变电站综合预警系统研究与应用

云南电网有限责任公司玉溪供电局 李本惠 朱玉鑫 汤 莲

设备的多样化和网络规模的不断扩大，网络的复杂性不断增加，同时对电力网络运维的要求也越来越高。另一方面，随着各种业务与发电、运营和管理的关联度越来越高，业务对网络的实时性、安全性和带宽的要求越来越高，现有的后修模式不可避免地会影响一些通信。业务对电网安全稳定运行构成一定威胁的业务。另一方面，通信网络网络故障类型多、变化快、涉及网元多、具有显着时空突发事件的特点。从理论研究入手，解决电网维面临的新需求和新挑战，克服核心技术以适应业务需求、综合监控和智能变电站运维早期研究和设计补偿为目标。同时，变电站在现代电网的输配电中起着举足轻重的作用，其安全运行尤为重要。实施少量或无人值守变电站后，必须解决变电站设备运行的可靠性、变电站安全管理和远程监控等问题运。基于先进的网络通信技术、计算机技术和智能检测技术，研究开发了变电站安全运行综合预警系统。系统采用分层分布式结构，由变电站端、监控中心和通信网络三部分组成。对该系统的通信技术进行具体研究，设计了一套图像监控装置和安全预警装置。视频监控系统主要从整体硬件配置和二次开发方面进行讨论，安全预警系统主要从硬件配置方面进行讨论。系统的应用主要是系统软件的应用，系统的其他参数可以根据温度和湿度的设置进行设置。该系统可以实现对变电站运行环境的实时监控和预警，可以大幅提高变电站的安全运行水平。

1 系统功能构成

1.1 监控中心

监控中心由服务器、数据服务器、安全报警服务器、工作站组成，是系统的主要软件。安全警报服务器的主要功能是通过网络获取系统的所有环境监测数据和视频数据，并分发到各个工作站的客户端。所谓的服务器本质上就是一台电脑，但是它的性能比普通电脑要高，比如更高的时钟速度、更大的内存、更先进的大硬盘等等。服务器提供了共享机制，只要有服务器指定的机制，局域网内的任何客户端都可以根据其权限获取该资源。一方面，只有服务器才能完成一些无法完成的任务，另一方面，也可以降低整个系统局域网的网络成本。服务器主要为系统提供网络服务，使系统的任何授权用户都可以通过互联网随时随地使用系统。

1.2 通讯网络

每个站端和监控中心通过两个以太网桥通过电力系统专用通道互连。监控中心内部是局域网，通讯只是比较简单的以太网通讯方式。但是在变电站的情况下，通讯方式更加多样化，在环境监测部分，主要有两种通讯方式：现场总线CAN 和串口通讯。视频监控单元采用以太网和通讯方式，其中一台用作云台控制总线。

1.3 变电站

目前，我们的图像监控装置以及安全预警装置实现了变电站的图像和环境监控件。图像监控装置的主要功能是实时传输，现场工作人及时了解操作情况。此外通过运动检测以及智能识别技术，提供变电站相关运行的信息。安全预警装置的主要功能是采集一些威胁变电站内外安全运行的环境参数，实时提供给远程监控中心。如果现场的这些环境参数发生异常变化，监控中心工作站的工作人员就可以及时发现问题，降低了变电站因环境因素而发生事故的概率，进一步保证了安全运行。该装置由环境参数采集装置和环境参数处理装置两部分组成，主要是各种传感器、变送器或环境检测设备集检测、传输于一体，对环境进行所有有计划的监测工作。数据数字化和模拟操作允许传感器探头获得人类可用的数据。环境处理单元采用单片机作为关键的安全预警终端。它承载了单片机的可编程功能，一个通讯口将所有数据发送到串口服务器，供监控中心服务器调用。

2 变电站综合预警系统具体实施

2.1 图像监控

图像监控技术是通过变电站技术创新的不断推进，电力系统的自动化程度大大提高，实现了远程变电站的遥测。通过远程功能的实现，灵活的反映了变电站的运行，在反复对变电站一次、二次设备的外部监控和变电站的防火防盗，实行相关部分的操作。不断地通过这些薄弱环节直接影响到无人值守变电站的安全运行。变电站断路器，该局灵活方便，清晰实时，可以监控所有摄像机的画面，控制云台和镜头。设计为数字视频录像功能，可用于变电站丢失或事故分析报警联锁功能当发生报警时，来自监控主机的图像自动切换到相应的摄像头系统包括数字视频优先级和权限设置，用户动作记录等。多路分屏实时监控系统可在一台显示器上同时监控相同或不同的前端。视频监控单元设计图像监控单元组织结构视频监控单元由硬盘录像机、室外高压半球摄像机和室内全向技术组成，其在系统中的作用不容小觑。视频监控装置是变电站远程直观监控系统的基本条件，同时各种报警联动需要视频监控装置的支持。

