變電站輔助設備智能遠程監控技術研究與實現

李宣義李鐵成李均強栗會峰

(國網河北省電力有限公司電力科學研究院,河北 石家莊 050021)

0 引言

隨著國內已基本實現變電站無人值守的全覆蓋,目前依托站內輔助監控系統可實現對安防、消防、視頻、燈光、環境監測等輔助設備子系統的集中化管控,進而實現站級綜合監控、圖像分析、綜合報警以及各子系統間的聯動,并為狀態檢修、源端維護等變電站站控層高級應用提供支撐[1-4]。但在近年無人值守的站內輔助監控系統僅有部分安防、消防告警總信號接入調度系統,無法有效支撐各級管理、值班及運維班人員實時掌握輔助設備實時運行狀態、告警分析、智能聯動等遠程監控需求,一旦站內輔助設備出現告警或異常,仍需依靠運維班人員到現場消缺,造成大量人、財、物的浪費,同時站內工業視頻監控系統僅考慮了安防及環境監視需求,攝像頭布點少,覆蓋率范圍低,難以滿足視頻監控、機器人巡檢等業務需求。

針對上述問題,在現有變電站輔助監控系統基礎上,結合實際業務需求,對變電站輔助設備智能遠程監控技術方案進行研究,通過搭建支撐地市公司、檢修公司、運維班的變電站輔助設備監控系統,實現各變電站輔助系統信息的統一架構、規范接入、遠方監控、智能聯動,實現地市公司、檢修公司、運維班通過輔助設備監控終端及視頻監控終端對變電站輔助設備信息的實時監測和管控,解決變電站輔助設備信息相對封閉、無法智能遠程監控等問題。

1 智能遠程監控方案

1.1 新建變電站輔助設備監控系統方案

新建變電站輔助設備監控系統方案依托新建主站系統和完善現有視頻監控系統實現,其系統架構見圖1。一是在地市公司、檢修公司部署變電運維班輔助設備監控系統主站,接入變電站內輔助設備實時運行、告警分析、智能聯動等信息,再將其推送到輔助設備監控終端。二是在地市公司、檢修公司部署變電信息綜合處理系統,采集變電站視頻監控視頻數據和變電站端機器人巡檢系統巡檢數據,實現對變電站監控視頻的實時視頻監控、智能聯動等功能。地市公司、檢修公司、運維班通過視頻監控終端實現對變電站設備的視頻監控。

圖1 新建變電站輔助設備監控系統方案架構

變電運維班輔助設備監控系統通過Ⅱ區調度數據網、以IEC104協議接入地市公司、檢修公司部署的“變電運維班輔助設備監控系統”;運維班輔助設備監控終端通過Ⅱ區調度數據網,以客戶端方式登錄“變電運維班輔助設備監控系統”,按授權范圍實現所轄變電站輔助設備全面監控;地市公司、檢修公司、運維班視頻監控終端通過Ⅳ區綜合數據網,以客戶端方式登錄地市公司、檢修公司視頻監控系統,按權限獲取所轄變電站的視頻信息。

1.2 變電站內KVM 延伸方案

KVM 延伸方案依托在被監視變電站內部署KVM 設備實現,其系統架構如圖2所示。一是在地市公司、檢修公司、運維班部署輔助設備事件集成主機和輔助設備監控工作站,其中輔助設備事件集成主機直接接收和存儲變電站上送的輔助設備告警信息,實現對管轄所有變電站輔助設備告警信息集中展示和提醒功能,并可按要求配置進行聲光報警,輔助設備監控工作站用于告警信息展示和KVM 畫面瀏覽及遠程控制。二是在被監視變電站新增KVM 設備,通過專用網絡進行連接,將變電站輔助設備監控主機的鍵盤、顯示器、鼠標通過延長器延伸到運維班,借助KVM 實現對某一座變電站輔助系統主界面瀏覽、遠程遙控操作和告警查詢等功能,新增輔助設備監控工作站可保持與站端輔助設備監控主機完全一致。

圖2 KVM 延伸方案架構

輔助設備事件集成主機和輔助設備監控工作站通過智能運檢管控中心交換機組網;變電站輔助設備監控主機,連接KVM 設備,通過Ⅳ區綜合數據網通道分別與地市公司、檢修公司和運維班相連。

2 智能遠程監控方案的比較和選擇

2.1 安全性

在安全分區方面,“新建變電站輔助設備監控系統”模式下,變電站站端的輔助設備監控系統、地市公司、檢修公司的變電運維班輔助設備監控系統均部署在Ⅱ區,符合國家能源局《國能安全[2015]36號》文件要求,輔助設備監控應部署于非控制區(即Ⅱ區)。“KVM 延伸”模式下,KVM 作為站端系統控制的延伸,不符合調度數據網安全管理要求,該模式下,變電站站端的輔助設備監控系統、地市公司、檢修公司的變電站輔助設備監控系統均部署在Ⅳ區,僅實現輔助設備遠方監視,無法進行遠方操作。

