變電站一體化智能監控系統設計與應用探討

周金平 鄭琰琰

摘要：在智能化變電站發展過程中，根據智能電網的重要組成，對電網發電、配電以及電力運輸的平臺建立，需要不斷的進行調整。電網的現代化發展需求是增加智能變電站高效輸出，在發展過程中，優勢極為明顯。電力系統是調度的系統也是變電站重要的組成部分，根據當前電網運行體系的建立需要不斷進行設計思考。

關鍵詞：智能變電站;一體化;監控系統;設計分析

一、變電站一體化智能監控系統技術分析

1.1變電站一體化智能監控系統組成

變電站一體化智能監控系統的建設是為了滿足電網信息數字化發展的要求，同時可以為電網通信技術化和共享化發展提供技術支持，實現在變電站中構建統一化接入和統一化存儲，最終實現對運行狀態的監視、控制及智能告警等功能。變電站一體化智能監控系統由主機、操作員站、工程師站、Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關以及綜合應用服務器等組成，其中主機主要負責對各類數據的采集和處理，實現對站內設備的監控，操作員站是變電站工作人員的主要人機交互界面，可以實現對站內數據的現實及記錄，工程師站主要負責變電站一體化智能監控系統維護和管理工作，Ⅰ區數據通信網關直接負責數據采集，Ⅱ區數據通信網關實現Ⅱ區與調度中心之間數據傳輸，Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關負責與其他主站之間的信息傳輸。

1.2變電站一體化智能監控系統功能

變電站一體化智能監控系統的主要功能包括監視、控制、告警、運行管理和輔助應用五類，其中監視是指在變電站中引入可視化技術，對變電站運行狀態進行實時監控，包括工況監視、設備狀態監視以及遠程監視等功能。控制功能主要滿足就地或遠程實現對系統進行控制，常用操作包括無功優化控制、緊急操作及順序控制等。告警功能主要是通過對各項運行數據綜合分析，從而實現對站內故障進行告警。

1.3變電站一體化智能監控系統配置

變電站一體化智能監控系統功能在網絡層面上可以分為站控層網絡、間隔層網絡和過程層網絡三個部分。其中站控層網絡中需要配置監控主機、操作員站Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ區數據通信網關及數據服務器等設備，根據變電站的要求不同站控層的設備配置會存在不同，但是監控主機宜雙套配置，此外站控層需要配備兩臺交換機，且要求每臺交換機都能為系統提供足夠的端口。間隔層網絡測控設備需獨立于站控層單獨配置，在配置過程中根據變電站實際情況做出選擇。過程層網絡中設備包括合并單元、智能控制柜及智能終端等，在低壓環境中采用單套配置方案。

二、一體化智能監控系統設計

2.1音視頻信息傳輸與控制總體框架

一體化智能監控系統宜采用分布式結構，分公司級監控中心、變電站運行操作隊和變電站本地控制系統3級。每級中心都分為主控中心、客戶端和接口系統（預留），用于擴充與其他系統之間的銜接、WEB瀏覽功能，實現遠程監控及系統擴展性。主控中心包含數據庫和管理平臺，實現數據存儲、權限控制、實時監控、配置管理等全部功能。在變電站和其他必要的電腦上安裝客戶端，根據不同權限，操作員可以進行相應的監控、管理和操作。接口系統通過采用IEC61850通信規約與綜合自動化等系統接口及聯動。值班及相關人員可以WEB瀏覽方式實時監控每個變電站區域的環境、報警及人員進出等實時狀態。

視頻監控系統、設備控制子系統、防盜報警子系統、門禁子系統、WEB瀏覽子系統等系統之間聯動，并與自動化系統進行接口，實現包括現場設備操作聯動視頻、綜合自動化系統告警、門禁聯動視頻等用戶自定義的設備聯動。

中心管理服務子系統完成設備管理、用戶管理、權限認證、報警信息管理、信息查詢、業務管理、日志管理等。

接入服務子系統負責響應客戶端和設備提交的系統請求服務，并進行視頻分發和存儲的調度管理。如視頻的調閱、云臺控制請求、報警處理請求等，工作流程見圖1。

分發服務子系統用于節約網絡帶寬，存儲管理子系統根據管理員設定的存儲策略自動將需要的像保存到存儲設備中。網絡管理服務子系統將系統運行狀態信息顯示給維護管理人員，并在出現異常情況下給出相應的告警信息。平臺互聯子系統為各級應用平臺之間的跨平臺提供聯網共享接口，負責聯網過程中的控制命令和音視頻數據的傳輸和轉換。

2.2音視頻獲取系統設計

2.2.1固定監控系統

SCADA系統與智能監控系統連接，實現可靠的隔離開關操作。當SCADA系統控制隔離開關進行不同工作狀態切換時，智能監控系統自動將攝像機對準到執行此次動作的相關設備，并顯示對應的視頻信息，便于操作人員對操作結果進行確認，SCADA系統與智能監控系統通過正向隔離裝置（網閘）單向通信，保證電網內部數據的安全。設備內部分合閘指示監控點采用高清（720P與1080P）網絡化攝像機實現對設備的定點監測。

變電站安防視頻、場區設備異常監視視頻系統、場區作業實時安全監察采用智能網絡球機。依托智能分析器的視頻分析和行為分析技術，當報警產生時，智能網絡球機自動跟蹤到對應的報警觸發物上，可以直觀地監測到報警現場。

2.2.2移動監控系統

移動監控系統根據指令實現對制定目標的監控或所有目標的循環自動巡檢。為實現對智能變電站設備順序控制操作后的實際狀態檢查，該系統必須具備精確定位、高速運行的特點。采用輪子或履帶行走方式，存在導航精度差、行走速度慢、定位精度低等缺點，且不適合全天候運行，難以實現變電站一體化監控系統全天候自動巡檢的要求。移動平臺宜采用軌道式移動機構，既可提高運行速度又便于定位。

移動機構利用編碼器、定位塊以及行程開關、激光定位等技術，實現在預定位置的精確停車，攜帶的攝像機對多點目標進行精確定位觀察，即對指定設備進行整體掃描、針對重點部位拉近觀測等。

三、結語

智能變電站是智能電網的重要組成部分，而變電站內電力設備的安全穩定運行是保證智能變電站正常工作的基礎。變電站一體化智能監控系統可以實現對電力設備的實時監控，并保證對變電站運行狀態的自動協同控制和綜合分析，符合今后電網結構緊湊化、功能集成化及設備數字化的整體要求。

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周金平（1995.06.06）;男;福建龍巖;漢族;本科;助理工程師，職務：變電運維值班員;研究方向：變電站輔控設備實用化。