变电站智能辅助系统的应用

宋涛 冯承超

摘要

随着智能电网变电站飞速发展，对变电站辅助系统提出了更高的要求。本文在“两型一化”相关原则指导下，结合变电站运维工作的需求，提出变电站智能辅助系统方案，并分析系统功能。

【关键词】智能电网 智能辅助系统 变电运维

变电运维模式由原先变电站无人值班发展为无人值班、集中监控，变电站辅助监控系统作为电网智能化、安全生产所必须的重要技术手段之一，为电网的安全稳定运行及变电运维工作提供了重要的保障。随着相关技术的发展，变电站智能辅助系统在电网安全稳定运行的过程中发挥着越来越重要的作用。本文针对变电站辅助系统现状及运行需求，提出一种变电站智能辅助系统方案，重点对智能辅助系统的网络结构及各子系统功能进行分析与研究。

1 变电站辅助系统现状及运行需求

1.1 变电站辅助系统现状

变电站辅助系统包含图像监视及安全警卫系统、火灾报警系统、采暖通风系统、事故油池控制系统、照明系统。目前，常规变电站的辅助系统由于没有统一的网络平台，各子系统基本是相互独立的关系，采用分散设计、独立上传，存在不少问题：

1.1.1 功能单一

当前变电站辅助系统相对比较单一，仅能在事故后进行人工排查获取所需信息，缺少事故主动防御、设备异常监测及智能巡检等功能。

1.1.2 通信规约不一致

子系统往往由不同的供应商提供，采用的通信规约不一致，有些常规变电站不配备规约转换装置，因此不易实现统一的网络化管理，造成了子系统之间缺少联动性，无法达到智能变电站运行管理的要求。

1.1.3 配合联动缺乏

当前的变电站辅助系统各子系统孤立运行，缺少配合联动，无法在各子系统间共享有用的信息，实则也是资源的浪费，使系统运转效率降低，变相增加了系统运行维护的成本。

1.2 变电站辅助系统运行需求

智能化变电站运行维护的要求和标准不断升级，因此产生新的需求和功能，主要体现在以下几个方面：

（1）搭建统一的辅助设备运行管理平台，将所有的与运行安全相关的辅助系统功能接入辅助设备运行管理平台，方便新功能的扩充和接入，极大简化了辅助设备的运行管理。

（2）集成变电站内所有辅助设备的运行信息，有利于集中监控变电站内状况。

（3）统一各设备信息传输方式和规约，提高设备间联动性。

（4）辅助设备各自为战，形成信息孤岛，需要大量人力来处理不同设备上送的信息，不适用于不断提升的安全管理要求。

（5）智能巡检的新需求，节省值班员人工巡视的成本，降低人工巡检的出错率。

2 智能辅助系统网络方案

根据目前变电站辅助系统发展现状和运行需求，提出一种变电站智能辅助系统方案，其网络结构图如图1所示。

监控一体化系统整合并实现辅助系统主机的功能。智能辅助系统中各子系统与监控一体化系统连接，采用IEC61850传输规约传送各子系统的运行状态信息，监控一体化系统实现各子系统规约转换，实现了各子系统间有效的通讯。监控一体化系统与智能辅助系统主站采用总线方式连接，向系统主站上送各子系统运行信息。为了实现不同变电站之间数据传输，还预留了相应的接口。

3 智能辅助系统功能实现

3.1 系统后台实现方式

智能变电站监控一体化系统结构分为安全Ⅰ区和安全Ⅱ区。安全Ⅰ区采集实时数据，监控一体化主机进行数据的处理和存储工作，主要采集保护测控、PMU，故障录波等信息，通过总线写入到服务器中。安全Ⅱ区采集非实时数据，各辅助设备的信息在安全Ⅱ区中完成采集，通过辅助服务器将信息上送到辅助系统主站。变电站监控一体化系统应配置统一数据服务器，数据服务器应具备隔离分区能力。在技术条件具备的情况下，宜遵循IEC 62351的要求。监控一体化系统结构如图2所示。

