計算機監(jiān)控系統(tǒng)在無人值守變電站的應用研究

摘 要：變電站分布范圍廣、距離較遠，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)不同位置變電站真正意義上的無人值守，然而無人值守變電站還存在著設備發(fā)現(xiàn)、捕捉信息不足的缺陷、監(jiān)控系統(tǒng)的運用不足、系統(tǒng)管理效率低等問題。本文分析了無人值守變電站系統(tǒng)運行的原理、工作過程及存在的問題，詳細說明了利用計算機對變電站進行監(jiān)控的功能實現(xiàn)，設計了利用計算機對變電站進行監(jiān)控的主要結構，特別是數(shù)據(jù)傳輸過程、控制中心、圖像顯示等子系統(tǒng)，實現(xiàn)了實現(xiàn)了變電站中的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)具有可靠性、安全性及可維護性，并通過實例分析，提高了無人值守變電站遠程設備工作的運行效率。

關鍵詞：變電站 計算機監(jiān)控系統(tǒng) 無人值守 遠程集控

一、引言

我國是用電量大國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各省用電量劇增，變電站建設的速度不斷加快，數(shù)量逐漸增多。變電站搭建范圍較為廣泛、覆蓋地理位置較廣，如采用人工看守和管理的方法已不能適應急速發(fā)展的變電站需要。因此，如何將人工管理改進為計算機監(jiān)控的無人值守管理是目前研究的重點問題。無人值守計算機自動運行過程中，能按照遠程工作人員預先設置好的工作模式，對變電站工作數(shù)據(jù)及工作現(xiàn)場進行自動記錄、傳輸和顯示，相關工作人員可以在遠程利用電腦和聯(lián)網(wǎng)手機隨時查看運行過程和實時數(shù)據(jù)，一旦變電站出現(xiàn)故障和運行效率低下，系統(tǒng)可通過自動報警裝置及時通知工作人員，有利于及時處理、發(fā)現(xiàn)和解決變電站工作問題，極大地減輕了工作強度和工作壓力。

本文主要對目前計算機監(jiān)控系統(tǒng)工作的特點、運用于變電站的優(yōu)勢進行介紹，針對已存在的問題，設計了變電站遠程計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)流程，對原有的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計方案進行優(yōu)化，說明了設計過程中的關鍵和難點所在，分析了系統(tǒng)實現(xiàn)的可行性。

二、無人值守變電站中的計算機監(jiān)控系統(tǒng)概述

變電站的監(jiān)控系統(tǒng)對于變電站的正常運行、保護意義重大，因為它關系到不同位置、不同區(qū)域電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。變電站工作時，計算機監(jiān)控系統(tǒng)在無人值守工作環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用，該系統(tǒng)與電力設備相結合，主要以網(wǎng)絡技術和計算機系統(tǒng)為核心，在新建及擴建的變電站中得到迅速發(fā)展和應用。

1.計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站存在的問題。已有變電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，存在著需求和實際應用不一致的情況，應用層的功能被忽視，如硬件系統(tǒng)功能強大，然而軟件的運行速度和應用功能不強；此外，也存在系統(tǒng)功能較強，然而與實際功能需求不一致的情況，因此計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應用效果并不十分理想。其次，實際運行中，系統(tǒng)功能的強大導致閉鎖功能過于突出，使得防誤操作時有發(fā)生，影響了系統(tǒng)的正常運行，該防誤操作數(shù)據(jù)可根據(jù)需要實時查詢。變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)較多，如何有效地管理和利用監(jiān)控數(shù)據(jù)，培訓計算機監(jiān)控系統(tǒng)的工作人員和管理者，加強數(shù)據(jù)的整合、測試，提高數(shù)據(jù)的準確率，是計算機監(jiān)控系統(tǒng)需要研究的另一個問題。

2.計算機監(jiān)控系統(tǒng)的特點。變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，能在無人值守的工作模式下，有效自動地對系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行記錄、存儲。分析系統(tǒng)運行的負荷、電壓、電流等，對系統(tǒng)運行過程中的安全性具有主動響應功能，能有效地避免或者減小系統(tǒng)的誤操作、誤判斷，有效減小故障時的停電和停工時間，通過現(xiàn)代化的運行和管理模式，提高變電站的工作效率。

2.1安裝施工過程簡化。對于工作人員，如何方便查找到監(jiān)控系統(tǒng)有利的數(shù)據(jù)和信息是較為關注的問題，而不必關心系統(tǒng)內(nèi)部的部件。因此，實際安裝時，數(shù)據(jù)采集和設備控制部件放置于開關機柜內(nèi)部，通過交流電流或電壓互感器運行，有效采集電壓、電流、壓力數(shù)據(jù)，減少了變送器的安裝，同時減小了測量儀表的安裝，同時減小了電纜數(shù)量，因此簡化了安裝和施工過程，方便使用。

2.2可靠性高。采用可靠性較高的硬件和軟件設計計算機監(jiān)控系統(tǒng)，保證監(jiān)控記錄數(shù)據(jù)的及時、準確性，減少硬件和軟件繁瑣的操作過程，并且隨著信息技術的不斷完善和發(fā)展，可利用斷路器、控制元件升級提高設備運行的可靠性，有效地減少了設備運行時的故障，以及維護和修理工作。

