變電站智能輔助系統的研究

　　摘 要：變電站輔助系統是變電站運維管理的重要組成部分，對于保障電網安全穩定運行具有重要作用，目前變電站都采用無人值守，人工與輔助系統相結合進行巡視的制度，這對輔助系統的功能提出了更高的要求。在分析傳統輔助系統的基礎上給出了輔助系統智能化的方案，并對其網絡結構進行詳細分析，系統介紹各個子系統的功能及其實現方式。

　　關鍵詞：變電站;運維管理;智能輔助系統;子系統

　　1 變電站輔助系統現狀

　　1.1 視頻監視及安全警衛系統視頻監視及安全警衛系統主要用于監視變電站內區域及周邊環境，通過目標區域的紅外對射探測器對變電站圍墻、大門進行全方位布防監視，有人非法闖入后報警處理;監測站內設備工作環境，監視設備運行情況的需要。根據變電運維人員反映，現有配置的視頻監視及安全警衛系統還存在不足，如：主動報警功能有欠缺;入侵地點實時定位、入侵人員跟蹤拍攝功能不強，不能對目標意圖精確判斷;與其他輔助系統的聯動功能不強。

　　1.2 火災報警系統火災報警系統用于防止火災和氣體爆炸。該系統由感煙探測器、溫度傳感器和報警主機組成，設置自動和手動控制模式，以提供控制和狀態信號[1]。但是，它只能發送簡單的信號，不能實時了解設備運行狀態，不能與視頻監控系統聯動，運維人員還需要根據火災報警反饋的地點再去切換對應的視頻監控畫面，不能第一時間了解火災情況，會延誤火災處理的進度，降低事故處理效率。

　　1.3 存在問題和運行需求現有的變電站輔助系統各部分的功能較為單一，智能化程度較低，無法實現有效的聯動，無法滿足變電站精益運維的要求。變電站輔助系統的功能需要高度集成，滿足智能巡檢的需求，實現巡檢全天候無死角，及時上報巡檢結果，更好地為安全生產服務。

　　2 智能輔助系統方案智能輔助系統方案將站內視頻監控、安防、火災報警、環境監測、智能巡檢、采暖通風控制等子系統的信息發送到變電站智能輔助系統后臺。后臺對接收到的信息進行分析后，根據分析結果向子系統發出控制命令，各子系統實現信息共享和相互協作。

　　2.1 智能輔助系統網絡結構智能輔助系統主站與監控一體化系統進行通信，留有接口至其他變電站，從而實現各變電站之間的相互通信。

　　2.2 智能輔助系統后臺實現方式智能變電站監控一體化系統結構分為 2 個部分。左邊為實時數據采集區，采用冗余的網絡結構，主要采集傳統 SCADA、保護故障信息、PMU等Ⅰ區數據。右邊為非實時數據采集區，由在線監測、圖像、消防、安防、環境監測等Ⅱ區數據組成，通過網絡實現和狀態監測及智能輔助服務器的通信。狀態監測及智能輔助服務器經由防火墻實現與數據服務器的通信，完成Ⅱ區數據的存儲與訪問工作，并與狀態監測及智能輔助系統主站通信。

　　2.3 智能輔助系統各子系統功能

　　2.3.1 視頻監視及安全警衛子系統視頻監視是變電站輔助系統的核心組成部分，可以對變電站內大門口、周界圍墻及電力生產設備進行實時畫面監控，并將畫面存儲到硬盤錄像機，在本地進行存儲的同時將數據傳輸到網絡平臺。視頻監視系統具有實時性，為站端的可視化、遠程操作提供了最為真實有效的數據。安全警衛系統是變電站輔助系統的安全防范的重要組成，對圍墻、大門、建筑物出入口等重點區域進行實時監控，對配合視頻監視系統聯動，將站端防盜告警信息(入侵時間、地點、人員、行為)實時有效地傳遞到系統后臺，避免不必要的損失。

