變電站智能輔助系統(tǒng)的研究

　　摘 要：變電站輔助系統(tǒng)是變電站運(yùn)維管理的重要組成部分，對(duì)于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用，目前變電站都采用無人值守，人工與輔助系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行巡視的制度，這對(duì)輔助系統(tǒng)的功能提出了更高的要求。在分析傳統(tǒng)輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)上給出了輔助系統(tǒng)智能化的方案，并對(duì)其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，系統(tǒng)介紹各個(gè)子系統(tǒng)的功能及其實(shí)現(xiàn)方式。

　　關(guān)鍵詞：變電站;運(yùn)維管理;智能輔助系統(tǒng);子系統(tǒng)

　　1 變電站輔助系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　1.1 視頻監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)視頻監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)主要用于監(jiān)視變電站內(nèi)區(qū)域及周邊環(huán)境，通過目標(biāo)區(qū)域的紅外對(duì)射探測器對(duì)變電站圍墻、大門進(jìn)行全方位布防監(jiān)視，有人非法闖入后報(bào)警處理;監(jiān)測站內(nèi)設(shè)備工作環(huán)境，監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況的需要。根據(jù)變電運(yùn)維人員反映，現(xiàn)有配置的視頻監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)還存在不足，如：主動(dòng)報(bào)警功能有欠缺;入侵地點(diǎn)實(shí)時(shí)定位、入侵人員跟蹤拍攝功能不強(qiáng)，不能對(duì)目標(biāo)意圖精確判斷;與其他輔助系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能不強(qiáng)。

　　1.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)用于防止火災(zāi)和氣體爆炸。該系統(tǒng)由感煙探測器、溫度傳感器和報(bào)警主機(jī)組成，設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)控制模式，以提供控制和狀態(tài)信號(hào)[1]。但是，它只能發(fā)送簡單的信號(hào)，不能實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，不能與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，運(yùn)維人員還需要根據(jù)火災(zāi)報(bào)警反饋的地點(diǎn)再去切換對(duì)應(yīng)的視頻監(jiān)控畫面，不能第一時(shí)間了解火災(zāi)情況，會(huì)延誤火災(zāi)處理的進(jìn)度，降低事故處理效率。

　　1.3 存在問題和運(yùn)行需求現(xiàn)有的變電站輔助系統(tǒng)各部分的功能較為單一，智能化程度較低，無法實(shí)現(xiàn)有效的聯(lián)動(dòng)，無法滿足變電站精益運(yùn)維的要求。變電站輔助系統(tǒng)的功能需要高度集成，滿足智能巡檢的需求，實(shí)現(xiàn)巡檢全天候無死角，及時(shí)上報(bào)巡檢結(jié)果，更好地為安全生產(chǎn)服務(wù)。

　　2 智能輔助系統(tǒng)方案智能輔助系統(tǒng)方案將站內(nèi)視頻監(jiān)控、安防、火災(zāi)報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測、智能巡檢、采暖通風(fēng)控制等子系統(tǒng)的信息發(fā)送到變電站智能輔助系統(tǒng)后臺(tái)。后臺(tái)對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析后，根據(jù)分析結(jié)果向子系統(tǒng)發(fā)出控制命令，各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享和相互協(xié)作。

　　2.1 智能輔助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)智能輔助系統(tǒng)主站與監(jiān)控一體化系統(tǒng)進(jìn)行通信，留有接口至其他變電站，從而實(shí)現(xiàn)各變電站之間的相互通信。

　　2.2 智能輔助系統(tǒng)后臺(tái)實(shí)現(xiàn)方式智能變電站監(jiān)控一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為 2 個(gè)部分。左邊為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集區(qū)，采用冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要采集傳統(tǒng) SCADA、保護(hù)故障信息、PMU等Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)。右邊為非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集區(qū)，由在線監(jiān)測、圖像、消防、安防、環(huán)境監(jiān)測等Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)組成，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和狀態(tài)監(jiān)測及智能輔助服務(wù)器的通信。狀態(tài)監(jiān)測及智能輔助服務(wù)器經(jīng)由防火墻實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)服務(wù)器的通信，完成Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問工作，并與狀態(tài)監(jiān)測及智能輔助系統(tǒng)主站通信。

