探究智能變電站的智能監測系統

黃昀思 徐云 董南 楊曉東 李超

摘 要：隨著我國科技的不斷發展，現代變電站逐漸走向信息化，與計算機技術、網絡技術、通信技術的不斷結合使其智能化水平不斷提高。智能電網建設已經進入全面建設時期，變電站的智能化進一步增強。隨著變電站技術的不斷發展，智能變電站的智能監測顯得更加重要。本文主要通過對變電站的前端信號采集與處理系統，網絡傳輸系統和監控中心系統等三部分的介紹，闡明了智能變電站的工作方式是先信號采集與處理再信號傳輸到最后的監測與控制。然后分析了其系統的相容性。

關鍵詞：智能變電站；輸變電設備；智能監測系統

1 智能變電站智能監測系統的定義

所謂智能化變電站，主要是對變電站的智能化一次設備（電子式互感器、智能化開關等）和網絡化二次設備分層（過程層、間隔層、站控層）的構建，實現24小時自動監控，減少值班人員的運行監盤。而智能監測系統則是通過網絡化、信息數字化、共享標準化等方法，以先進、集成、可靠的智能化設備為主要平臺完成實時監測設備狀態、評估檢修周期、自動控制電網、在線分析決策、智能調節調度等功能。使得電站運行變得更加安全、穩定。最終實現經濟效益最大化的目的。

2 系統總體設計

2.1 智能監測系統結構

整個智能變電站在線智能監測系統可分成三個部分：前端系統、網絡傳輸系統和監控中心系統。前端系統是指智能變電站在線監測系統對監控區域的圖像采集和處理。工作過程是將前端攝像頭采集到的信號經由模擬線纜接入到視頻編碼服務器中，再由視頻編碼服務器對相應的模擬信號進行編碼和壓縮，最后通過網絡傳輸系統將壓縮后的信號傳往監控中心。變電站智能在線監測系統的系統結構圖如圖所示。

2.2 系統工作原理

智能變電在線智能監測系統就是把現場采集到的信號從變電站的現場采集攝像機中提取出來，再經由數據傳輸系統將其傳輸到監控中心的服務器上，也就是一個下行數據傳輸的過程。首先是把攝像機采集到的信號輸入到各自的視頻編碼服務器中，然后這個服務器會對視頻進行處理，先將這個信號清晰化，然后將其壓縮，再把處理壓縮后的信號發送到數據傳輸網絡中，并通過數據傳輸網絡把信號傳輸到監控中心。最后在監控中心的數據接收端收集來自前端的數據信息，由終端監控計算機對這些信號進行處理并進行解壓縮，再通過計算機的圖像電視顯示墻以及聲卡進行情景回放。

3 系統分部結構設計

3.1 前端子系統

變電站的監控范圍稱作前端現場，它主要由現場信號采集攝像機、云臺和網絡視頻編碼器三個部分組成。主要把現場攝像機采集到的模擬信號發送到視頻編碼服務器中，在這里視頻信號會被壓縮并編碼成數字信號流。當變電站智能在線監測系統的監控管理中心需要查看相應的監控區域時，監控中心就會通過監控主機發出控制信號調用相應的攝像機，對前段攝像機進行控制。

3.2 網絡傳輸系統

光同步數字傳輸網絡是把不同類型的網元設備通過光纜路線組成的，這些不同類型的網元設備可以實現光同步數字傳輸網絡的同步復用、交叉連接和網絡故障自檢、自愈等功能。交叉連接系統以靈活的分插任意支路信號，因此它可以用在光同步數字傳輸網絡中點對點的傳輸，也可以在環形網和鏈狀網的傳輸中應用。由于光信號在傳輸過程中會隨傳輸距離的增加而產生衰耗，再生器的功能就是對光信號進行放大、整形處理，主要用于光信號的長距離傳輸中。當 SDH 傳輸網絡在傳輸過程中某一傳輸通道出現故障時，數字交叉連接系統可以對復接段的通道進行保護，把這一信號接入保護通道中。

3.3 監控中心系統

變電站智能在線監測系統的監控中心系統主要是由圖像監控服務器，監控管理系統和監控客戶終端三部分組成的。由監控中心負責對遠端和近端的現場監測設備進行統一管理，并且在管理中要對應好變電站的主控計算機，以便當相應的解碼設備對相應的圖像信息解碼后，把還原后的信號發送到主控計算機中。最后在主控計算機上會顯示相應的圖像，并記錄下變電站智能在線監測系統的的各設備、儀器儀表的使用情況和對應的狀態，與此同時在監控中心外配置的大屏幕上可以對屏幕進行顯示。變電站智能在線監測系統的控制中心可以對監控現場攝像機進行隨意切換和控制。

4 系統相容性

智能變電站在線監測系統在智能監測的過程中不僅要做好監控工作，還要兼顧（下轉第356頁）（上接第324頁）站內各系統相互間的關系，以防對監測結果產生影響。繼電保護系統作為電網安全穩定工作的最后保護關口，它的安全性和可靠性都是最高的，這些特點也對自身有很高的要求，其中最基本的一點就是要保證系統的獨立性。在變電站智能在線監測系統出現前電能量采集系統一般是通過撥號的方法向各監測部門發送相應的電量信息，這種方式比較落后。但是隨著網絡技術飛速發展和控制中心監控系統的改進，電量信息的網絡傳輸也具有了另一種快速、方便的形式，也就是現在的電能量信息采集可以把網卡或網口連接到網絡接入設備上，當數據通過電力數據網時，會自動實現網絡數據的傳輸。

5 結束語

本文提出了智能變電站在線監測系統的設計結構，并將其分成三個主要部分即變電站前端信號采集系統，網絡傳輸系統和監控中心系統。在工作中采用了硬件壓縮技術和軟件解壓技術來實現對現場設備的遠程監控，進而建立了圖像監控工作站。網絡通信部分的傳輸充分利用了網絡的傳輸性能，避免了網絡傳輸過程中的擁塞。監控中心系統主要是完成對現場信號的分析和實時監控，并及時提出應對策略。最后討論了智能檢測系統與周圍環境的兼容性。該系統的建立，實現了測量、控制、檢查、保護功能四位一體，具有信息共享暢通、功能融合良好、運行操作可靠等優點，切實提高了變電站系統的智能化水平。

參考文獻

[1]黃新波.變電設備在線監測與故障診斷[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]趙辰鵬.智能變電站一次設備的選擇及應用研宄[D].華北電力大學，2010.

[3]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報，2009，2：1-6.

[4]付旭.基于IEC61850的智能控制系統的研宄與設計[D].華北電力大學，2010.

[5]李祥珍，劉建明.面向智能電網的物聯網技術及其應用[J].電信網技術，2010，8：41-45.

（作者單位：國網安慶供電公司）