　　2.3.2 環境監測子系統環境監測系統包括 SF6泄漏在線監測、溫度監測、濕度監測、風速監測，系統由前端各類型的環境采集傳感器和數據采集主機組成，通過前端各種環境探測器，將采集到的信息發送到站端數據采集主機，再上傳至集控主站。此外，系統通過運算分析，與各種固有設定的參數進行比較，作出各項數據是否超標的判斷，如有超標現象給出相應告警。

　　2.3.3 火災報警子系統火災報警系統可實現對變電站內火情事件進行實時監控，及時發現火情，發出信號，系統由感煙感溫探測器、手動報警按鈕、聲光報警器、火災報警主機和網絡傳輸模塊等設備組成。當感受到現場有火情時，控制器發出告警信號，顯示著火區域，并聯動相關的消防模塊進行滅火。

　　2.3.4 采暖通風子系統采暖通風子系統根據反饋的室內外溫濕度情況，自動控制空調、電采暖器和通風設備切換運行[2]。在夏季時候，如果風機能滿足室內溫度需要則采用智能風機進行散熱，如果風機不能滿足則采用空調進行溫度調節，相應的啟動值都事先設定好，滿足啟動條件就啟動這些設備。此外，還可以通過智能輔助平臺手動開啟關閉相關設備，避免了溫濕度傳感器故障時無法自動開啟關閉相關設備，為設備創造最有利的運行環境。

　　2.3.5 智能門窗子系統智能門窗子系統可以實現進出變電站人員的管理，為滿足條件的人員發放相應的權限，實現變電站統一管理的目標，做到人員信息統一、權限管理統一和設備管理統一。系統由前端傳感器、控制器以及相關聯的攝像機組成，前端傳感器包含按鈕、讀卡器、鎖體、紅外槍機和指示燈等，刷卡時實現撤防布防功能，傳感器通過私有協議將信息傳送到門禁控制器，門禁控制器再通過網絡將信息上傳到系統后臺上。

　　2.3.6 智能照明子系統智能照明子系統由前端控制設備、智能照明控制面板和智能集控器組成，前端控制設備包含站內原有的照明、配套視頻增加的 LED 補光燈。原有照明由照明系統供電，智能燈光系統只需要控制照明的控制節點即可，配套視頻增加的補光燈由視頻系統供電，通過控制線纜接到智能燈光控制面板上，再通過數據線接入到智能集控器，最后由集控器通過網絡傳輸到系統后臺上。

　　同時，系統不僅可以發送控制指令，而且可以反饋光源的工作狀態和故障信息，這給例行維護和集中管理帶來了極大的便利。智能照明子系統能夠接收其他子系統的聯動指令開啟或關閉燈光，有觸發安全警衛系統、火災報警裝置、門窗系統、視頻系統的情況時都會聯動照明子系統，這將為運維人員夜間視頻巡視變電站或者光照不足條件下遠程巡查設備提供有力幫助，還能對入侵起到告警震懾作用，配合門禁系統做好人員進出變電站的管理工作。

　　2.3.7 智能巡檢子系統智能巡檢子系統由現場設備區域的巡檢機器人、高清視頻探頭以及系統后臺組成。在系統后臺下發巡檢任務，巡檢機器人和高清視頻探頭巡視指定點位，將現場照片傳輸至系統后臺，后臺生成巡檢報告供運維人員查詢，巡檢監控展示了站端的巡檢任務列表，并可進行任務的增加和執行，可查看巡檢任務單詳情及執行的任務進度，并實時關聯視頻，同時展示了站端環境信息和設備運行狀態，以及巡檢的實時信息和報警信息，極大降低了設備故障風險，提高了人員運維效率。

