无人值守变电站智能辅助控制系统设计研究

陈涛　蔡成斌　王若宇

近年来现代科学技术的飞速发展在很大程度上推動了电力系统的创新与变革，与此同时也让各行业对电力能源产生了更高的需求。在新时期下，智能变电站以及无人值守变电站开始逐步在电网中得以普及运用，变电站智能辅助控制系统属于国家电网智能化、自动化建设发展的关键组成部分，为电网的安全稳定运行带来了坚实保障，其重要性逐渐得以凸显。本文结合笔者实际工作研究，分析了传统变电站辅助系统存在的问题，基于无人值守变电站的实际业务需求，对智能辅助控制系统设计展开了探讨。

一、传统变电站辅助系统存在问题

传统变电站辅助系统涉及图像监视系统、安全系统、火灾报警系统、采暖通风系统以及照明系统，然而传统辅助系统并未设置统一的信息管理平台，各个系统模块之间处于较为独立的状态，基本上是选择分散设计、独立上传的模式，表现出诸多问题。首先是功能具有局限性，传统变电站辅助系统的功能存在单一化的问题，只能够在出现事故后通过人工排查手段了解相关信息，并不具备异常监测、提前预警以及主动防御等功能。其次是通信标准并未统一。传统辅助系统中的各个子模块常常是不同供应商支持，其执行的通信标准差异较大，部分变电站没有配置规约转换设备，难以进行全局统筹管理，导致不同子模块无法进行信息传输共享，不符合无人值守变电站智能化运行需求。最后是各个子模块之间的联动性较差，其处于独立运行状态，当出现事故后不能够第一时间传递信息，自身运行效率不高，从某种程度上来说提高了维护成本。

二、无人值守变电站智能辅助业务需求

（一）安全监察需求

一方面，现阶段大部分变电站都已经具备安全警卫和消防报警系统，然而相应的系统模块属于独立运行，并未与视频系统相互联动，没有进行统一集中管理，远程管理工作人员不能够第一时间了解现场具体情况。应当对消防以及电子围栏系统实施集中管理，确保各个子系统模块之间能够有效衔接，在发出警报之后能够及时通过视频系统呈现现场画面，进而更加准确高效地找出故障出现位置。另一方面，无人值守变电站通常情况下的进出管理工作需要大门警卫工作人员予以执行，而进站工作管理的直接责任主体属于运行单位。但一般运行单位和变电站之间存在一定的距离，实际管理上具有一定难度，管理效率难以提升，长期下去必然会出现较大漏洞。所以无人值守变电站应当通过科学策略保证管理人员能够及时确认进出站人员的身份，借助于门禁和可视对讲系统，通过集控中心与变电站远程联网实现开关门操作，抑或是利用工作证识别系统对进出站人员予以识别，确保变电站的安全。

（二）变电运行需求

近年来无人值守变电站数量日益增多，变电运行业务也逐渐对视频监控系统提出了新的要求，过去投入使用的很多变电站在配置视频监控系统的过程中常常会重点关注安防以及人防需要，摄像头点位较少，当前无人值守变电站在实际运行过程中提出了如下需求。

首先是倒闸操作辅助确认。在进行远程开关和刀闸控制过程中，过去会要求管理人员亲临现场进行确认，而对于无人值守变电站而言，通过监控中心进行统一监控和运行维护，管理人员仅仅通过监控中心即可直接对变电站现场情况予以确认。针对距离较远的无人值守变电站来说，当出现突发状况之后，现场确认模式表现出较大的局限性，无法第一时间予以确认，此时便需要联结视频监控系统，在主变以及开关场地分别配备摄像头进行远程连线，确保视频画面和一次接线图充分融合，让变电站内的相关设备能够处于视频监控系统之下，从而帮助管理人员及时了解变电站现场的具体情况。

其次是远程设备巡视需求。为确保变电站中相关的设备设施能够处于安全稳定的运行状态，按照运行规程，相关单位应当做到定期对变电站的设备设施实施巡检。无人值守变电站实施人工巡检的及时性较差，需要消耗大量的人工成本，同时在这一过程中也容易出现各种风险因素，巡检效率不足。此时便必须要依靠远程视频监控系统实现远程巡检，能在很大程度上促进巡视作业效率提升。借助于合理配置变电站区域内的摄像头，远程对相关设备的实际运行状态进行巡查，有效降低工作人员到现场巡视的频率，从而在减轻工作负担的同时促进巡检效率提升，能够第一时间找出风险因素，确保无人值守变电站能够安全稳定运行。

（三）调度监控需求

对于变电站智能辅助控制系统而言，当变电站存在故障问题或者发出相关警告信号的情况下，作业人员需要第一时间获取现场实际情况并进行相应处理。因此需要智能辅助控制系统能够和SCADA系统进行联动，当出现遥信变位信号之后，可以直接联动摄像头转向故障区域并实时获取现场画面，为监控人员开展管理工作带来充分保障。

三、无人值守变电站智能辅助控制系统设计

（一）智能视频监控子系统

对于无人值守变电站智能辅助控制系统而言，视频监控子系统属于十分关键的组成部分，它与其他子系统之间能够进行有效联动，属于核心所在。这一系统的主要作用表现为如下几点：首先是能够在安防系统的辅助下确保无人值守变电站中相关设备设施的安全稳定运行。其次是远程管理人员能够通过视频监控系统里实时掌握变电站的运行状态。再次是视频监控系统可以全天候对变电站设备的运行情况予以监控，为管理人员提供信息支持。最后是视频监控系统具备预警与保护功能，可以有效联动其他子系统为变电站安全运行带来保障。

