變電站智能一體化監控系統的研究與應用

孫偉紅　黃　濤　李士強　牛立群　王爭武

（國網阜陽供電公司，安徽　阜陽　236017）

?

變電站智能一體化監控系統的研究與應用

孫偉紅黃濤李士強牛立群王爭武

（國網阜陽供電公司，安徽阜陽236017）

摘要：通過利用現代計算機技術和現有自動化手段，對變電站內各自獨立的數據采集單元進行系統集成優化，對全站信息的統一接入、存儲、展示，實現變電站設備運行監視、操作與控制、綜合信息分析與智能告警、運行管理和輔助應用等功能，達到提高檢修效率，節約人力資源的效果。

關鍵詞：變電站；集成優化；一體化；監控

針對目前調控中心運行的變電站智能監控巡檢平臺，梳理運行過程中存在的問題，解決人機交互不便捷現象，深化變電站智能監控巡檢平臺各模塊功能，增加對系統本身的自檢功能、監測裝置運行標識、數據信息狀態標識、監測裝置品質因素，更合理地分布各模塊內容，使輔助系統軟件平臺利于各級人員應用，建立更高級的變電站智能一體化監控系統。

1　一體化監控系統平臺總體設計

變電站智能一體化監控系統軟件包含兩個部分，一個部分是線上大屏展示軟件，另一部分是線下變電站智能巡檢和狀態評價軟件。線上平臺是在大屏上顯示和應用。大屏由12塊55寸窄邊LED屏拼接組成，拼接結構為2*6方式，分為3個顯示區域，分別為綜合信息顯示區、狀態監測區、視頻監控區。

綜合信息區展示變電站分布圖、報警信息統計圖、監測輔助系統分布圖。分布圖上有報警標志，當某站內設備有某種報警（數據報警、系統報警）時會根據設定進行閃爍報警。

報警信息統計圖分為數據報警統計和輔助報警（防火、防盜）統計，每種統計先以統圖展示，次則以詳細報警數據列表的滾動來顯示，如數量小于表格長度則靜態顯示。監測輔助系統分布圖，以坐標的形式展示在哪些站部署了哪些監測和輔助設備類型，以站為橫坐標，以設備類型為縱坐標，本區域有靜、動態內容。狀態監測區展示各類型狀態監測設備所監測到的信息統計結果，以及每個類型設備下所有的詳細注意、異常、嚴重類型的信息。視頻監控區包含兩部分功能，視頻監控和巡檢。默認情況下為視頻監控場景，左側邊框處有監控、巡檢的切換功能。

2　系統功能設計

變電站智能一體化監控系統按照全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化的基本要求，通過系統集成優化，實現全站信息的統一接入、存儲和展示，實現運行監視、信息綜合分析與告警、運行管理和輔助應用等功能。系統直接采集各個變電站內狀態監測信息、安防監控信息、視頻信息、輔助設備遠程監控信號，以黃崗變為例，站內采用標準化IEC61850通信規約，實現變電站狀態監測全景數據采集、處理、監視、控制與巡視管理等。

圖1　變電站智能監控一體化總體架構圖

圖2　變電站智能一體化監控系統應用功能

2.1運行監視

通過可視化技術，實現對一次設備運行狀態等信息的運行監視和綜合展示。包括運行工況監視、設備狀態監視及遠程巡檢瀏覽。

2.2信息綜合分析與智能告警

通過對變電站狀態監測各項運行數據的綜合分析處理，提供告警簡報、故障診斷及故障報告等結果信息。包括狀態監測設備、輔助監控設備故障綜合分析及告警。

2.3運行管理

通過人工錄入或系統交互等手段，建立完備的變電站設備基礎信息，實現一次設備狀態監測、輔助監控信息查詢目錄的規范化。包括源端維護、權限管理、設備管理和數據管理。

2.4輔助應用

通過標準化接口和信息交互，實現站內一次設備、電源、安防、消防、視頻和環境監測等輔助設備的監視與控制。

3　功能實現方案設計

3.1視頻與設備狀態信息的聯動

將變電站已安裝的在線監測系統，和變電站智能一體化監控系統服務器間建立通信通道，采集監測信息，以設備臺帳為媒介建立視頻預置位與監測信息間的映射關系，在獨立或策略調用網絡高速攝像機時，聯動顯示在線監測信息和狀態分析結果，豐富變電站的巡視方式，擴大變電站的巡視范圍，消除變電站的巡視死角［1］。

3.2異常情況報警遠程可視化監控聯動

變電站發生異常情況的來源比較多，比如保護、安防和消防等，將視頻和這些源頭建立關聯，其中保護和在線監測同樣采用設備臺帳進行關聯，安防和消防則采用報警區域位置關聯，系統接收到報警信號，對異常設備和環境進行視頻記錄存儲，實現事故追憶。