　　2.3 智能輔助系統(tǒng)各子系統(tǒng)功能

　　2.3.1 視頻監(jiān)視及安全警衛(wèi)子系統(tǒng)視頻監(jiān)視是變電站輔助系統(tǒng)的核心組成部分，可以對(duì)變電站內(nèi)大門口、周界圍墻及電力生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)畫面監(jiān)控，并將畫面存儲(chǔ)到硬盤錄像機(jī)，在本地進(jìn)行存儲(chǔ)的同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性，為站端的可視化、遠(yuǎn)程操作提供了最為真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。安全警衛(wèi)系統(tǒng)是變電站輔助系統(tǒng)的安全防范的重要組成，對(duì)圍墻、大門、建筑物出入口等重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)配合視頻監(jiān)視系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，將站端防盜告警信息(入侵時(shí)間、地點(diǎn)、人員、行為)實(shí)時(shí)有效地傳遞到系統(tǒng)后臺(tái)，避免不必要的損失。

　　2.3.2 環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括 SF6泄漏在線監(jiān)測、溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測、風(fēng)速監(jiān)測，系統(tǒng)由前端各類型的環(huán)境采集傳感器和數(shù)據(jù)采集主機(jī)組成，通過前端各種環(huán)境探測器，將采集到的信息發(fā)送到站端數(shù)據(jù)采集主機(jī)，再上傳至集控主站。此外，系統(tǒng)通過運(yùn)算分析，與各種固有設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，作出各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否超標(biāo)的判斷，如有超標(biāo)現(xiàn)象給出相應(yīng)告警。

　　2.3.3 火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)火情事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，發(fā)出信號(hào)，系統(tǒng)由感煙感溫探測器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等設(shè)備組成。當(dāng)感受到現(xiàn)場有火情時(shí)，控制器發(fā)出告警信號(hào)，顯示著火區(qū)域，并聯(lián)動(dòng)相關(guān)的消防模塊進(jìn)行滅火。

　　2.3.4 采暖通風(fēng)子系統(tǒng)采暖通風(fēng)子系統(tǒng)根據(jù)反饋的室內(nèi)外溫濕度情況，自動(dòng)控制空調(diào)、電采暖器和通風(fēng)設(shè)備切換運(yùn)行[2]。在夏季時(shí)候，如果風(fēng)機(jī)能滿足室內(nèi)溫度需要?jiǎng)t采用智能風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱，如果風(fēng)機(jī)不能滿足則采用空調(diào)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，相應(yīng)的啟動(dòng)值都事先設(shè)定好，滿足啟動(dòng)條件就啟動(dòng)這些設(shè)備。此外，還可以通過智能輔助平臺(tái)手動(dòng)開啟關(guān)閉相關(guān)設(shè)備，避免了溫濕度傳感器故障時(shí)無法自動(dòng)開啟關(guān)閉相關(guān)設(shè)備，為設(shè)備創(chuàng)造最有利的運(yùn)行環(huán)境。

　　2.3.5 智能門窗子系統(tǒng)智能門窗子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)出變電站人員的管理，為滿足條件的人員發(fā)放相應(yīng)的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)變電站統(tǒng)一管理的目標(biāo)，做到人員信息統(tǒng)一、權(quán)限管理統(tǒng)一和設(shè)備管理統(tǒng)一。系統(tǒng)由前端傳感器、控制器以及相關(guān)聯(lián)的攝像機(jī)組成，前端傳感器包含按鈕、讀卡器、鎖體、紅外槍機(jī)和指示燈等，刷卡時(shí)實(shí)現(xiàn)撤防布防功能，傳感器通過私有協(xié)議將信息傳送到門禁控制器，門禁控制器再通過網(wǎng)絡(luò)將信息上傳到系統(tǒng)后臺(tái)上。

