變電站自動(dòng)化綜合智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)研究

馬 冰（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

變電站自動(dòng)化綜合智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)研究

馬 冰（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司，江西九江332000）

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得我國(guó)各行業(yè)領(lǐng)域中自動(dòng)化建設(shè)速度也在不斷提升。而伴隨人們對(duì)電力能源需求量的增加和依賴性的增強(qiáng)，也使得推動(dòng)變電站自動(dòng)化建設(shè)變得尤為重要。作為變電站系統(tǒng)中的重要組成，其智能監(jiān)控系統(tǒng)綜合性能和自動(dòng)化能力的高低，也會(huì)對(duì)變電站整體工作效率和電力運(yùn)輸質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。對(duì)此，本文以變電站為立足點(diǎn)，就其建設(shè)自動(dòng)化的綜合智能監(jiān)督控制系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的研究。

變電站；自動(dòng)化綜合智能監(jiān)控系統(tǒng)；建設(shè)

引言

對(duì)變電站來講，其自動(dòng)化和智能化建設(shè)是確保電網(wǎng)系統(tǒng)智能化、現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)得以順利完成的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)階段，我國(guó)大部分變電站在智能化建設(shè)過程中采用的都是一次設(shè)備智能化建設(shè)方案，其建設(shè)水平仍舊停留在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和檢修等方面，對(duì)于監(jiān)控功能系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化建設(shè)力度相對(duì)較為薄弱。因此，為了有效提升變電站輸送電的安全穩(wěn)定，提升電網(wǎng)系統(tǒng)的服務(wù)管理質(zhì)量，做好變電站內(nèi)部智能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，推動(dòng)變電站自動(dòng)化管理快速發(fā)展十分必要。

1 智能變電站的優(yōu)越性

智能變電站較之于常規(guī)變電站與數(shù)字化變電站具有顯著的優(yōu)越性。智能變電站之中的各種電氣設(shè)備都是智能設(shè)備，這些設(shè)備大多應(yīng)用了較為先進(jìn)的技術(shù)，具有集約程度較高、經(jīng)濟(jì)環(huán)保以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行的速度較快，運(yùn)行的效率較高。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，智能變電站的主要要求為：各變電站間實(shí)現(xiàn)信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化、通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化、信息交流的數(shù)字化等。在變電功能得以實(shí)現(xiàn)的過程中，智能變電站系統(tǒng)可以自動(dòng)的完成一些工作，比如說：對(duì)各種信息進(jìn)行采集、保護(hù)與測(cè)控等，并且能夠依照電網(wǎng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)的功能，比如說：對(duì)電網(wǎng)開展實(shí)時(shí)的自動(dòng)控制，對(duì)電網(wǎng)予以智能化的調(diào)節(jié)，將應(yīng)對(duì)各種突發(fā)問題的決策給制定出來，以及與附近變電站開展信息互動(dòng)并且推動(dòng)變電站對(duì)電網(wǎng)的控制作用得以實(shí)現(xiàn)。就運(yùn)行與處理上，智能變電站徹底實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化功能，其對(duì)所有數(shù)據(jù)的收集、處理以及輸入、輸出等都應(yīng)用了完全數(shù)字化方式，較之于過去，數(shù)據(jù)的精確度得以有效的提高。智能變電站數(shù)據(jù)處理數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于整個(gè)有效支撐整個(gè)電網(wǎng)具有非常重要的意義，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)字化變電站的優(yōu)越度。除此之外，智能變電站可以在線對(duì)電網(wǎng)予以監(jiān)測(cè)，全部智能電氣設(shè)備都能夠?qū)崿F(xiàn)體系化，這種體系具有可靠以及緊密的優(yōu)點(diǎn)。所以，智能變電站是眾多智能技術(shù)的重要集成體，其能夠?qū)崿F(xiàn)高級(jí)的互動(dòng)，使得不同型號(hào)的而設(shè)備可以開展高效的連接，從而使得電氣的利用率得以有效提升。

