無人值班變電站遠程智能監控技術

席蓉蓉

國網陜西省電力有限公司銅川供電公司 陜西 銅川 727100

1 研究背景與意義

1.1 實現無人值班變電站的意義

早期的各類變電站，作為電力系統的重要樞紐，均采用輪班運維方式，變電站內部由運維人員管理和操作設備。隨著現代智能化技術的進步，經過逐步升級改造的變電站已具備無人值班運行的技術條件[1]，圖1為某220kV變電站。使用計算機信息傳輸等自動化技術，值班人員無需在現場即可對現場各類設備進行操作和管理。無人值守變電站可以有效減少運維人員需求，減少人力資源成本投入。根據監控系統告警信號，調度人員按照不同告警信號等級，安排運維人員趕赴現場處理。并且對于斷路器投退和電容器組的投退等單一操作，可由遠程監控人員直接計算機操作，大大減少了值班人員需求[2]。因此，無人值班變電站在現代技術條件下已成為智能電網建設趨勢。

圖1 某220kV變電站

變電站逐步實現無人值班已是智能電網建設趨勢，可以提高智能電網運行管理水平，并進一步保證電網的安全穩定[3]。在主觀和客觀條件上，對變電站無人值班進行分析：

(1)客觀因素：變電站內信息繁多，值班人員無法實現實時高效監控。

(2)主觀因素：運維人員工作狀態易受外界環境影響。不同身體狀況、情緒因素等，均會致使值班人員的錯誤判斷。大部分變電站內安全生產事故通報，均是由于工作人員的疏忽大意和不遵守安全規程導致。計算機根據輸入的邏輯程序進行判斷和處理，計算機程序在一定程度上缺乏靈活性，但嚴格按照預定程序執行。并且計算機可以準確地收集和整理數據，減少值班人員的大規模數據整理工作。隨著計算機系統升級更新和數據資料增加，計算機靈活性也可以進一步改善[4]。

1.2 研究現狀

2003年初，南方電網公司開展了一系列科技項目。項目確定了兩個目標：平果變、百色變、南寧變于2005年實現集中控制，廣西多座變電站于2006年實現集中控制。2005年7月，南寧區域控制中心建成投運，是全國首個500kV電網區域控制中心[5]。其中南寧變電站、百色變電站、平果變電站實現無人值班運行。

國網北京電網控制中心于2007年底正式成立。該控制中心綜合管控各變電站運行方案，同時聯合地市級調度部門對220kV及以上電壓等級變電站的運維方案統一規劃調度，合理分配運維任務，綜合管控各變電站運行任務[6]。通過信號監控系統和現場視頻監控，控制中心可以對現場設備實現遠程控制，確保緊急情況處理的時效性。此外，通過現場監控系統，可以有效了解現場設備的具體情況，并指導相關人員對關鍵設備進行巡視檢查，提高變電站巡檢的工作成效[7]。

2 變電站智能監控系統

2.1 系統簡介

音頻和視頻信息，有著易于存儲、直觀和易于檢索的特點，可以有效地實現信息共享。網絡視頻監控系統可以有效采集變電站內音頻和視頻信息，成為無人值班變電站智能化的一個重要組成部分，適合電力企業的需求。隨著無人值班變電站智能視頻監控的推廣，變電站的巡視系統也發生了相應的變化。在現有信息通信網絡的基礎上，集中控制中心（集中控制站）等相關監控部門可以實現遠程故障通信、視頻監控和突發情況的處理等功能，有效提高站內設備運行穩定性。該系統可以稱之為“智能監視系統”。智能監控技術可以有效實現無人值班變電站的智能視頻監控和實時調度運行，也是實現智能電網進一步發展的關鍵。該系統可通過攝像頭采集實時圖像，并通過視頻服務器、編碼器等對視頻信號進行轉換，使用數字信號進行遠程網絡傳輸。

2.2 系統要求

對于變電站智能視頻監控系統，應具備以下功能：

(1) 對無人值守變電站周邊情況進行監控和數據采集；

(2) 監測站內電壓互感器、電流互感器、絕緣子等關鍵設備的外觀情況；

(3) 通過斷路器、變壓器等變電站設備采集數據分析設備和電網的運行狀態；

(4) 監控直流蓄電池室、微波機房等重要室內設備情況；

(5) 監測GIS、HGIS、斷路器等易漏氣、漏油設備外觀情況；

(6) 配合智能門衛系統，對全站進行防火、防盜監控，危險情況下可以自動報警；

(7) 監測隔離開關和接地刀閘等分合閘設備的具體位置；

(8) 應有較好的拓展能力，以備智能監控系統后期拓展升級使用。

2.3 變電站遠程視頻監控系統的構成

無人值班變電站遠程智能監控系統的主要構成部分是：中心控制室、傳輸設備、前端設備等。

(1) 前端設備

該無人值班變電站遠程智能監控系統的監控裝置安裝在變電站屋頂，可用于自動記錄進出無人值班變電站的相關工作人員和車輛信息，并對站內變壓器、重要間隔等相關情況進行監測。監測設施由高倍光學變焦鏡頭、高清攝像頭、解碼器等相關設備組成。