　　2.3.6 智能照明子系統(tǒng)智能照明子系統(tǒng)由前端控制設(shè)備、智能照明控制面板和智能集控器組成，前端控制設(shè)備包含站內(nèi)原有的照明、配套視頻增加的 LED 補(bǔ)光燈。原有照明由照明系統(tǒng)供電，智能燈光系統(tǒng)只需要控制照明的控制節(jié)點(diǎn)即可，配套視頻增加的補(bǔ)光燈由視頻系統(tǒng)供電，通過控制線纜接到智能燈光控制面板上，再通過數(shù)據(jù)線接入到智能集控器，最后由集控器通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)后臺(tái)上。

　　同時(shí)，系統(tǒng)不僅可以發(fā)送控制指令，而且可以反饋光源的工作狀態(tài)和故障信息，這給例行維護(hù)和集中管理帶來了極大的便利。智能照明子系統(tǒng)能夠接收其他子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)指令開啟或關(guān)閉燈光，有觸發(fā)安全警衛(wèi)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警裝置、門窗系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)的情況時(shí)都會(huì)聯(lián)動(dòng)照明子系統(tǒng)，這將為運(yùn)維人員夜間視頻巡視變電站或者光照不足條件下遠(yuǎn)程巡查設(shè)備提供有力幫助，還能對(duì)入侵起到告警震懾作用，配合門禁系統(tǒng)做好人員進(jìn)出變電站的管理工作。

　　2.3.7 智能巡檢子系統(tǒng)智能巡檢子系統(tǒng)由現(xiàn)場設(shè)備區(qū)域的巡檢機(jī)器人、高清視頻探頭以及系統(tǒng)后臺(tái)組成。在系統(tǒng)后臺(tái)下發(fā)巡檢任務(wù)，巡檢機(jī)器人和高清視頻探頭巡視指定點(diǎn)位，將現(xiàn)場照片傳輸至系統(tǒng)后臺(tái)，后臺(tái)生成巡檢報(bào)告供運(yùn)維人員查詢，巡檢監(jiān)控展示了站端的巡檢任務(wù)列表，并可進(jìn)行任務(wù)的增加和執(zhí)行，可查看巡檢任務(wù)單詳情及執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)度，并實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)視頻，同時(shí)展示了站端環(huán)境信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及巡檢的實(shí)時(shí)信息和報(bào)警信息，極大降低了設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，提高了人員運(yùn)維效率。

　　2.3.8 智能鎖具系統(tǒng)智能鎖具系統(tǒng)為設(shè)備區(qū)智能控制柜、端子箱、機(jī)構(gòu)箱和二次屏柜配置統(tǒng)一的智能鎖具，變電站現(xiàn)場有智能開鎖系統(tǒng)終端配合使用。執(zhí)行開鎖任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)終端應(yīng)接收到智能輔助系統(tǒng)下發(fā)的開鎖任務(wù)，任務(wù)中應(yīng)包括變電站名稱、任務(wù)名稱、操作人員名稱、工作起止時(shí)間和設(shè)備列表等信息[3]，并將開鎖任務(wù)可靠傳輸至電子鑰匙，現(xiàn)場人員使用電子鑰匙開啟指定的變電站鎖具。開鎖任務(wù)結(jié)束后，系統(tǒng)應(yīng)支持接收電子鑰匙上傳的開鎖任務(wù)結(jié)果，并可靠地傳輸至智能輔助系統(tǒng)平臺(tái)。

　　3 智能輔助系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)