　　2.3.8 智能鎖具系統智能鎖具系統為設備區智能控制柜、端子箱、機構箱和二次屏柜配置統一的智能鎖具，變電站現場有智能開鎖系統終端配合使用。執行開鎖任務時，系統終端應接收到智能輔助系統下發的開鎖任務，任務中應包括變電站名稱、任務名稱、操作人員名稱、工作起止時間和設備列表等信息[3]，并將開鎖任務可靠傳輸至電子鑰匙，現場人員使用電子鑰匙開啟指定的變電站鎖具。開鎖任務結束后，系統應支持接收電子鑰匙上傳的開鎖任務結果，并可靠地傳輸至智能輔助系統平臺。

　　3 智能輔助系統各子系統之間的聯動

　　3.1 視頻監視與安全警衛系統聯動當安全警衛系統檢測到有人員入侵變電站的行為時，系統定位到人員入侵的位置，然后將其位置以報文的形式發送給視頻監視系統，視頻監視系統下發命令給該區域的視頻探頭，開始執行現場情況的記錄工作。當夜晚時間或光照不充足的情形下，將聯動照明系統給予光源補償，為提高視頻監視系統的畫面質量提供有力的保障。

　　3.2 視頻監視與智能門窗系統聯動在變電站重要區域的入口處配置了智能門窗子系統，其功能接入智能輔助系統進行統一管理。變電現場有人刷卡進入相應區域時，智能門窗系統將刷卡信息實時上傳，同時視頻監視系統拍攝刷卡人員畫面，識別刷卡人員面部信息并與數據庫中的原始信息、刷卡信息相比對，及時發現人員盜刷卡現象以及非法入侵變電站的行為。此外還會根據刷卡時反饋的現場光度信息決定是否聯動照明子系統，以達到最好的識別效果。

　　3.3 視頻監視與智能巡檢系統聯動智能巡檢系統下發的巡檢任務中已設定好巡檢路線，當巡檢任務開始執行時，發送報文給視頻監視系統，當巡視到相應點位時視頻監視調取相應視頻探頭的權限，執行巡檢工作，最后將所有點位的巡檢內容上傳至系統后臺，智能巡檢系統投入運行實現了人工巡檢與智能巡檢有機結合，為巡視質量提供有力保障。

　　3.4 視頻監視與照明聯動變電站日常的巡視可以采用視頻輪巡的方式，調取相應視頻監控系統畫面時，照明系統根據現場的光線強度決定是否開啟，作為視頻巡視的光線補充，視頻監視與照明的聯動減少了變電運維人員操作輔助系統的壓力�，F場照明開關都采用了智能燈控面板，遠方和就地都可以進行開關燈的操作，相互不影響且狀態與實際一致，有效保證了系統聯動功能不受影響。

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　　4 總結

　　本文首先分析了目前變電站視頻監視和安全警衛、火災報警等系統的現狀，這些為變電運維工作服務的輔助系統存在各自獨立、智能化程度不高、不具備智能控制功能的問題，然后提出了變電站安全運行管理的需求。通過以上分析提出了采用統一的信息共享平臺，建立安全運行智能輔助系統的方案，并闡述了各子系統的功能以及相互之間的聯動。這套系統有規范信息傳輸傳送方式、規約，投入應用有利于變電站統一化管理更高效[4]，并且符合智能巡檢的需要，助力變電運維人員提高設備巡視效率和準確率。

　　參考文獻：

　　[1]孔祥雯.500 kV 無人值守新一代智能變電站輔助控制系統的設計與研究[D].鄭州：鄭州大學，2014.

　　[2]崔厚坤，洪莎莎.無人值班變電站智能安防輔助系統設計[J].電力系統通信，2012，33(8)：75-78.

　　[3]劉莉，文勇軍，唐立軍.高校消防設備移動巡檢管理系統的設計與實現[J].現代計算機，2019(16)：91-95.

　　[4]石海英，伍忠文.變電運維智能化遠程管理系統的應用[J].電子技術與軟件工程，2015(12)：62.

　　作者：宋 濤

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