3.3智能巡視設計

根據現場一次設備間隔類型的不同，配置不同數量的高速網絡球機和高清槍機，利用攝像機的預置位功能，從不同的視角配置變電設備全景預置位，根據變電設備分布位置、巡視要求和巡視路線，將視頻預置位串聯成不同的輪巡策略，調用不同的策略進行正常巡視、特殊巡視、全面巡視、夜間巡視，對巡視信息進行及時、準確地分析，使監控員和維操隊員能夠直觀及時地掌握各類變電設備的運行工況［2］。

3.4輔助設備遠控功能

①采用繼電器控制原理就地自動閉環控制或遠程手動啟停變電站內的空調、抽風機、照明。包括高壓室抽風機，保護室內的空調，變電站室外、高壓室及保護室照明。

②智能巡檢過程中，通過聯動啟停變電站內的各路照明，解決網絡攝像機在夜間巡視時因光照不夠看不清設備的問題。

3.5狀態監測功能設計

一次設備智能狀態監測是指采用先進、可靠的傳感系統，根據智能變電站的基本要求，將一次設備的運行狀態，通過標準通訊協議，送達變電站監控系統進行可視化展示，實現對智能變電站的設備狀態數據的自動化及實時在線監測。并根據專家系統利用運行狀態數據庫，通過灰色軌跡理論等方法對電力設備進行檢測，幫助管理人員獲取設備全面和準確的運行狀態，指導設備檢修，并給出最優的控制方案和備用方案，從而確保電網的高效、安全與可靠運行。

4　系統設計創新點

4.1智能告警與故障綜合分析決策系統

智能告警與故障綜合分析決策系統采用基于拓撲技術的推理機制，通過建立故障信息專家庫與知識庫，完善故障推理機制，實現對故障信息的分類和過濾。其關鍵是通過拓撲技術獲得設備間的帶電狀態和運行方式，然后結合相關開關狀態和變位信息、保護動作信息、事件順序記錄信號等數據綜合判斷，并將變電站故障分析結果生成故障報告供運行人員調閱，在告警窗綜合展示，輔助值班人員進行故障判斷，迅速確定事故原因，及時采取措施進行處理。

4.2運用數據辨識提高信息正確性

系統設計利用了量測判斷的節點總加原則、基于電流量、電壓量、功率等規律特征的聯合數據辨識，基于模擬量和狀態量本身特征的數據辨識等數據辨識原理，確保了一體化監控平臺反映的電氣信息量正確性。

4.3實現狀態監測準確率分析

提出根據在線監測發現異常情況與現場實際檢查相印證的準確率統計，評估和確定在線監測的運行情況，得出各種類型監測數據的準確率。

4.4實現狀態監測運行統計分析

實現對多種類型的在線監測系統監測信息的單獨統計分析和狀態評估，通過應用柱狀圖的方式實現人機交互，對每種監測參數進行獨立評估并通過報警圖表推送故障信息。

5　系統應用情況

變電站智能一體化監控平臺實用化后，使狀態檢修更具科學性、針對性，狀態監測手段將更加豐富，從系統平臺可對已裝在線監測的一次設備進行狀態評估和診斷，通過結合SCADA系統的有效信息實現多維度的狀態分析，合理制定檢修計劃，提高檢修有效性，減少檢修次數，延長檢修周期，為公司提供極大的經濟效益。針對目前已經安裝智能巡檢系統、在線監測系統的變電站從檢修直接產生的人工費、車輛臺班費每年就可節約10多萬元，提高檢修針對性和設備使用率、可靠性節約20多萬元，減少停電時間節省費用10萬元。

參考文獻：

［1］陳茜，潘麗麗．智能變電站一體化監控系統的組成［N］.中國電網，2012（12）．

［2］鄭毅.基于變電站一體化監控系統設計方案的分析［J］.華東科技，2014（5）：333.

中圖分類號：TM762

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0065-03

收稿日期：2016-01-05

作者簡介：孫偉紅（1981-），女，高級工程師，研究方向：電力系統及自動化。

Research and Application of Intelligent Integrated Monitoring System in Substation

Sun WeihongHuang TaoLi ShiqiangNiu LiqunWang Zhengwu
（State Grid Fuyang Power Supply Company，Fuyang Anhui 236017）

Abstract:Through the use of modern computer technology and the existing means of automation,data acquisition unit of substation separately were integrated system optimization,it realized the function of substation equipment op?eration monitoring,operation and control,comprehensive information analysis and intelligent alarm,operation man?agement and auxiliary applications that the total information unified access,storage and display,to improve mainte?nance efficiency,save human resources.

Keywords:transformer substation；integration optimization；integration；monitoring