　　3.1 視頻監(jiān)視與安全警衛(wèi)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)當(dāng)安全警衛(wèi)系統(tǒng)檢測到有人員入侵變電站的行為時(shí)，系統(tǒng)定位到人員入侵的位置，然后將其位置以報(bào)文的形式發(fā)送給視頻監(jiān)視系統(tǒng)，視頻監(jiān)視系統(tǒng)下發(fā)命令給該區(qū)域的視頻探頭，開始執(zhí)行現(xiàn)場情況的記錄工作。當(dāng)夜晚時(shí)間或光照不充足的情形下，將聯(lián)動(dòng)照明系統(tǒng)給予光源補(bǔ)償，為提高視頻監(jiān)視系統(tǒng)的畫面質(zhì)量提供有力的保障。

　　3.2 視頻監(jiān)視與智能門窗系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)在變電站重要區(qū)域的入口處配置了智能門窗子系統(tǒng)，其功能接入智能輔助系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。變電現(xiàn)場有人刷卡進(jìn)入相應(yīng)區(qū)域時(shí)，智能門窗系統(tǒng)將刷卡信息實(shí)時(shí)上傳，同時(shí)視頻監(jiān)視系統(tǒng)拍攝刷卡人員畫面，識(shí)別刷卡人員面部信息并與數(shù)據(jù)庫中的原始信息、刷卡信息相比對(duì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)人員盜刷卡現(xiàn)象以及非法入侵變電站的行為。此外還會(huì)根據(jù)刷卡時(shí)反饋的現(xiàn)場光度信息決定是否聯(lián)動(dòng)照明子系統(tǒng)，以達(dá)到最好的識(shí)別效果。

　　3.3 視頻監(jiān)視與智能巡檢系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)智能巡檢系統(tǒng)下發(fā)的巡檢任務(wù)中已設(shè)定好巡檢路線，當(dāng)巡檢任務(wù)開始執(zhí)行時(shí)，發(fā)送報(bào)文給視頻監(jiān)視系統(tǒng)，當(dāng)巡視到相應(yīng)點(diǎn)位時(shí)視頻監(jiān)視調(diào)取相應(yīng)視頻探頭的權(quán)限，執(zhí)行巡檢工作，最后將所有點(diǎn)位的巡檢內(nèi)容上傳至系統(tǒng)后臺(tái)，智能巡檢系統(tǒng)投入運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了人工巡檢與智能巡檢有機(jī)結(jié)合，為巡視質(zhì)量提供有力保障。

　　3.4 視頻監(jiān)視與照明聯(lián)動(dòng)變電站日常的巡視可以采用視頻輪巡的方式，調(diào)取相應(yīng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)畫面時(shí)，照明系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場的光線強(qiáng)度決定是否開啟，作為視頻巡視的光線補(bǔ)充，視頻監(jiān)視與照明的聯(lián)動(dòng)減少了變電運(yùn)維人員操作輔助系統(tǒng)的壓力�，F(xiàn)場照明開關(guān)都采用了智能燈控面板，遠(yuǎn)方和就地都可以進(jìn)行開關(guān)燈的操作，相互不影響且狀態(tài)與實(shí)際一致，有效保證了系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能不受影響。

　　電力工程論文范例：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)擾動(dòng)同步協(xié)同攻擊及防護(hù)分析

　　4 總結(jié)

　　本文首先分析了目前變電站視頻監(jiān)視和安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的現(xiàn)狀，這些為變電運(yùn)維工作服務(wù)的輔助系統(tǒng)存在各自獨(dú)立、智能化程度不高、不具備智能控制功能的問題，然后提出了變電站安全運(yùn)行管理的需求。通過以上分析提出了采用統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，建立安全運(yùn)行智能輔助系統(tǒng)的方案，并闡述了各子系統(tǒng)的功能以及相互之間的聯(lián)動(dòng)。這套系統(tǒng)有規(guī)范信息傳輸傳送方式、規(guī)約，投入應(yīng)用有利于變電站統(tǒng)一化管理更高效[4]，并且符合智能巡檢的需要，助力變電運(yùn)維人員提高設(shè)備巡視效率和準(zhǔn)確率。

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　　作者：宋 濤

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