3.2 子系统功能

3.2.1 图像监视及安全警卫子系统

该系统中配置一套图像监视及安全警卫系统。图像监视系统采集站内各视频球机和枪机相关信号，采集到的信号上送到系统主站。安全警卫系统检测到不同的告警信号时，通过声光等不同方式进行报警。当安全警卫系统检测到有入侵变电站行为时，同时启动视频系统和照明系统，打开入侵处照明灯光，视频系统调整到相应位置并记录下实时状况，实现了系统的联动。

3.2.2 环境监测子系统

环境监测系统能实时监测主变套管、母线等运行温度，减少带电检测工作量。GIS室内配置SF6浓度监测仪，二次设备舱内配备空气质量传感器，可实时监测舱内空气中氧气和二氧化碳的含量，当指标达到满足人员活动要求的设定值时，发出提示信息，指示人员可以进入舱内。

3.2.3 火灾报警子系统

由火灾报警控制器、感温感烟探测器、声光报警器等设备组成，通过RS485通信口上传信息。当火灾报警子系统发信时，进行声光报警，并与图像监视系统产生联动，将现场的状况记录下来。

3.2.4 智能门窗子系统

门禁系统控制器与一体化监控系统之间采用RS485进行通信。门禁系统有几个功能模块组成：权限管理、遥控开门、人员定位及报警联动。对进入变电站的人员配备门禁控制卡，并设置不同的权限，刷卡进入时，启动图像监视系统，并记录下人员进入时间及现场画面等信息。

3.2.5 采暖通风子系统

采暖通风子系统由空调、电采暖器、通风设备组成，温湿度傳感器可自动检测环境状况，实现空调和通风设备自动启停，进行加热器工作模式切换，并可将温湿度数据上传至系统主站。

3.2.6 事故油池控制系统

在事故油池中设置有超声波液位计，当发生严重的主变故障向事故油池排油时，联动启动排水泵进行排水。液位计将油池中液位信号上送辅网主机，根据整定值可实现远程启停排水泵，减少了人工操作，完全适用于无人值守变电站运维模式。

3.2.7 智能照明子系统

智能照明系统是智能变电站辅助设施的重要组成部分，采用网络通信技术和数字调光技术相结合，变电站室内外照明可采用本地与遥控两种方式进行开启与关闭。夜间视频巡视时，照明系统与视频摄像头联动。

3.2.8 智能巡检子系统

智能巡检子系统由感知RFID（射频识别）卡、手持式智能终端（如PDA等）和系统管理主机等组成。感知SRFID卡绑定在变电站被巡检的设备上，结合变电站标识系统，输入设备标识编号，作为电子标识。运维人员在巡视时手持巡检PDA扫描设备标识，可读取设备台账记录，同时可以记录下巡视发现的缺陷，进行上传。扫描设备标识的同时发信给图像监视系统，启动视频巡检，做到人工巡检与视频巡检相结合，避免巡视有遗漏。

3.2.9 智能锁具系统

检修过程中误入带电间隔会产生严重的后果，严重威胁设备和人身安全，本辅助系统配置了智能锁具系统。对KK开关钥匙、智能控制柜钥匙、解锁钥匙等进行了有效管理，对取用钥匙设置了相应权限，避免了违规使用钥匙造成误入带电间隔的事故。

4 总结

本文就目前变电站辅助系统存在独立运行无法联动的缺点，以及运行维护中产生的新需求，对变电站智能辅助系统进行了分析与研究，提出一种变电站智能辅助系统方案，系统的实施能够让变电站的管理更加高效，大大地提高变电站智能化水平、节省变电运维工作的人力、提高巡视效率，并且还能提供海量的运行数据，为运维工作提供充足的信息，为变电站的可靠稳定运行提供了有力保障。

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