智能變電站監(jiān)控與視頻系統(tǒng)聯(lián)動方式研究

，，

(1.國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，四川 成都 610072;2.四川大學(xué)，四川 成都 610065)

0 引 言

智能變電站的生產(chǎn)輔助控制系統(tǒng)作為智能變電站的重要組成部分起到越來越重要的作用，其中視頻監(jiān)視系統(tǒng)起到了非常重要的作用[1,2]。一體化系統(tǒng)設(shè)計是目前生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)與其他輔助系統(tǒng)的結(jié)合較為緊密，也實現(xiàn)了一些聯(lián)動，如門禁系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、照明等[3]。為適應(yīng)智能變電站的高級應(yīng)用，目前有一些視頻監(jiān)控系統(tǒng)和變電站的監(jiān)控系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)進行了一些聯(lián)動，實現(xiàn)斷路器操作、隔離開關(guān)操作時能夠?qū)⒁曨l監(jiān)控系統(tǒng)的攝像頭進行聯(lián)動進行監(jiān)視，實現(xiàn)順控等的聯(lián)動監(jiān)視。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)與視頻系統(tǒng)的智能聯(lián)動對于無人值班變電站和智能變電站的運維是非常有意義的，對于智能變電站的順控操作，雖然SCADA系統(tǒng)能夠通過各種位置信號判斷操作是否正確，但對于監(jiān)控人員而言如果能夠在順控操作或者遠方操作時直接能通過視頻看到斷路器和隔離開關(guān)分合位置信號，甚至分合過程，這無疑能提高操作的安全性。同時，對于事故跳閘后，如果能夠快速定位于故障斷路器，或者相關(guān)故障設(shè)備，則便于監(jiān)控人員更快、更準(zhǔn)地對事故進行分析確認，提高事故處理速度和準(zhǔn)確度。

1 目前監(jiān)控與視頻聯(lián)動模式介紹

目前監(jiān)控與視頻聯(lián)動的主要模式是針對智能變電站，利用監(jiān)控系統(tǒng)的GOOSE(generic object oriented substation event)信號進行信息溝通實現(xiàn)聯(lián)動，文獻[4]將變電站遙視系統(tǒng)和數(shù)字化變電站的GOOSE通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，詳細介紹了通過中間件或通信服務(wù)器實現(xiàn)與遙視系統(tǒng)聯(lián)動的兩套方案。文獻[5]則對方案中的關(guān)鍵技術(shù)如映射關(guān)系的建立、GOOSE報文的捕獲、GOOSE報文的解析和信息安全防護等進行了深入研究。智能聯(lián)動的關(guān)聯(lián)內(nèi)容目前主要有兩大類：斷路器和隔離開關(guān)變位聯(lián)動；事故變位聯(lián)動。

2 監(jiān)控系統(tǒng)與視頻智能聯(lián)動方式探討

變電站監(jiān)控系統(tǒng)與視頻系統(tǒng)進行聯(lián)動方式，根據(jù)作用形式可分為直接方式和間接方式。直接方式是指監(jiān)控系統(tǒng)直接和視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行信息交換實現(xiàn)智能聯(lián)動，間接方式指視頻系統(tǒng)通過其他信號間接與監(jiān)控系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)聯(lián)動，如通過測控裝置、通過GOOSE相關(guān)信息、通過MMS相關(guān)信息、五防系統(tǒng)等等。以下對各種聯(lián)動方式可能的實現(xiàn)方法分別進行分析。

2.1 硬接點關(guān)聯(lián)方式

對于一些不具備數(shù)字化信息采集的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，或者對于常規(guī)變電站，采用硬接點方式通過開入變化關(guān)聯(lián)實現(xiàn)間接聯(lián)動是一種最簡單、經(jīng)濟的實現(xiàn)方式。

對于斷路器變位聯(lián)動，將斷路器和隔離開關(guān)的位置輔助接點通過二次電纜接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)位置與硬接點開入進行關(guān)聯(lián)，這樣在監(jiān)控系統(tǒng)進行斷路器和隔離開關(guān)操作時則能夠?qū)⒁曨l畫面直接與斷路器和隔離開關(guān)進行聯(lián)動。