2.2 功能性

新建變電站輔助設備監控系統方案采用集中監控模式,除了實現全面監控外,可在此基礎上,進一步開發數據統計、告警分析、預警決策等服務各級運檢管理的高級應用,更側重管理;KVM 延伸方案采用分散監控模式,主要實現站端系統界面的遠程監視,監視信息、功能和站端完全一致,無法進行遠方控制。

a.KVM 延伸模式:遠程瀏覽監視站端系統界面,與站端信息完全一致;各站分散監視,通過KVM 進行逐一切換,無法進行遠方操作。

b.新建監控系統模式可根據監控需求,開發相應監控界面,監控信息范圍可控,可以進一步開發數據統計、告警分析、預警決策等高級應用;實現集中監控,綜合所轄變電站信息管理、展示方式,側重管理功能。

2.3 可擴展性

新建變電站輔助設備監控系統方案,架構更為完整,監控模式靈活,方便調整監視信息及展示方式、用戶權限分配管理、數據分析及預警決策等高級應用擴展,能夠有效解決未來輔助設備監控信息與其他系統的信息交互問題;KVM 延伸方案僅實現了站端界面的遠程監控,是站端系統的延伸,站與站之間分散監控,每個新增變電站需KVM 通道擴容,不具備高級應用功能擴展以及與其他系統的信息交互能力。

2.4 方案選擇

通過上述3個方面比較論證,新建變電站輔助設備監控系統方案符合網絡安全要求,且功能適應性和可擴展性更好,在成本可控的條件下,該方案更適合變電站輔助設備智能遠程監控現狀和未來發展趨勢。

3 智能遠程監控的實現

采用新建變電站輔助設備監控系統方案需要在地市公司、檢修公司和運維班層面分別作以下適應性改造。

3.1 地市公司與檢修公司

部署輔助設備監控系統服務器及軟件系統,實現對所轄變電站輔助設備運行、告警、聯動等信息的接收、展示、存儲、歷史查詢及運維班授權管理等。部署輔助設備監控工作站,通過客戶端方式,進行監控信息交互,監視、查看輔助設備運行狀態、歷史記錄,實現輔助設備遠程控制。部署調度數據網交換機,用于地市公司、檢修公司輔助設備監控系統組網。部署變電信息綜合處理系統服務器及軟件系統,實現對所轄變電站視頻信號的接收、監視、錄像查詢、遠程控制及運維班授權管理等。變電信息綜合處理系統在變電信息綜合處理模塊項目中單獨立項。

部署監控工作站,通過客戶端方式,進行遠程視頻監控、錄像查詢、遠程控制。部署綜合數據網交換機,用于地市公司、檢修公司變電信息綜合處理系統組網。變電站站端系統應支持IEC104協議、國網視頻B接口協議,實現站端系統與監控系統數據上傳、信令下發。地市公司、檢修公司與運維班、變電站之間應具備Ⅱ區調度數據網、Ⅳ區綜合數據網通信通道,滿足輔助設備監控信息、視頻監控信息的通信要求。Ⅱ區調度數據網通道兩端應部署縱向加密裝置,保證輔助設備數據通信安全。

3.2 運維班

部署輔助設備監控終端(主、備),通過客戶端方式訪問地市公司、檢修公司變電運維班輔助設備監控系統,按權限范圍,進行所轄變電站監控信息交互,監視、查看輔助設備運行狀態、歷史記錄,實現輔助設備遠程控制。按需部署調度數據網交換機,用于地市公司、檢修公司設備組網。部署視頻監控終端,通過客戶端方式,進行遠程視頻監控、錄像查詢、遠程控制。按需部署綜合數據網交換機,用于運維班視頻監控終端設備組網。Ⅱ區調度數據網通道兩端應部署縱向加密裝置,保證輔助設備數據通信安全。

4 結束語

從變電站無人值守實踐出發,對變電站輔助設備智能遠程監控技術進行研究,通過搭建支撐地市公司、檢修公司、運維班的變電站輔助設備監控系統,實現變電站輔助系統信息的統一架構、規范接入、遠方監控、智能聯動,進一步提高對變電站輔助設備告警的應急處置能力,可有效解決變電站輔助設備信息相對封閉、無法智能遠程監控等問題,為變電站無人值守提供強有力的技術支撐。