無死角攝像裝置安裝在無人值班變電站室內，可監控保護室、低壓交流室、高壓室、直流蓄電池室、微波機房等主要區域的情況，該監測設施由高倍光學變焦鏡頭、高清攝像頭、解碼器等相關設備組成。站內任何重要區域都必須有符合要求的智能監控設備，并實時將監控信息通過傳輸通道傳輸給遠程監控平臺。

(2) 信息傳輸通道

智能監控系統可以將采集到的信號上傳到傳輸網絡，然后由信號傳輸通道傳輸到監控中心的計算機上，但該過程必須使用通信設備或其他中介通道。

(3) 中心控制室

中心控制室主要接受信號傳輸通道傳送的實時信號，并對相關信息進行分析處理，以供調度中心下達合適運維指令。

3 智能監控系統總體功能

無人值班變電站智能監控系統，應根據運維實際需要，滿足實時圖像監視、錄像等功能，如圖2所示。

圖2 智能監控系統總體功能

3.1 實時圖像監視

智能監控系統可以對現場設備進行圖像監視。為保證智能監控裝置實時性，須配備電力系統時間同步裝置，如圖3。智能監控系統對全站所有監控設備集中控制，自動調整監控區域，并調用歷史監控圖像。根據監控信息分析結果，可以自動調整全方位監視設備的監視方向，以對報警設備進行跟蹤監視，并安排運維巡視周期。

圖3 無人值班變電站時間同步裝置

3.2 錄像功能

智能監控系統可以對采集信號進行錄像保存。當磁盤保存空間即將使用完畢時，通過調整錄制盤容量，可以覆蓋圖像，即新的錄制材料會覆蓋原來的內容，使磁盤空間可重復使用。其中，錄像功能可根據報警信號觸發自動錄像功能，并對該錄像視頻長時間保存。

3.3 報警功能

根據現場實際情況，變電站遠程視頻監控系統的報警類型可分為監控系統報警和設備報警兩種。監控系統報警主要是指智能監控系統存儲空間使用完畢報警和傳輸信號消失報警。設備告警主要指站內重要設備出現異常運行情況，保護設備和智能監控系統發出報警信息。遠程監控人員根據報警燈或報警窗口等提示信息，對報警設備進行遠程監控定位。根據預定的報警信號級別，通知調度中心下達相應處理指令，同時開啟現場警笛、燈光等，控制攝像機掌握現場情況，并及時安排人員前往處理。

報警內容和信號將顯示在專用監控屏幕上，所有報警信息具有自動存取功能，可隨時查詢，保證及時處理，如有需要，可及時打印出來。在多個報警的情況下，可以根據報警級別進行重要和嚴重問題的優先處理。

3.4 網絡門禁系統

網絡門禁系統，可對無人值班變電站進出人員自動錄像記錄，有效解決變電站安全管控問題，加強無人值班變電站的設備運行穩定性。該系統可以有效記錄無人值班變電站內人員進出情況，并對每個無人值班變電站進行報警和視頻監控，促進工作效率的提高，實現有效的成本控制。

3.5 系統管理功能

系統安全管理和歷史資料管理是智能監控系統的關鍵組成部分。

(1) 系統安全管理

為保障無人值班變電站的安全穩定，智能監控系統可采取多項防護措施，并實現以下功能：

1、工作人員權限分級。根據崗位和運維任務不同，工作人員被授予不同操作權限，并設置權限有效時間。在相應工作時間內，工作人員只能進行批準工作，禁止操作其他內容。

2、采用防死機看門狗功能。智能監控系統出現系統卡頓、死機等報警信息時，可自動對智能監控系統關機重啟，恢復正常運行狀態。

3、圖像智能保存技術。為保證歷史保存信息的準確性，對保存圖像自動添加實時時間碼、特殊文字符號等，防止保存信息出錯或人為篡改，加強智能監控系統安全性。

4、信息備份功能。智能監控系統可對報警信號、重要設備跟蹤錄像等重要信息自動錄像。并根據用戶需要，對某段采集信息長時間記錄保存。

(2) 歷史資料管理

智能監控系統根據授權權限，可對歷史保存資料進行查看和備份。用戶可根據監控區域、監控設備、時間、報警信息等，對歷史保存資料進行檢索，智能監控系統快速返回查找結果。這種方法可以最大程度控制復雜度，減少檢索時間，幫助用戶快速查找相應資料信息。

4 總結

隨著網絡技術在電力系統中的廣泛應用，電力系統網絡發生了根本性的重大變化。在基礎設施建設中，變電站無人值班監控技術已經從最初的遙不可及，變成了今天廣泛應用的現實。無人值班變電站智能監控技術的推出，大大減少了人力資源投入，提高了完成任務的能力，創造了高效的工作機制，有效保障電力系統的穩定性，確保了國家電網的可持續發展。