淺談智能變電站的智能監(jiān)測系統(tǒng)

陳開達(dá) 成 竹 劉宇翔 曹勝雄 周雁冰

（國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南 長沙410015）

0 引言

近年來，隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，智能監(jiān)控技術(shù)正逐步滲透到各個崗位。智能變電站作為電網(wǎng)的重要組成部分，其智能化的建設(shè)實現(xiàn)將對建設(shè)整個電網(wǎng)智能化起到關(guān)鍵作用。而保證智能化變電站智能化目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵因素就是智能監(jiān)控系統(tǒng)。通過智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以直觀、及時的了解和掌握各變電站安全情況，并對于發(fā)生的緊急情況作出應(yīng)急處理方案。因此，通過對智能化變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)的探討對整個電網(wǎng)來說具有積極意義。

1 智能變電站智能監(jiān)測系統(tǒng)的定義

所謂智能化變電站，主要是對變電站的智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層（過程層、間隔層、站控層）的構(gòu)建，實現(xiàn)24小時自動監(jiān)控，減少值班人員的運行監(jiān)盤。而智能監(jiān)測系統(tǒng)則是通過網(wǎng)絡(luò)化、信息數(shù)字化、共享標(biāo)準(zhǔn)化等方法，以先進(jìn)、集成、可靠的智能化設(shè)備為主要平臺完成實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)、評估檢修周期、自動控制電網(wǎng)、在線分析決策、智能調(diào)節(jié)調(diào)度等功能。使得電站運行變得更加安全、穩(wěn)定。最終實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 智能監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個智能變電站在線智能監(jiān)測系統(tǒng)可分成三個部分：前端系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。前端系統(tǒng)是指智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)控區(qū)域的圖像采集和處理。工作過程是將前端攝像頭采集到的信號經(jīng)由模擬線纜接入到視頻編碼服務(wù)器中，再由視頻編碼服務(wù)器對相應(yīng)的模擬信號進(jìn)行編碼和壓縮，最后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將壓縮后的信號傳往監(jiān)控中心。變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（局域網(wǎng)在線監(jiān)測圖）

2.2 系統(tǒng)工作原理

智能變電在線智能監(jiān)測系統(tǒng)就是把現(xiàn)場采集到的信號從變電站的現(xiàn)場采集攝像機(jī)中提取出來，再經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將其傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務(wù)器上，也就是一個下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。首先是把攝像機(jī)采集到的信號輸入到各自的視頻編碼服務(wù)器中，然后這個服務(wù)器會對視頻進(jìn)行處理，先將這個信號清晰化，然后將其壓縮，再把處理壓縮后的信號發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，并通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)把信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。最后在監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收端收集來自前端的數(shù)據(jù)信息，由終端監(jiān)控計算機(jī)對這些信號進(jìn)行處理并進(jìn)行解壓縮，再通過計算機(jī)的圖像電視顯示墻以及聲卡進(jìn)行情景回放。

3 系統(tǒng)分部結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 前端子系統(tǒng)

變電站的監(jiān)控范圍稱作前端現(xiàn)場，它主要由現(xiàn)場信號采集攝像機(jī)、云臺和網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器三個部分組成。主要把現(xiàn)場攝像機(jī)采集到的模擬信號發(fā)送到視頻編碼服務(wù)器中，在這里視頻信號會被壓縮并編碼成數(shù)字信號流。當(dāng)變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控管理中心需要查看相應(yīng)的監(jiān)控區(qū)域時，監(jiān)控中心就會通過監(jiān)控主機(jī)發(fā)出控制信號調(diào)用相應(yīng)的攝像機(jī)，對前段攝像機(jī)進(jìn)行控制。

3.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)是把不同類型的網(wǎng)元設(shè)備通過光纜路線組成的，這些不同類型的網(wǎng)元設(shè)備可以實現(xiàn)光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)的同步復(fù)用、交叉連接和網(wǎng)絡(luò)故障自檢、自愈等功能。交叉連接系統(tǒng)以靈活的分插任意支路信號，因此它可以用在光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)中點對點的傳輸，也可以在環(huán)形網(wǎng)和鏈狀網(wǎng)的傳輸中應(yīng)用。由于光信號在傳輸過程中會隨傳輸距離的增加而產(chǎn)生衰耗，再生器的功能就是對光信號進(jìn)行放大、整形處理，主要用于光信號的長距離傳輸中。當(dāng) SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中某一傳輸通道出現(xiàn)故障時，數(shù)字交叉連接系統(tǒng)可以對復(fù)接段的通道進(jìn)行保護(hù)，把這一信號接入保護(hù)通道中。

3.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)

變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是由圖像監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控管理系統(tǒng)和監(jiān)控客戶終端三部分組成的。由監(jiān)控中心負(fù)責(zé)對遠(yuǎn)端和近端的現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，并且在管理中要對應(yīng)好變電站的主控計算機(jī)，以便當(dāng)相應(yīng)的解碼設(shè)備對相應(yīng)的圖像信息解碼后，把還原后的信號發(fā)送到主控計算機(jī)中。最后在主控計算機(jī)上會顯示相應(yīng)的圖像，并記錄下變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的的各設(shè)備、儀器儀表的使用情況和對應(yīng)的狀態(tài)，與此同時在監(jiān)控中心外配置的大屏幕上可以對屏幕進(jìn)行顯示。變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的控制中心可以對監(jiān)控現(xiàn)場攝像機(jī)進(jìn)行隨意切換和控制。

4 系統(tǒng)相容性

智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)在智能監(jiān)測的過程中不僅要做好監(jiān)控工作，還要兼顧站內(nèi)各系統(tǒng)相互間的關(guān)系，以防對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生影響。繼電保護(hù)系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作的最后保護(hù)關(guān)口，它的安全性和可靠性都是最高的，這些特點也對自身有很高的要求，其中最基本的一點就是要保證系統(tǒng)的獨立性。在變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)前電能量采集系統(tǒng)一般是通過撥號的方法向各監(jiān)測部門發(fā)送相應(yīng)的電量信息，這種方式比較落后。但是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展和控制中心監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)，電量信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸也具有了另一種快速、方便的形式，也就是現(xiàn)在的電能量信息采集可以把網(wǎng)卡或網(wǎng)口連接到網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備上，當(dāng)數(shù)據(jù)通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)時，會自動實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。

5 結(jié)束語

本文提出了智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)，并將其分成三個主要部分即變電站前端信號采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。在工作中采用了硬件壓縮技術(shù)和軟件解壓技術(shù)來實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)而建立了圖像監(jiān)控工作站。網(wǎng)絡(luò)通信部分的傳輸充分利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，避免了網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中的擁塞。監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是完成對現(xiàn)場信號的分析和實時監(jiān)控，并及時提出應(yīng)對策略。最后討論了智能檢測系統(tǒng)與周圍環(huán)境的兼容性。該系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了測量、控制、檢查、保護(hù)功能四位一體，具有信息共享暢通、功能融合良好、運行操作可靠等優(yōu)點，切實提高了變電站系統(tǒng)的智能化水平。

［1］黃新波.變電設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷[M].北京:中國電力出版社，2010.

［2］趙辰鵬.智能變電站一次設(shè)備的選擇及應(yīng)用研宄[D].華北電力大學(xué)，2010.

［3］王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].電子測量與儀器學(xué)報，2009，2:1-6.

［4］付旭.基于IEC61850的智能控制系統(tǒng)的研宄與設(shè)計[D].華北電力大學(xué)，2010.

［5］李祥珍，劉建明.面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2010，8:41-45.