背景

近年來，智能變電站已逐步投入正常運(yùn)行，站內(nèi)安全設(shè)施和治安管理日益受到重視，從而對(duì)電力公司安全技術(shù)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(shè)備，對(duì)同一技術(shù)事件重復(fù)處理，造成人力、設(shè)備的嚴(yán)重浪費(fèi)。

變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)將變電站現(xiàn)有的各類設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)以及安全防范系統(tǒng)進(jìn)行歸類整合，實(shí)行集成聯(lián)網(wǎng)、集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，達(dá)到在同一平臺(tái)上實(shí)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(biāo)，建立智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享以及優(yōu)化配置，節(jié)約了人力、財(cái)力、物力資源，極大降低了勞動(dòng)成本，提高了員工的工作效率。

1 運(yùn)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(nèi)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(dú)立運(yùn)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(diǎn)多面廣，采集同一數(shù)據(jù)，采用了生產(chǎn)、營銷、調(diào)度等多套子系統(tǒng)，造成了人力資源和設(shè)備的浪費(fèi)，限制了各類終端設(shè)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(duì)維護(hù)人員的職責(zé)界定不清晰，處于分散管理狀態(tài)，使得維管困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低，綜合防范的能力差，造成缺少對(duì)事前預(yù)防、事中跟蹤、事后分析的工作預(yù)案。缺乏必要的監(jiān)督和考核手段，對(duì)系統(tǒng)維護(hù)和值守人員不能統(tǒng)一指揮和調(diào)度，使得變電站的安保工作無法實(shí)現(xiàn)精確化管理與智能化轉(zhuǎn)型的要求。

站內(nèi)的防范報(bào)警信息處于多頭管理狀態(tài)，報(bào)警界面模糊，缺少流程管理，巡查無計(jì)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(shí)處置和追責(zé)，使得無法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理站內(nèi)的弱電系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)成

220 kV變電站智能化輔助系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)遵循《智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建模。該系統(tǒng)除了強(qiáng)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息共享和信息互動(dòng)之外，還支持分層、分區(qū)的分布式結(jié)構(gòu)及多級(jí)系統(tǒng)構(gòu)建，同時(shí)可實(shí)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(shí)滿足智能變電站對(duì)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(tái)主要由系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)、傳輸設(shè)備、輔助控制主機(jī)及各類輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)組成。整個(gè)系統(tǒng)以后臺(tái)主機(jī)為核心，完成對(duì)各類子系統(tǒng)的高度整合。在維持現(xiàn)有各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行和自動(dòng)閉環(huán)控制的前提下，后臺(tái)主機(jī)保持與各子系統(tǒng)通信，通過各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(tái)以標(biāo)準(zhǔn)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(jī)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)，可遠(yuǎn)程采集各種設(shè)備的狀態(tài)、告警信息及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。輔助控制主機(jī)可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)配置、遠(yuǎn)程管理及遠(yuǎn)程固件升級(jí)。輔助控制主機(jī)能夠脫機(jī)運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)斷線、服務(wù)器故障等情況下依然能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行、聯(lián)動(dòng)報(bào)警、設(shè)備控制以及記錄存儲(chǔ)等。

3 系統(tǒng)實(shí)施

針對(duì)這個(gè)20 kV變電站實(shí)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(tái)（以下簡稱平臺(tái)）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(shí)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(nèi)和跨子系統(tǒng)的告警布撤防預(yù)案、告警聯(lián)動(dòng)預(yù)案。

3.1 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控智能變電站運(yùn)行設(shè)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(gòu)成，在智能變電站的運(yùn)行中起著保護(hù)設(shè)備以及預(yù)防設(shè)備故障的作用，使操作隊(duì)人員及時(shí)掌握變電站設(shè)備存在的問題和隱患，主動(dòng)采取防范措施。

對(duì)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(nèi)原使用的壁掛式普通溫濕度探測器的基礎(chǔ)上，新增主控室、繼電保護(hù)室、35 kV高壓室，2個(gè)蓄電池室新增安裝溫濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集變電站的溫濕度，提高了對(duì)溫濕度的監(jiān)控力度。當(dāng)溫濕度超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示，起到防范設(shè)備運(yùn)行溫度過高，導(dǎo)致設(shè)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(shí)現(xiàn)平臺(tái)控制操作，增加隨攝像頭追蹤開啟的功能，當(dāng)發(fā)生非法入侵、火災(zāi)報(bào)警、變電站事故跳閘等事件時(shí)，攝像頭根據(jù)事件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)、對(duì)焦啟動(dòng)平臺(tái)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，開啟相應(yīng)的照明燈。當(dāng)夜間需要進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻巡視時(shí)，燈光應(yīng)根據(jù)攝像頭巡視路徑相應(yīng)開啟和關(guān)閉。