2.2 数据采集

采集器开关量采集器主要由单片机、接口、光电隔离电路和逻辑处理电路组成。采用单片机作为数据处理器，接口为预警主机提供输出通道，光电隔离电路的作用是避免或减少采集信号因电磁污染而失真。它用于收集和利用来自各种传感器的信号作为数字信号输出。数据接收接口有两个接口和两个单接口，接口主要用于为数据采集器提供一个输入通道，一个接口是温湿度变送器和无线温湿度传感器的数据输入，另一个接口也用作预警主机[1]。输出接口连接串口服务器供监控中心服务器使用该监控数据。数据处理器是预警主机的核心，所有数据都必须在该主机上处理并发送到串行服务器。实时状态显示部分主要是液晶显示电路，通过它也可以现场观察检测结果，同时还可以显示预警主机是否工作正常。

2.3 安全预警

安全预警装置的主要功能是监测环境温湿度、烟雾、火焰、变压器噪声、高压电缆温度、门禁系统、安全等因素。通过变电站和现场总线采集影响各传感器接收变电站安全运行的各种参数，并确定和处理预警终端信息。安全预警装置由安全预警主机、数据采集器和若干智能环境探测器组成。安全预警主机通过总线连接采集器，通过串口与主站通信。开关量采集器采集来自烟雾、火焰、洪水、室内侵入等不同类型探测器的开关状态信号。模拟量收集器收集不断变化的信号，例如噪声。最大探测距离非法入侵探测器，视角角度烟雾探测器报警集中变暗，报警后延时自动复位。液位检测器警报高度总警报延迟时间、事件分辨率、遥测刷新率和实时指示器、遥测变化传输时间、信号变化传输时间、事故位移警报响应时间、呼叫屏幕响应时间、屏幕数据响应时间、全系统数据更新周期、事故弹出屏幕时间、遥控返回时间、位移响应时间、遥控命令响应时间、可靠性指标可用性、正常情况下主机平均负载率、网络负载率、远程控制准确率、平均故障间隔时间，主站和远程终端全满[2]。

2.4 系统数据库

一个系统的数据库设计是否合理，关系到系统运行的可靠性，决定了系统的可用性。监控数据库是存储和管理所有监控参数的数据库，它包含大量的数据，其设计直接关系到系统的效率和运行的稳定性。由于预警数据变量的种类很多，如果对每个变量都设计一个表，一是让数据库变得过于复杂，二是考虑为每个数据表增加数据文件和日志文件，负担增加。因此，将数据集中在一个表中是一种减少数据库表数量的方法。预警数据分为三种类型：模拟、数字和视频模拟。可以存储模拟量的表也必须存储数字量。这是存储空间的一个小浪费，但与前面提到的由于数据表数据和日志文件，尤其是日志文件的增长而造成的浪费相比，是微不足道的。经过综合考虑，设计站点列表用于存储所有监控站点的信息。监控设备列表用于监控设备管理。同时，它区分变量。监测变量列于综合预警中。软件设计表预警变量初始化、相关管理数据存储管理、设计监控变量实时值表对各类预警实时数据存储管理、设计监控预警数据存储历史值用于管理的变量历史值表。系统还需要设计两个辅助表来完成站点、站点地图和站点监控地图信息的存储管理和相关配置[3]。站点地图配置信息表用于变电站站点地图的系统配置和各站点监控地图的监控。每个站点的监控分布图使用监控预置点配置表。用户登录数据库是存储和管理用户登录相关任务的数据库，类型简单，关联度不高[4]。大多数表是在数据库创建后初始化的固定表。表是固定表，在一段时间内不会随机变化，第四张表随着用户使用系统而改变内容，并始终存储系统所有用户的登录和注销记录。

3 系统的安装注意事项

前期安装工作确保施工工具齐全，原材料齐全，在可以搭建变电站的前提下，设置一些传感器和旧相机的地址。监测点布置变电站远程监测监测点的分布按空间范围分为室外和室内两部分。变电站外部主要包括环境压力、变电站、围栏、大门等监测对象。变电站远程监控需要设置的位置包括主控室、高压开关柜室和电容器室。各项具体功能的实现与监测点的布置密切相关，监测点布置是否合理是整个变电站远程监测系统有效运行的关键。监控点的布置包括摄像头、门磁、探测器的分布和配置。相机和各种传感器必须正确放置才能很好地发挥其功能。接线安装按照上述准备工作开始接线并安装每个系统组件。我们首先进行布线，在布线时测试电缆的可用性，根据安装难度和子布局安装设备，并在安装过程中进行调试。安装注意事项安装时调试，调试前不要安装所有设备调试必须逐个或按类型进行避免设备和站内产生高电压和强电磁波的地方尝试安装接线安全警告主机、硬盘录像机等[5]。在电磁环境较好的主控室，制定合理的工程进度表，降低安装成本注意安全一般情况下，变电站都有高压。

4 结语

在配备视频监控系统的有人值班变电站中，可以监控烟雾、非法进入等有限事件，但可以监控温度、湿度、环境火焰、小动物侵入电缆沟和淹没，以及工作现场的空调状况。向实时性较差的运营监控人员提供事件信号，往往导致运营监控人员无法及时发现隐患。预警系统中配置的视频监控系统与其他监控终端实现报警联锁。对各种业务子系统和机房设备进行综合管理，具有跨平台、组合设计、实时、flash 动画效果、历史回放等优良特性，该系统的应用大大提高了运维。电网的可管理性和高效性有力地保障了电网的稳定运行。