對于事故變位聯(lián)動，則將需要進行視頻聯(lián)動監(jiān)視的事故動作信號硬接點接入到視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如油溫高告警、漏油告警等可將相應(yīng)的攝像頭進行關(guān)聯(lián)設(shè)置，在發(fā)生上述信號時攝像頭可直接顯示相關(guān)油溫、油位等情況，實現(xiàn)方式示意圖如圖1所示。

圖1 硬接點聯(lián)動方式

2.2 智能終端GOOSE關(guān)聯(lián)方式

采用硬接點方式，將增加許多二次電纜，因此接線復(fù)雜，一些信號可能需經(jīng)過重動擴展，增加了系統(tǒng)實現(xiàn)的難度，降低了可靠性。對于智能變電站而已，由于斷路器位置、非電量信息等等是通過各間隔的智能終端或者本體智能終端采集，以GOOSE信號的數(shù)字化方式通過光纖通道發(fā)送給需要的智能設(shè)備，如測控、保護等等，從而實現(xiàn)了信息的有效共享和數(shù)字化、光纖化、網(wǎng)絡(luò)化傳輸。對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)而已，作為智能變電站的一種智能裝置，只要具備GOOSE接口，則能夠通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)接收到硬接點一樣的變位信息，就可以實現(xiàn)相同斷路器開關(guān)變位聯(lián)動和事故聯(lián)動。實現(xiàn)方式示意圖如圖2所示。

圖2 智能終端GOOSE聯(lián)動方式

2.3 測控及保護等GOOSE關(guān)聯(lián)方式

變電站監(jiān)控系統(tǒng)進行斷路器和隔離開關(guān)的遠方遙控是通過測控裝置發(fā)送GOOSE控制命令來進行的，因此通過測控裝置的GOOSE信息可實現(xiàn)遙控的智能聯(lián)動。對于保護動作的斷路器變位跳閘，其動作命令也是通過GOOSE命令到智能終端的，因此也可以通過保護的GOOSE跳閘命令實現(xiàn)斷路器跳閘的智能聯(lián)動。

圖3 測控裝置GOOSE聯(lián)動方式

此種方式需視頻監(jiān)控系統(tǒng)接收測控裝置或者保護的GOOSE遙控命令或者GOOSE跳閘命令，并與相關(guān)的斷路器或隔離開關(guān)對象相對應(yīng)的攝像頭進行預(yù)設(shè)關(guān)聯(lián)。由于目前保護跳閘多采用點對點方式，因此該方式并不適合于進行保護跳閘聯(lián)動。實現(xiàn)方式示意圖如圖3所示。

采用此種方式相對于采用智能終端通過斷路器位置或者隔離開關(guān)位置GOOSE信息進行聯(lián)動能夠在斷路器或者隔離開關(guān)進行分合前就將攝像頭提前將位置調(diào)整好，這樣能更好地監(jiān)視到分合過程，尤其對于隔離開關(guān)很直觀，但這種方式對于不通過測控裝置的手動操作則不能實現(xiàn)，另外對于保護分合閘也不能進行監(jiān)視。

2.4 通過MMS關(guān)聯(lián)方式

監(jiān)控系統(tǒng)與測控及保護進行通信通過MMS網(wǎng)絡(luò)，通過61850報文方式進行信息交換。因此，視頻監(jiān)控系統(tǒng)如果具備MMS的61850相關(guān)的通信能力，則可以通過MMS網(wǎng)絡(luò)接收測控裝置的位置遙信信息或者監(jiān)控系統(tǒng)的遙控信息以及保護的動作遙信信息等等。

此種方式根據(jù)接收的MMS信息類型，可實現(xiàn)位置變位聯(lián)動、事故關(guān)聯(lián)聯(lián)動，也可以實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)通過MMS的直接聯(lián)動，這種方式是實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)直接聯(lián)動的最易實現(xiàn)的方式，也是目前監(jiān)控和視頻系統(tǒng)直接聯(lián)動的主要方式。

圖4 通過MMS聯(lián)動方式

采用此種方式，需要視頻系統(tǒng)同測控、保護進行MMS通信，一些視頻系統(tǒng)不具備61850的通信接口，因此該種方式在通信接口上需進行開發(fā)。