對(duì)于該站終端GIS設(shè)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(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，自動(dòng)完成預(yù)定區(qū)域的空氣中的SF6、O2等氣體的濃度檢測，在超過預(yù)定指標(biāo)的情況下，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)等裝置，進(jìn)行排風(fēng)換氣等補(bǔ)救措施。

排澇子系統(tǒng)是在站內(nèi)加裝液體位置探測傳感器，接入平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生浸水事故時(shí)，平臺(tái)向排水泵控制箱發(fā)出啟動(dòng)指令，遠(yuǎn)程開啟排水泵。若當(dāng)主水泵出現(xiàn)故障，導(dǎo)致水位上升至某一高度時(shí)，實(shí)現(xiàn)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)用攝像機(jī)轉(zhuǎn)到相應(yīng)預(yù)置位，同時(shí)并啟動(dòng)備用水泵。在35 kV高壓室和1/2號(hào)蓄電池室增加風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)并加裝除濕機(jī)控制系統(tǒng)；主控室和繼電保護(hù)室增加空調(diào)控制；接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(yùn)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(chǔ)上更加實(shí)時(shí)地、全面地掌握變電站運(yùn)行動(dòng)態(tài)，及時(shí)消除隱患、處理缺陷，使操作隊(duì)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(yùn)行，防盜子系統(tǒng)增加主控室內(nèi)紅外傳感器，用于非法入侵防范和鑒別，建立紅外雙鑒、移動(dòng)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(duì)射和電子圍欄，通過環(huán)境轉(zhuǎn)接單元，實(shí)現(xiàn)告警信號(hào)系統(tǒng)共享后接入平臺(tái)。

在主控樓東門新增門禁監(jiān)控系統(tǒng)，由平臺(tái)統(tǒng)一監(jiān)控控制，實(shí)現(xiàn)變電站開關(guān)門的記錄采集、進(jìn)入的合法性檢測、遠(yuǎn)程對(duì)門進(jìn)行開合控制和異常情況（門超時(shí)未關(guān)、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(nèi)原使用的監(jiān)控設(shè)備通過1臺(tái)DVR接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)；增加帶環(huán)通DVR，將原信號(hào)分給原有DVR和新增的1臺(tái)DVR；通過485線分配器實(shí)施雙DVR云臺(tái)控制；通過增加1臺(tái)硬盤錄像機(jī)和485分配器，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)和控制系統(tǒng)的接入；室外增加1個(gè)高速球，監(jiān)控南側(cè)各門口人員出入情況。

為了增加變電站發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事件的應(yīng)急措施，在站內(nèi)消防系統(tǒng)主機(jī)及探頭上增加通訊板，接入平臺(tái)協(xié)議為實(shí)現(xiàn)變電站轄區(qū)內(nèi)的火災(zāi)隱患預(yù)防以及發(fā)生災(zāi)害時(shí)的應(yīng)對(duì)措施，加裝電纜接頭測溫分布式檢測裝置，實(shí)現(xiàn)纜線資源的老化和異常檢測，配合平臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)和自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)裝置，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生后的第一時(shí)間隔離，降低影響。

220 kV變電站通過該平臺(tái)的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作隊(duì)員工實(shí)時(shí)采集變電站環(huán)境、照明、SF6以及排澇設(shè)備的各類運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以便根據(jù)數(shù)據(jù)分析設(shè)備運(yùn)行情況；通過平臺(tái)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(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，以便相關(guān)人員及時(shí)決策處理方案。

夜視自動(dòng)跟蹤攝像機(jī)的應(yīng)用，實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)設(shè)備故障出現(xiàn)早期現(xiàn)場警報(bào)，并具備語音提示及時(shí)通知危險(xiǎn)地點(diǎn)內(nèi)人員疏散，保護(hù)運(yùn)行設(shè)備。

4 結(jié)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(tái)的運(yùn)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(tái)的報(bào)警信息，及時(shí)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(yùn)行水平，極大提升了該站應(yīng)對(duì)火災(zāi)等突發(fā)事件的應(yīng)急能力。真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控人員能“看”，即能切換到任何一個(gè)現(xiàn)場圖像；能“控”，即可以遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場的門鎖、視頻、防范狀態(tài)；能“查”，即設(shè)備、人員、環(huán)境、進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢。