無人值守變電站智能輔助控制系統設計研究

陳濤　蔡成斌　王若宇

近年來現代科學技術的飛速發展在很大程度上推動了電力系統的創新與變革，與此同時也讓各行業對電力能源產生了更高的需求。在新時期下，智能變電站以及無人值守變電站開始逐步在電網中得以普及運用，變電站智能輔助控制系統屬于國家電網智能化、自動化建設發展的關鍵組成部分，為電網的安全穩定運行帶來了堅實保障，其重要性逐漸得以凸顯。本文結合筆者實際工作研究，分析了傳統變電站輔助系統存在的問題，基于無人值守變電站的實際業務需求，對智能輔助控制系統設計展開了探討。

一、傳統變電站輔助系統存在問題

傳統變電站輔助系統涉及圖像監視系統、安全系統、火災報警系統、采暖通風系統以及照明系統，然而傳統輔助系統并未設置統一的信息管理平臺，各個系統模塊之間處于較為獨立的狀態，基本上是選擇分散設計、獨立上傳的模式，表現出諸多問題。首先是功能具有局限性，傳統變電站輔助系統的功能存在單一化的問題，只能夠在出現事故后通過人工排查手段了解相關信息，并不具備異常監測、提前預警以及主動防御等功能。其次是通信標準并未統一。傳統輔助系統中的各個子模塊常常是不同供應商支持，其執行的通信標準差異較大，部分變電站沒有配置規約轉換設備，難以進行全局統籌管理，導致不同子模塊無法進行信息傳輸共享，不符合無人值守變電站智能化運行需求。最后是各個子模塊之間的聯動性較差，其處于獨立運行狀態，當出現事故后不能夠第一時間傳遞信息，自身運行效率不高，從某種程度上來說提高了維護成本。

二、無人值守變電站智能輔助業務需求

（一）安全監察需求

一方面，現階段大部分變電站都已經具備安全警衛和消防報警系統，然而相應的系統模塊屬于獨立運行，并未與視頻系統相互聯動，沒有進行統一集中管理，遠程管理工作人員不能夠第一時間了解現場具體情況。應當對消防以及電子圍欄系統實施集中管理，確保各個子系統模塊之間能夠有效銜接，在發出警報之后能夠及時通過視頻系統呈現現場畫面，進而更加準確高效地找出故障出現位置。另一方面，無人值守變電站通常情況下的進出管理工作需要大門警衛工作人員予以執行，而進站工作管理的直接責任主體屬于運行單位。但一般運行單位和變電站之間存在一定的距離，實際管理上具有一定難度，管理效率難以提升，長期下去必然會出現較大漏洞。所以無人值守變電站應當通過科學策略保證管理人員能夠及時確認進出站人員的身份，借助于門禁和可視對講系統，通過集控中心與變電站遠程聯網實現開關門操作，抑或是利用工作證識別系統對進出站人員予以識別，確保變電站的安全。

（二）變電運行需求

近年來無人值守變電站數量日益增多，變電運行業務也逐漸對視頻監控系統提出了新的要求，過去投入使用的很多變電站在配置視頻監控系統的過程中常常會重點關注安防以及人防需要，攝像頭點位較少，當前無人值守變電站在實際運行過程中提出了如下需求。

首先是倒閘操作輔助確認。在進行遠程開關和刀閘控制過程中，過去會要求管理人員親臨現場進行確認，而對于無人值守變電站而言，通過監控中心進行統一監控和運行維護，管理人員僅僅通過監控中心即可直接對變電站現場情況予以確認。針對距離較遠的無人值守變電站來說，當出現突發狀況之后，現場確認模式表現出較大的局限性，無法第一時間予以確認，此時便需要聯結視頻監控系統，在主變以及開關場地分別配備攝像頭進行遠程連線，確保視頻畫面和一次接線圖充分融合，讓變電站內的相關設備能夠處于視頻監控系統之下，從而幫助管理人員及時了解變電站現場的具體情況。

其次是遠程設備巡視需求。為確保變電站中相關的設備設施能夠處于安全穩定的運行狀態，按照運行規程，相關單位應當做到定期對變電站的設備設施實施巡檢。無人值守變電站實施人工巡檢的及時性較差，需要消耗大量的人工成本，同時在這一過程中也容易出現各種風險因素，巡檢效率不足。此時便必須要依靠遠程視頻監控系統實現遠程巡檢，能在很大程度上促進巡視作業效率提升。借助于合理配置變電站區域內的攝像頭，遠程對相關設備的實際運行狀態進行巡查，有效降低工作人員到現場巡視的頻率，從而在減輕工作負擔的同時促進巡檢效率提升，能夠第一時間找出風險因素，確保無人值守變電站能夠安全穩定運行。

（三）調度監控需求

對于變電站智能輔助控制系統而言，當變電站存在故障問題或者發出相關警告信號的情況下，作業人員需要第一時間獲取現場實際情況并進行相應處理。因此需要智能輔助控制系統能夠和SCADA系統進行聯動，當出現遙信變位信號之后，可以直接聯動攝像頭轉向故障區域并實時獲取現場畫面，為監控人員開展管理工作帶來充分保障。

三、無人值守變電站智能輔助控制系統設計

（一）智能視頻監控子系統

對于無人值守變電站智能輔助控制系統而言，視頻監控子系統屬于十分關鍵的組成部分，它與其他子系統之間能夠進行有效聯動，屬于核心所在。這一系統的主要作用表現為如下幾點：首先是能夠在安防系統的輔助下確保無人值守變電站中相關設備設施的安全穩定運行。其次是遠程管理人員能夠通過視頻監控系統里實時掌握變電站的運行狀態。再次是視頻監控系統可以全天候對變電站設備的運行情況予以監控，為管理人員提供信息支持。最后是視頻監控系統具備預警與保護功能，可以有效聯動其他子系統為變電站安全運行帶來保障。

