.3實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測準確率分析

提出根據(jù)在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異常情況與現(xiàn)場實際檢查相印證的準確率統(tǒng)計，評估和確定在線監(jiān)測的運行情況，得出各種類型監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確率。

4.4實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測運行統(tǒng)計分析

實現(xiàn)對多種類型的在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測信息的單獨統(tǒng)計分析和狀態(tài)評估，通過應用柱狀圖的方式實現(xiàn)人機交互，對每種監(jiān)測參數(shù)進行獨立評估并通過報警圖表推送故障信息。

5　系統(tǒng)應用情況

變電站智能一體化監(jiān)控平臺實用化后，使狀態(tài)檢修更具科學性、針對性，狀態(tài)監(jiān)測手段將更加豐富，從系統(tǒng)平臺可對已裝在線監(jiān)測的一次設備進行狀態(tài)評估和診斷，通過結合SCADA系統(tǒng)的有效信息實現(xiàn)多維度的狀態(tài)分析，合理制定檢修計劃，提高檢修有效性，減少檢修次數(shù)，延長檢修周期，為公司提供極大的經(jīng)濟效益。針對目前已經(jīng)安裝智能巡檢系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)的變電站從檢修直接產(chǎn)生的人工費、車輛臺班費每年就可節(jié)約10多萬元，提高檢修針對性和設備使用率、可靠性節(jié)約20多萬元，減少停電時間節(jié)省費用10萬元。

參考文獻：

［1］陳茜，潘麗麗．智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的組成［N］.中國電網(wǎng)，2012（12）．

［2］鄭毅.基于變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)設計方案的分析［J］.華東科技，2014（5）：333.

中圖分類號：TM762

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0065-03

收稿日期：2016-01-05

作者簡介：孫偉紅（1981-），女，高級工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及自動化。

Research and Application of Intelligent Integrated Monitoring System in Substation

Sun WeihongHuang TaoLi ShiqiangNiu LiqunWang Zhengwu
（State Grid Fuyang Power Supply Company，F(xiàn)uyang Anhui 236017）

Abstract:Through the use of modern computer technology and the existing means of automation,data acquisition unit of substation separately were integrated system optimization,it realized the function of substation equipment op?eration monitoring,operation and control,comprehensive information analysis and intelligent alarm,operation man?agement and auxiliary applications that the total information unified access,storage and display,to improve mainte?nance efficiency,save human resources.

Keywords:transformer substation；integration optimization；integration；monitoring