山西某220 kV變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺

背景

近年來，智能變電站已逐步投入正常運行，站內安全設施和治安管理日益受到重視，從而對電力公司安全技術防范的要求也越來越高。由于受變電站傳統(tǒng)管理模式的影響，各系統(tǒng)間信息不能共享，成為了安全范圍的信息孤島，缺乏縱向的有效監(jiān)控。不同的專業(yè)，配置不同的監(jiān)控設備，對同一技術事件重復處理，造成人力、設備的嚴重浪費。

變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺將變電站現(xiàn)有的各類設備監(jiān)控系統(tǒng)以及安全防范系統(tǒng)進行歸類整合，實行集成聯(lián)網(wǎng)、集中監(jiān)控、統(tǒng)一調度，達到在同一平臺上實現(xiàn)安防、消防、環(huán)境、視頻、門禁、照明、SF6、排澇子系統(tǒng)集中控制的目標，建立智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺，實現(xiàn)資源共享以及優(yōu)化配置，節(jié)約了人力、財力、物力資源，極大降低了勞動成本，提高了員工的工作效率。

1 運行現(xiàn)狀

以山西省電力公司晉中供電公司某220 kV變電站為例，該站內監(jiān)控區(qū)域的電子圍欄、消防、環(huán)境、門禁、視頻圖像以及照明等以獨立運行的方式工作。

由于各系統(tǒng)繁多，系統(tǒng)硬件類型和種類也不相同且點多面廣，采集同一數(shù)據(jù)，采用了生產(chǎn)、營銷、調度等多套子系統(tǒng)，造成了人力資源和設備的浪費，限制了各類終端設備的協(xié)同工作的發(fā)揮，影響了各系統(tǒng)工作效率。

該站的弱電系統(tǒng)的管理工作各自為政，對維護人員的職責界定不清晰，處于分散管理狀態(tài)，使得維管困難，費時費力效率低，綜合防范的能力差，造成缺少對事前預防、事中跟蹤、事后分析的工作預案。缺乏必要的監(jiān)督和考核手段，對系統(tǒng)維護和值守人員不能統(tǒng)一指揮和調度，使得變電站的安保工作無法實現(xiàn)精確化管理與智能化轉型的要求。

站內的防范報警信息處于多頭管理狀態(tài)，報警界面模糊，缺少流程管理，巡查無計劃性以及無專人統(tǒng)一監(jiān)控等現(xiàn)狀，造成問題和隱患不能及時處置和追責，使得無法實現(xiàn)閉環(huán)管理站內的弱電系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)平臺構成

220 kV變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺遵循《智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)范》進行設計，系統(tǒng)采用IEC61850標準統(tǒng)一建模。該系統(tǒng)除了強調各個子系統(tǒng)之間的信息共享和信息互動之外，還支持分層、分區(qū)的分布式結構及多級系統(tǒng)構建，同時可實現(xiàn)與智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互，可隨時滿足智能變電站對輔助生產(chǎn)系統(tǒng)提出的新需求。

變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺主要由系統(tǒng)后臺主機、傳輸設備、輔助控制主機及各類輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)以后臺主機為核心，完成對各類子系統(tǒng)的高度整合。在維持現(xiàn)有各子系統(tǒng)相對獨立運行和自動閉環(huán)控制的前提下，后臺主機保持與各子系統(tǒng)通信，通過各子系統(tǒng)實現(xiàn)對變電站現(xiàn)場各種生產(chǎn)信息的采集、處理、監(jiān)控等功能。 智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺以標準的IEC61850協(xié)議上傳一體化監(jiān)控系統(tǒng)，所有生產(chǎn)輔助信息可通過以太網(wǎng)通道或2M通道上傳主站系統(tǒng)。

輔助控制主機通過TCP/IP網(wǎng)絡接入系統(tǒng)后臺主機，可遠程采集各種設備的狀態(tài)、告警信息及實時數(shù)據(jù)，并可對現(xiàn)場設備進行遠程控制。輔助控制主機可通過網(wǎng)絡進行遠程參數(shù)配置、遠程管理及遠程固件升級。輔助控制主機能夠脫機運行，在網(wǎng)絡斷線、服務器故障等情況下依然能夠實現(xiàn)正常運行、聯(lián)動報警、設備控制以及記錄存儲等。

3 系統(tǒng)實施

針對這個20 kV變電站實際情況，按照整合利舊的原則，智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺（以下簡稱平臺）將該站的安防、消防、環(huán)境、視頻、門禁、照明、SF6、排澇子系統(tǒng)實現(xiàn)智能集中控制，采用組態(tài)開發(fā)模式，具有統(tǒng)一界面，具備子系統(tǒng)內和跨子系統(tǒng)的告警布撤防預案、告警聯(lián)動預案。

3.1 設備監(jiān)控系統(tǒng)

設備監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控智能變電站運行設備的重要管控體系。它是由變電站環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、SF6檢測子系統(tǒng)、排澇子系統(tǒng)等構成，在智能變電站的運行中起著保護設備以及預防設備故障的作用，使操作隊人員及時掌握變電站設備存在的問題和隱患，主動采取防范措施。