（二）智能火灾报警子系统

智能火灾报警子系统涉及火灾报警控制器以及火灾探测系统，同时也融合了辅助监控以及联动报警系统。火灾报警控制器属于其重要组成部分，它能够非常稳定地为火灾报警功能带来动力支持。在上述设备的共同配合之下，智能火灾报警子系统可以有效对自身实际运行状态实施监控，同时结合实际情况对火灾信号予以科学处置，还可以非常准确地定位具体报警区域，记录报警时间。这一系统通常情况下主要是用于无人值守变电站存在火灾隐患或者疑似火灾的情况下，能够第一时间发出警报提醒值班人员，从而及时采取策略确保火灾事故得以有效处理，降低变电站可能遭受的损失。除开通知值班人员外，该子系统还可以联动安全报警系统全面收集火灾信号，若收集到的信号表明变电站内部环境符合灭火条件，则能够依靠远程手动或自动打开灭火装置同时切断非消防电源来及时灭火，在这一过程中视频监控子系统能够持续不断地传输现场监控画面并进行上传记录。

（三）智能安全警戒子系统

电子安全围栏属于现代化的安防产品，其主要是按照阻挡为主、报警为辅的基本原则进行设计的安全警戒系统，它能够发出非致命性脉冲高压有效击退入侵人员，在发出攻击后的第一时间将入侵信号远程传递到值班工作人员，发挥出震慑、阻挡以及报警等多种功能。安全警戒子系统包含了高强度电子导线、挂线柱、紧线器等组成，设置于变电站围墙附近，也能够根据实际情况选择合适位置安装。系统控制器能够以每秒一次的速度发出低频率脉冲电压，同时源源不断朝着电子缆线传递脉冲信号。如果外来侵入者碰到脉冲电压会第一时间受到触及，这一触及虽是非致命性的，但可以对入侵者带来心理威慑，有效吓退不法分子。

（四）动力与环境监测子系统

一般来说无人值守变电站环境监测是为了对内部温湿度等信息实施采集，同时把获取的数据信息传输到远程控制中心，它能够提供不同的报警方式，还能够实时监测环境数据，借助于子模块对环境状态实施调控。环境监测系统获取的数据会第一时间传递给值班人员。动力监测子系统的关键性工作在于对变电站开关室风机运行状态实施监控，比如说10kV开关室和GIS开关室中分别配备一套轴流风机电气控制箱，借助于温湿度监测仪以及传感器能够让风机在特定情形下自动启动，还能够提供自动调温功能。除此之外，环境监测子系统能够对SF6开关室实施监测，在其中配备完善的監测设备，包括SF6监测系统主机、变送器和风控器等，可以对SF6气体监测信号予以精准识别。

（五）智能照明子系统

目前很多变电站所采用的照明系统基本上属于荧光灯，表现出使用寿命短、工作效率低以及维护繁琐等缺陷，同时其灯光自控性能不能够联动视频监控系统。根据实际需求，智能辅助控制系统应当选择绿色环保照明设备，合理选用灯具设备，促进照明质量提升。

四、无人值守变电站智能辅助系统之间的协同联动

第一，无人值守变电站环境子系统可以对环境数据进行实时监测，如果出现关键信息波动的情况下，能够在发出报警之后上传相关数据。第二，火灾报警系统可以和消防管控系统进行联动，当系统侦测到火警信号之后可以第一时间向消防管控系统发出指令，如此一来消防管控系统能够第一时间传输信息，帮助远程监控人员制定相应的对策。第三，安全系统和其他各个子系统进行联动，这主要是因为安全系统需要监控的范围较大，应结合实际情况制定有针对性的防控策略。当该系统侦测到非法闯入之后，智能辅助控制系统能够按照开关量信号做出准确判断，依托于视频监控系统了解现场情况并进行信息传送，做出对应的处理措施。第四是照明子系统和监控系统进行联动，按照消防子系统以及安全系统提出的报警信息第一时间开启对应区域内的灯光，如果不存在风险还可以在系统规定时间内关闭灯光。第五是环境子系统和通风系统之间的有效联动，在全面监测分析无人值守变电站内部环境温湿度的基础上，借助于控制通风空调系统来对环境予以调控。同时这一系统还可以和火灾报警系统实现联动，如果火灾报警系统发出信号后它能够第一时间控制变电站内部空气流动。第六，在相关条件允许的基础上，无人值守变电站排水系统以及空调系统也能够实现联动，以控制自身的开启与关闭。另外还应当预留与其他设备设施之间的联动功能，以便于未来对智能辅助系统进行更新和完善。

五、结语

总而言之，无人值守变电站智能辅助系统的运用在很大程度上促进了变电站管控水平提升，有效保障变电站的安全稳定运行，进一步降低人工管理成本，促进运行效率不断提高。与此同时，近年来现代信息技术飞速发展，无人值守变电站智能辅助控制系统中涉及的相关子系统也得到了不断地更新和完善，相信在未来会有更多现代技术得以普及应用，确保变电站的安全稳定运行。

（作者单位：大唐共和清洁能源有限公司）