2 智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著當(dāng)前我國(guó)相關(guān)部門對(duì)建設(shè)變電站要求的提出，使得變電站的智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為了變電站建設(shè)工作中的必然要求。在階段，變電站的監(jiān)控系統(tǒng)主要分為了省級(jí)主站系統(tǒng)、變電站終端系統(tǒng)以及地區(qū)級(jí)主站系統(tǒng)這三個(gè)級(jí)別。其中，省級(jí)主站擁有查看其所轄省內(nèi)所有變電站環(huán)境和視頻信息、統(tǒng)計(jì)地區(qū)級(jí)主站實(shí)際運(yùn)行和工作情況的權(quán)利；地區(qū)級(jí)主站擁有監(jiān)控轄區(qū)內(nèi)所有變電站視頻環(huán)境信息，以及統(tǒng)計(jì)其工作情況的權(quán)利。一般情況下，省級(jí)與地區(qū)級(jí)的應(yīng)急指揮平帶主要是依靠Web客戶方位這種方式來接入到與之相對(duì)應(yīng)的主站之中，其訪問全面是由相應(yīng)主站授權(quán)而獲得的。與此同時(shí)，變電站中終端監(jiān)控單元內(nèi)的戰(zhàn)端傳輸工作主要應(yīng)用的是TCP/IP的傳輸方式，組網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備采用的都是統(tǒng)一集中數(shù)據(jù)監(jiān)控采集設(shè)備，設(shè)備采集標(biāo)準(zhǔn)為IU機(jī)架式的設(shè)計(jì)方式，其智能采集設(shè)備上方存有一個(gè)IP接口，下方存有八個(gè)RS485/232接口，十二路數(shù)字量輸入以及八路數(shù)質(zhì)量輸出。此外，監(jiān)控采集設(shè)備本身的接入和轉(zhuǎn)換功能十分的強(qiáng)大，不僅能夠作為水浸和溫度等監(jiān)控量，借助傳感器設(shè)備完成A/D轉(zhuǎn)換，還可以利用RS485/232接口同智能設(shè)備連接，完成監(jiān)控系統(tǒng)的綜合智能建設(shè)。

3 智能變電站電氣設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

變電站電氣設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括5個(gè)模塊，分別是聲音信號(hào)處理模塊、人機(jī)交互模塊、聲音信號(hào)采集模塊、電源模塊和故障判別模塊。其總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 變電站電氣設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖

在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)中的聲音部分硬件的時(shí)候要注意其處理速度要快，并且要有比較強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫管理功能和人機(jī)交互功能，同時(shí)可以在多種環(huán)境下保持其正常的性能，還要具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。

4 終端監(jiān)控單元建設(shè)

4.1 溫濕度監(jiān)測(cè)

在安裝溫濕度監(jiān)控設(shè)備時(shí)，相關(guān)人員需要以變電站實(shí)際占地空間我依據(jù)，在變電站內(nèi)部完成溫濕度傳感器設(shè)備的安裝工作，以便確保站內(nèi)各個(gè)時(shí)間段的溫濕度變化可以得到實(shí)施的監(jiān)控功能控制[1]。在變電站的智能檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器設(shè)備發(fā)出的信號(hào)一般會(huì)被接入集中數(shù)據(jù)監(jiān)控中心平臺(tái)的采集器之中，而后在依靠該采集器將收集到的溫濕度變化值及時(shí)的傳輸?shù)巾憫?yīng)的監(jiān)控中心平臺(tái)上。這樣一來，變電站監(jiān)控管理人員便能實(shí)時(shí)掌握站內(nèi)各個(gè)位置實(shí)際的溫度和濕度，一旦站內(nèi)實(shí)際溫濕度超過了限定要求，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提示管理人員及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行條件，從而保證變電站內(nèi)部設(shè)備可以處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)中。

4.2 漏水監(jiān)測(cè)

就變電站本身來看，其內(nèi)部安裝的空調(diào)設(shè)備周邊會(huì)因?yàn)樵O(shè)備在安裝過程中的一些施工點(diǎn)而出現(xiàn)漏水情況，為變電站正常運(yùn)行埋下安全隱患[2]。因此，在建設(shè)智能監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)人員需要在空調(diào)的周邊以及站內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)漏水情況的位置安裝漏水檢測(cè)線路，并在該線路中的合理位置安裝標(biāo)準(zhǔn)的漏水信號(hào)傳感器設(shè)備，將此種傳感器同集中數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的采集器連接起來。這樣一來，當(dāng)變電站內(nèi)部出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時(shí)，其具體位置和情況就能夠被及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中，觸發(fā)警報(bào)，從而得到及時(shí)的緩解和處理。

