变电站一体化智能监控系统设计与应用探讨

周金平 郑琰琰

摘要：在智能化变电站发展过程中，根据智能电网的重要组成，对电网发电、配电以及电力运输的平台建立，需要不断的进行调整。电网的现代化发展需求是增加智能变电站高效输出，在发展过程中，优势极为明显。电力系统是调度的系统也是变电站重要的组成部分，根据当前电网运行体系的建立需要不断进行设计思考。

关键词：智能变电站;一体化;监控系统;设计分析

一、变电站一体化智能监控系统技术分析

1.1变电站一体化智能监控系统组成

变电站一体化智能监控系统的建设是为了满足电网信息数字化发展的要求，同时可以为电网通信技术化和共享化发展提供技术支持，实现在变电站中构建统一化接入和统一化存储，最终实现对运行状态的监视、控制及智能告警等功能。变电站一体化智能监控系统由主机、操作员站、工程师站、Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关以及综合应用服务器等组成，其中主机主要负责对各类数据的采集和处理，实现对站内设备的监控，操作员站是变电站工作人员的主要人机交互界面，可以实现对站内数据的现实及记录，工程师站主要负责变电站一体化智能监控系统维护和管理工作，Ⅰ区数据通信网关直接负责数据采集，Ⅱ区数据通信网关实现Ⅱ区与调度中心之间数据传输，Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关负责与其他主站之间的信息传输。

1.2变电站一体化智能监控系统功能

变电站一体化智能监控系统的主要功能包括监视、控制、告警、运行管理和辅助应用五类，其中监视是指在变电站中引入可视化技术，对变电站运行状态进行实时监控，包括工况监视、设备状态监视以及远程监视等功能。控制功能主要满足就地或远程实现对系统进行控制，常用操作包括无功优化控制、紧急操作及顺序控制等。告警功能主要是通过对各项运行数据综合分析，从而实现对站内故障进行告警。

1.3变电站一体化智能监控系统配置

变电站一体化智能监控系统功能在网络层面上可以分为站控层网络、间隔层网络和过程层网络三个部分。其中站控层网络中需要配置监控主机、操作员站Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关及数据服务器等设备，根据变电站的要求不同站控层的设备配置会存在不同，但是监控主机宜双套配置，此外站控层需要配备两台交换机，且要求每台交换机都能为系统提供足够的端口。间隔层网络测控设备需独立于站控层单独配置，在配置过程中根据变电站实际情况做出选择。过程层网络中设备包括合并单元、智能控制柜及智能终端等，在低压环境中采用单套配置方案。

二、一体化智能监控系统设计

2.1音视频信息传输与控制总体框架

一体化智能监控系统宜采用分布式结构，分公司级监控中心、变电站运行操作队和变电站本地控制系统3级。每级中心都分为主控中心、客户端和接口系统（预留），用于扩充与其他系统之间的衔接、WEB浏览功能，实现远程监控及系统扩展性。主控中心包含数据库和管理平台，实现数据存储、权限控制、实时监控、配置管理等全部功能。在变电站和其他必要的电脑上安装客户端，根据不同权限，操作员可以进行相应的监控、管理和操作。接口系统通过采用IEC61850通信规约与综合自动化等系统接口及联动。值班及相关人员可以WEB浏览方式实时监控每个变电站区域的环境、报警及人员进出等实时状态。

视频监控系统、设备控制子系统、防盜报警子系统、门禁子系统、WEB浏览子系统等系统之间联动，并与自动化系统进行接口，实现包括现场设备操作联动视频、综合自动化系统告警、门禁联动视频等用户自定义的设备联动。

中心管理服务子系统完成设备管理、用户管理、权限认证、报警信息管理、信息查询、业务管理、日志管理等。

接入服务子系统负责响应客户端和设备提交的系统请求服务，并进行视频分发和存储的调度管理。如视频的调阅、云台控制请求、报警处理请求等，工作流程见图1。

分发服务子系统用于节约网络带宽，存储管理子系统根据管理员设定的存储策略自动将需要的像保存到存储设备中。网络管理服务子系统将系统运行状态信息显示给维护管理人员，并在出现异常情况下给出相应的告警信息。平台互联子系统为各级应用平台之间的跨平台提供联网共享接口，负责联网过程中的控制命令和音视频数据的传输和转换。

2.2音视频获取系统设计

2.2.1固定监控系统

SCADA系统与智能监控系统连接，实现可靠的隔离开关操作。当SCADA系统控制隔离开关进行不同工作状态切换时，智能监控系统自动将摄像机对准到执行此次动作的相关设备，并显示对应的视频信息，便于操作人员对操作结果进行确认，SCADA系统与智能监控系统通过正向隔离装置（网闸）单向通信，保证电网内部数据的安全。设备内部分合闸指示监控点采用高清（720P与1080P）网络化摄像机实现对设备的定点监测。

变电站安防视频、场区设备异常监视视频系统、场区作业实时安全监察采用智能网络球机。依托智能分析器的视频分析和行为分析技术，当报警产生时，智能网络球机自动跟踪到对应的报警触发物上，可以直观地监测到报警现场。

2.2.2移动监控系统

移动监控系统根据指令实现对制定目标的监控或所有目标的循环自动巡检。为实现对智能变电站设备顺序控制操作后的实际状态检查，该系统必须具备精确定位、高速运行的特点。采用轮子或履带行走方式，存在导航精度差、行走速度慢、定位精度低等缺点，且不适合全天候运行，难以实现变电站一体化监控系统全天候自动巡检的要求。移动平台宜采用轨道式移动机构，既可提高运行速度又便于定位。

移动机构利用编码器、定位块以及行程开关、激光定位等技术，实现在预定位置的精确停车，携带的摄像机对多点目标进行精确定位观察，即对指定设备进行整体扫描、针对重点部位拉近观测等。

三、结语

智能变电站是智能电网的重要组成部分，而变电站内电力设备的安全稳定运行是保证智能变电站正常工作的基础。变电站一体化智能监控系统可以实现对电力设备的实时监控，并保证对变电站运行状态的自动协同控制和综合分析，符合今后电网结构紧凑化、功能集成化及设备数字化的整体要求。

参考文献：

[1]高涛，邓玲.智能电网及其国内外发展概述[J].东北电力技术，2012，33（22）：5-10.

[2]张幼明，高忠继，黄旭.智能变电站技术应用研究分析[J].东北电力技术，2012，33（5）：1-3.

[3]郭哲强.浅谈智能化变电站的实施和应用[J].东北电力技术，2014，35（3）：44-48.

周金平（1995.06.06）;男;福建龙岩;汉族;本科;助理工程师，职务：变电运维值班员;研究方向：变电站辅控设备实用化。