（二）智能火災報警子系統

智能火災報警子系統涉及火災報警控制器以及火災探測系統，同時也融合了輔助監控以及聯動報警系統。火災報警控制器屬于其重要組成部分，它能夠非常穩定地為火災報警功能帶來動力支持。在上述設備的共同配合之下，智能火災報警子系統可以有效對自身實際運行狀態實施監控，同時結合實際情況對火災信號予以科學處置，還可以非常準確地定位具體報警區域，記錄報警時間。這一系統通常情況下主要是用于無人值守變電站存在火災隱患或者疑似火災的情況下，能夠第一時間發出警報提醒值班人員，從而及時采取策略確保火災事故得以有效處理，降低變電站可能遭受的損失。除開通知值班人員外，該子系統還可以聯動安全報警系統全面收集火災信號，若收集到的信號表明變電站內部環境符合滅火條件，則能夠依靠遠程手動或自動打開滅火裝置同時切斷非消防電源來及時滅火，在這一過程中視頻監控子系統能夠持續不斷地傳輸現場監控畫面并進行上傳記錄。

（三）智能安全警戒子系統

電子安全圍欄屬于現代化的安防產品，其主要是按照阻擋為主、報警為輔的基本原則進行設計的安全警戒系統，它能夠發出非致命性脈沖高壓有效擊退入侵人員，在發出攻擊后的第一時間將入侵信號遠程傳遞到值班工作人員，發揮出震懾、阻擋以及報警等多種功能。安全警戒子系統包含了高強度電子導線、掛線柱、緊線器等組成，設置于變電站圍墻附近，也能夠根據實際情況選擇合適位置安裝。系統控制器能夠以每秒一次的速度發出低頻率脈沖電壓，同時源源不斷朝著電子纜線傳遞脈沖信號。如果外來侵入者碰到脈沖電壓會第一時間受到觸及，這一觸及雖是非致命性的，但可以對入侵者帶來心理威懾，有效嚇退不法分子。

（四）動力與環境監測子系統

一般來說無人值守變電站環境監測是為了對內部溫濕度等信息實施采集，同時把獲取的數據信息傳輸到遠程控制中心，它能夠提供不同的報警方式，還能夠實時監測環境數據，借助于子模塊對環境狀態實施調控。環境監測系統獲取的數據會第一時間傳遞給值班人員。動力監測子系統的關鍵性工作在于對變電站開關室風機運行狀態實施監控，比如說10kV開關室和GIS開關室中分別配備一套軸流風機電氣控制箱，借助于溫濕度監測儀以及傳感器能夠讓風機在特定情形下自動啟動，還能夠提供自動調溫功能。除此之外，環境監測子系統能夠對SF6開關室實施監測，在其中配備完善的監測設備，包括SF6監測系統主機、變送器和風控器等，可以對SF6氣體監測信號予以精準識別。

（五）智能照明子系統

目前很多變電站所采用的照明系統基本上屬于熒光燈，表現出使用壽命短、工作效率低以及維護繁瑣等缺陷，同時其燈光自控性能不能夠聯動視頻監控系統。根據實際需求，智能輔助控制系統應當選擇綠色環保照明設備，合理選用燈具設備，促進照明質量提升。

四、無人值守變電站智能輔助系統之間的協同聯動

第一，無人值守變電站環境子系統可以對環境數據進行實時監測，如果出現關鍵信息波動的情況下，能夠在發出報警之后上傳相關數據。第二，火災報警系統可以和消防管控系統進行聯動，當系統偵測到火警信號之后可以第一時間向消防管控系統發出指令，如此一來消防管控系統能夠第一時間傳輸信息，幫助遠程監控人員制定相應的對策。第三，安全系統和其他各個子系統進行聯動，這主要是因為安全系統需要監控的范圍較大，應結合實際情況制定有針對性的防控策略。當該系統偵測到非法闖入之后，智能輔助控制系統能夠按照開關量信號做出準確判斷，依托于視頻監控系統了解現場情況并進行信息傳送，做出對應的處理措施。第四是照明子系統和監控系統進行聯動，按照消防子系統以及安全系統提出的報警信息第一時間開啟對應區域內的燈光，如果不存在風險還可以在系統規定時間內關閉燈光。第五是環境子系統和通風系統之間的有效聯動，在全面監測分析無人值守變電站內部環境溫濕度的基礎上，借助于控制通風空調系統來對環境予以調控。同時這一系統還可以和火災報警系統實現聯動，如果火災報警系統發出信號后它能夠第一時間控制變電站內部空氣流動。第六，在相關條件允許的基礎上，無人值守變電站排水系統以及空調系統也能夠實現聯動，以控制自身的開啟與關閉。另外還應當預留與其他設備設施之間的聯動功能，以便于未來對智能輔助系統進行更新和完善。

五、結語

總而言之，無人值守變電站智能輔助系統的運用在很大程度上促進了變電站管控水平提升，有效保障變電站的安全穩定運行，進一步降低人工管理成本，促進運行效率不斷提高。與此同時，近年來現代信息技術飛速發展，無人值守變電站智能輔助控制系統中涉及的相關子系統也得到了不斷地更新和完善，相信在未來會有更多現代技術得以普及應用，確保變電站的安全穩定運行。

（作者單位：大唐共和清潔能源有限公司）