4.3 視頻系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

在建設(shè)變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，相關(guān)人員需要對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)存在的所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控。按照我國(guó)地區(qū)級(jí)主站現(xiàn)象的視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)要求，在建設(shè)該監(jiān)控系統(tǒng)的過程中需要將管理人員需要的視頻以組播或者是IP單向播放的方式實(shí)時(shí)上傳到相應(yīng)監(jiān)控中心平臺(tái)上，從而更好的滿足多個(gè)用戶同時(shí)方位同一視頻的傳輸要求[3]。其次，需要設(shè)定具體的監(jiān)測(cè)時(shí)間，管理人員要按照要求的時(shí)間間隔對(duì)變電站內(nèi)部所有攝像機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行視頻巡視檢查。具體的巡視檢查對(duì)象，管理人員可以隨意設(shè)定，但一定要保證視頻巡檢系統(tǒng)具有移動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)跟蹤的功能，從而保證視頻系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)質(zhì)量和效果。

5 智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

5.1 Lonworks通訊1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

在變電站之中，Lonworks屬于站內(nèi)保護(hù)裝置[4]。其中，上位機(jī)屬于Lonworks通訊，而監(jiān)控系統(tǒng)中使用的計(jì)算機(jī)則需要配置相應(yīng)的Lonworks卡和CSE201遠(yuǎn)動(dòng)。其具體應(yīng)用如圖2所示。

圖2 Lonwork s通訊1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

5.2 Lonworks通訊2常用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

在智能變電站系統(tǒng)中，因?yàn)長(zhǎng)onworks通訊屬于現(xiàn)階段常用的保護(hù)裝置，而站內(nèi)上位機(jī)主要是以太網(wǎng)作為通訊網(wǎng)絡(luò)，CSE101負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)?shù)氐淖冸娬颈O(jiān)控，CSE201負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)距離變電站的監(jiān)控信息。其具體的工作狀態(tài)如圖3所示。

6 保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)在智能變電站中的作用

保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)是組成智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的重要部分，負(fù)責(zé)采集、處理變電站內(nèi)數(shù)據(jù)，控制斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備。保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)處于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層中，我們可以通過保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)對(duì)變電站的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行收集、處理與分析。保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)集保護(hù)、測(cè)控兩個(gè)功能于一體，保護(hù)和測(cè)控功能既相對(duì)獨(dú)立，又能融合工作。使用了保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)的智能變電站的優(yōu)勢(shì)在于可以大量減少二次接線，既提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性，又能節(jié)省了資金投入。

相對(duì)于一般的微機(jī)保護(hù)裝置，保護(hù)測(cè)控裝置有下列幾個(gè)區(qū)別：

圖3 Lonwork s通訊2常用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

（1）在功能方面，保護(hù)測(cè)控裝置把一般微機(jī)保護(hù)裝置原本分開的微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)測(cè)控裝置的功能合并。

（2）在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，一般的微機(jī)保護(hù)裝置采用單個(gè)CPU完成整個(gè)系統(tǒng)的管理，而保護(hù)測(cè)控裝置采用了多個(gè)不同的CPU，分別負(fù)責(zé)完成保護(hù)、測(cè)控和通信管理功能。

（3）在保護(hù)裝置硬件方面，保護(hù)測(cè)控裝置比一般的微機(jī)保護(hù)裝置增加了單獨(dú)的測(cè)量CT、計(jì)量端子、測(cè)量端子、狀態(tài)量端子。

7 結(jié)束語

總而言之，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上技術(shù)的發(fā)展在一定程度上也推動(dòng)了監(jiān)控系統(tǒng)的快速發(fā)展，而變電站內(nèi)部的智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)又是變電站自動(dòng)化發(fā)展的有一個(gè)新階段。該監(jiān)控系統(tǒng)的順利建設(shè)，不僅可以為電網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化、現(xiàn)代化、智能化建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)，還可以降低遙視用戶時(shí)的工作成本，提升變電站監(jiān)控水平和質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

[1]鄭劍云.35kV智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電工電氣，2014，07：62～64.

[2]徐艷松，朱聯(lián)聯(lián)，王玉博，等.變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電器工業(yè)，2014，10：67～74.

[3]黃亮浩.基于IEC61850的智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)研究[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011，10：289～290.

[4]吳征程.IEC61850智能變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分析與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，08：144+183.

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2095-2066（2016）24-0064-02

2016-8-10