2.5 監(jiān)控系統(tǒng)與視頻系統(tǒng)一體化關(guān)聯(lián)方式

目前，智能變電站的一體化設(shè)計成為一種趨勢，采用此種方式，監(jiān)控系統(tǒng)直接和視頻監(jiān)視系統(tǒng)進行信息的交互，并根據(jù)需要進行聯(lián)動的內(nèi)容進行聯(lián)動控制，由于監(jiān)控系統(tǒng)是遙控的發(fā)起方，亦是各種信號收集的平臺，因此能夠很方便地實現(xiàn)如前所述的遙信(位置和告警)變位聯(lián)動、遙控聯(lián)動及其他高級聯(lián)動。其示意圖如圖5所示。

圖5 一體化關(guān)聯(lián)方式

采用此種方式，需監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)進行信息交互，由于監(jiān)控和視頻監(jiān)視系統(tǒng)往往為不同廠家，因此需進行協(xié)同開發(fā)，開發(fā)難度較大。

3 各種方式比較

根據(jù)上述智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)的5種實現(xiàn)聯(lián)動方式分析，對各種方式的優(yōu)缺點進行比較。

接口方式比較：除硬接點外，其余4種方式均采用數(shù)字化、信息化接口方式。接口通用性方面，采用GOOSE通信方式通用性最好，宜實現(xiàn)；采用MMS和一體化進行通信方式，通用性較差，需單獨進行開發(fā)，較難實現(xiàn)。

可靠性比較：硬接點方式采用電纜方式，由于電纜經(jīng)過開關(guān)場，易受干擾，可靠性較差；采用GOOSE方式，經(jīng)過的中間環(huán)節(jié)較少，且GOOSE采用光纖進行數(shù)字信號傳輸，因此可靠性較高。采用MMS和一體化聯(lián)動方式，涉及到多個環(huán)節(jié)和系統(tǒng)，因此可靠性比GOOSE方式稍差。

功能擴展應(yīng)用：采用硬接點方式最不靈活，難以擴展和維護，且只能實現(xiàn)位置和信號變位聯(lián)動；采用智能終端的GOOSE和測控裝置的GOOSE聯(lián)動方式只能分別對應(yīng)遙信變位聯(lián)動和遙控聯(lián)動，擴展性一般；采用MMS和一體化聯(lián)動能實現(xiàn)多種方式聯(lián)動，擴展性良好。

經(jīng)濟性比較：采用硬接點和GOOSE方式經(jīng)濟性較好，開發(fā)難度?。徊捎肕MS和一體化方式，開發(fā)難度大，投資較大。

適用性比較：硬接點適合于常規(guī)站或者不具備通信能力的視頻監(jiān)控系統(tǒng)；GOOSE聯(lián)動方式適用性好，能應(yīng)用于任何監(jiān)控系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)；MMS聯(lián)動適用于具有61850通信能力的視頻監(jiān)控系統(tǒng)；一體化聯(lián)動方式則適用性較差，對于已經(jīng)建成的智能站不適用，適合于新建智能站并采用一體化設(shè)計的系統(tǒng)。

4 一種組合式智能聯(lián)動方式應(yīng)用

根據(jù)上述聯(lián)動方式的比較，考慮到目前智能變電站的發(fā)展情況，采用GOOSE聯(lián)動方式是較為靈活、可靠性較高、易實現(xiàn)、投資較少的一種方式，并且適用性廣，可適用于任何智能站不同的監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。為了實現(xiàn)更強的功能，可將智能終端GOOSE聯(lián)動和測控GOOSE聯(lián)動進行組合聯(lián)動，這樣既可以實現(xiàn)斷路器和隔離開關(guān)位置變位聯(lián)動(如因保護跳閘等)，也可以實現(xiàn)遙控時預(yù)先進行攝像頭定位，從而實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)的聯(lián)動高級應(yīng)用，目前該種聯(lián)動方式已在110 kV實訓(xùn)智能變電站得到了良好應(yīng)用，實現(xiàn)了順控聯(lián)動(預(yù)先定位)、仿真培訓(xùn)變位聯(lián)動、油位告警聯(lián)動等功能。

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