對于環(huán)境監(jiān)測方面，變電站環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)，是在站內原使用的壁掛式普通溫濕度探測器的基礎上，新增主控室、繼電保護室、35 kV高壓室，2個蓄電池室新增安裝溫濕度傳感器，實現(xiàn)實時采集變電站的溫濕度，提高了對溫濕度的監(jiān)控力度。當溫濕度超過標準值時，系統(tǒng)會自動報警提示，起到防范設備運行溫度過高，導致設備損壞的事故。此外，在照明子系統(tǒng)中增加燈光控制功能，實現(xiàn)平臺控制操作，增加隨攝像頭追蹤開啟的功能，當發(fā)生非法入侵、火災報警、變電站事故跳閘等事件時，攝像頭根據(jù)事件進行轉動、對焦啟動平臺聯(lián)動機制，開啟相應的照明燈。當夜間需要進行遠程視頻巡視時，燈光應根據(jù)攝像頭巡視路徑相應開啟和關閉。

對于該站終端GIS設備，SF6監(jiān)測子系統(tǒng)加裝分布式的氣體監(jiān)測裝置，接入平臺實現(xiàn)實時監(jiān)測，自動完成預定區(qū)域的空氣中的SF6、O2等氣體的濃度檢測，在超過預定指標的情況下，啟動風機等裝置，進行排風換氣等補救措施。

排澇子系統(tǒng)是在站內加裝液體位置探測傳感器，接入平臺實現(xiàn)實時監(jiān)測，當發(fā)生浸水事故時，平臺向排水泵控制箱發(fā)出啟動指令，遠程開啟排水泵。若當主水泵出現(xiàn)故障，導致水位上升至某一高度時，實現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，自動調用攝像機轉到相應預置位，同時并啟動備用水泵。在35 kV高壓室和1/2號蓄電池室增加風機控制系統(tǒng)并加裝除濕機控制系統(tǒng)；主控室和繼電保護室增加空調控制；接入平臺，實現(xiàn)遠程控制。

3.2 安全防范系統(tǒng)

安全防范系統(tǒng)是確保智能變電站安全運行的重要手段。它包括防盜子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)等，在原有系統(tǒng)的基礎上更加實時地、全面地掌握變電站運行動態(tài)，及時消除隱患、處理缺陷，使操作隊人員安全管理工作更加直觀、便捷、高效。

為了保證主控室的安全運行，防盜子系統(tǒng)增加主控室內紅外傳感器，用于非法入侵防范和鑒別，建立紅外雙鑒、移動偵測以及視音頻等配套措施全方位的監(jiān)控變電站。將原有北田站未接入任何系統(tǒng)的主控室室外紅外對射和電子圍欄，通過環(huán)境轉接單元，實現(xiàn)告警信號系統(tǒng)共享后接入平臺。

在主控樓東門新增門禁監(jiān)控系統(tǒng)，由平臺統(tǒng)一監(jiān)控控制，實現(xiàn)變電站開關門的記錄采集、進入的合法性檢測、遠程對門進行開合控制和異常情況（門超時未關、暴力破門等管理），用以考勤管理和安全防范。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)將站內原使用的監(jiān)控設備通過1臺DVR接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)；增加帶環(huán)通DVR，將原信號分給原有DVR和新增的1臺DVR；通過485線分配器實施雙DVR云臺控制；通過增加1臺硬盤錄像機和485分配器，實現(xiàn)視頻信號和控制系統(tǒng)的接入；室外增加1個高速球，監(jiān)控南側各門口人員出入情況。

為了增加變電站發(fā)生火災等突發(fā)事件的應急措施，在站內消防系統(tǒng)主機及探頭上增加通訊板，接入平臺協(xié)議為實現(xiàn)變電站轄區(qū)內的火災隱患預防以及發(fā)生災害時的應對措施，加裝電纜接頭測溫分布式檢測裝置，實現(xiàn)纜線資源的老化和異常檢測，配合平臺遠動和自動化聯(lián)網(wǎng)裝置，實現(xiàn)火災發(fā)生后的第一時間隔離，降低影響。

220 kV變電站通過該平臺的設備監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)操作隊員工實時采集變電站環(huán)境、照明、SF6以及排澇設備的各類運行設備的實時數(shù)據(jù)，以便根據(jù)數(shù)據(jù)分析設備運行情況；通過平臺的安全防范系統(tǒng)為變電站操作人員提供防盜子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)的實時運行狀況，以便相關人員及時決策處理方案。

夜視自動跟蹤攝像機的應用，實現(xiàn)視頻系統(tǒng)具備影像的同步采集、傳輸和錄制功能，同時為各種告警或者故障提供的視頻追蹤功能以滿足取證需要。實現(xiàn)設備故障出現(xiàn)早期現(xiàn)場警報，并具備語音提示及時通知危險地點內人員疏散，保護運行設備。

4 結論

晉中供電公司220 kV變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺的運行，使得主站操作人員只需按流程操作，便可接收所有納入本系統(tǒng)平臺的報警信息，及時處理前端的多方位的安全告警事件。通過防盜、視頻等子系統(tǒng)的接入，大大提高了變電站的安全運行水平，極大提升了該站應對火災等突發(fā)事件的應急能力。真正實現(xiàn)監(jiān)控人員能“看”，即能切換到任何一個現(xiàn)場圖像；能“控”，即可以遠程控制現(xiàn)場的門鎖、視頻、防范狀態(tài)；能“查”，即設備、人員、環(huán)境、進行實時查詢。

審核編輯 黃宇