2.3故障響應快。人為觀察變電站，能及時發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)運行故障和錯誤，然而增加了人力、物力成本。采用無人值守工作時，往往存在著誤操作，導致系統(tǒng)的安全性、可靠性降低。因此，可通過設置閾值、增加傳感器辨識方法減小誤操作的隨機性和偶然性，有效預防和控制。

三、計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應用

1.計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能。目前建設的變電站大多都安裝了計算機監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實現(xiàn)了變電站的自動化監(jiān)控和管理，有效地將監(jiān)控畫面、視頻場景、警告和聲音等信息公告遠程集控中心進行匯聚、傳輸，在正常情況下，監(jiān)控系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，當有故障發(fā)生時，將報警信息實時傳輸給遠程值班工作人員。

2.遠程計算機監(jiān)控系統(tǒng)的構成及設計。變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡系統(tǒng)、圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠程集控中心、傳輸系統(tǒng)等部分組成，針對已有系統(tǒng)存在的問題，主要考慮以下因素：監(jiān)控系統(tǒng)應具有較強的可靠性，設計時采用分布式系統(tǒng)結構，完善功能；系統(tǒng)安裝簡單，操作靈活方便、合理布局，在長時間工作時應較為穩(wěn)定；信息系統(tǒng)變化發(fā)展迅速，監(jiān)控系統(tǒng)要分模塊設計、分層設計，并能集成化，同時應具有可擴展性、開放性和可維護性。

3.無人值守變電站的實現(xiàn)。

3.1傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)。無人值守變電站中的計算機監(jiān)控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡通信技術傳輸數(shù)據(jù)，基于通信系統(tǒng)中的TCP/IP協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，數(shù)據(jù)傳輸時具有數(shù)字視頻的切換內(nèi)核。設計傳輸系統(tǒng)時，可通過鏈路連接遠程集控中心和遠程變電站系統(tǒng)端，采用互聯(lián)的方式，數(shù)據(jù)可在城域網(wǎng)、FRN、DDN等公共數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸和交換，可采用第三層路由器隔離數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸時主要通過光纜介質進行連接。

3.2遠程集控中心的設計實現(xiàn)。通過軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程集控中心，負責對不同變電站視頻場景、靜態(tài)圖像、聲音信息等數(shù)據(jù)的搜集和存儲，完成畫面的實時監(jiān)控和顯示。工作人員可預先設定時間間隔，監(jiān)控系統(tǒng)采用巡檢的方式進行監(jiān)控；為了方便和快速查找需要的變電站，可采用多級電子地圖，并可通過遠程操作進入第二級變電站的器件分布圖；可遠程控制變電站的監(jiān)控設備，實現(xiàn)全天候監(jiān)視；此外，報警信息發(fā)送時，在地圖中可通過光標閃爍，值班工作人員可及時處理故障信息。

3.3監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)是計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，通常采用監(jiān)控網(wǎng)關ZLTDVC實現(xiàn)。ZLTDVC網(wǎng)關功能強大，可接收監(jiān)控現(xiàn)場的聯(lián)動輸入信號，比如遙感觸發(fā)信號、門禁系統(tǒng)信號、門鎖狀態(tài)信號等等。系統(tǒng)中的開關量繼電器主要用來控制系統(tǒng)中的機電設備，例如蜂鳴器、空調(diào)開關、消防報警裝置等。ZLTDVC實現(xiàn)的功能主要包括：

（a） 溫濕度控制系統(tǒng)。變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，溫度和濕度傳感器是較為重要的部件，負責對運行環(huán)境的溫濕度進行監(jiān)控。如由于設備故障導致的溫度、濕度變化，監(jiān)控系統(tǒng)將自動拉響警報，及時報警，啟動錄像裝置進行錄像，讓工作人員能及時作出響應。

（b） 閉路電視控制系統(tǒng)。攝像機是變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的必備器件，可將攝像機安裝在變電站的不同位置，如高壓設備處、門禁系統(tǒng)等區(qū)域，監(jiān)控變電站的運行環(huán)境和設備。閉路電視系統(tǒng)采用可變焦鏡頭設備，工作人員可遠程控制攝像機的上下左右、遠近焦控制，可遠程進行畫面切換以及數(shù)字硬盤錄像機控制。

（c） 漏水監(jiān)測系統(tǒng)。漏水檢測系統(tǒng)是變電站中的重要器件，系統(tǒng)檢測到設備漏水時，自動報警，啟動攝像機進行錄像，及時通知工作人員進行處理。

（d） 門禁消防管理。變電站出入大門處安裝有門禁系統(tǒng)，采用非接觸式IC卡系統(tǒng)；消防系統(tǒng)中，可安裝煙霧感應器、溫度感應器，監(jiān)控火災等情況，變電站配備滅火系統(tǒng)。

（e） 告警系統(tǒng)管理。變電站內(nèi)子系統(tǒng)較多，通過實時連接形成完整的系統(tǒng)，報警信息采用聯(lián)動裝置對目標進行報警，同時啟動攝像機記錄故障發(fā)生狀況，可有效保存數(shù)據(jù)。圖像監(jiān)控、遠程故障等告警裝置的聯(lián)動可有效條變電站運行、維護的可靠性、安全性，實現(xiàn)電網(wǎng)整個系統(tǒng)的調(diào)度和監(jiān)控，提高工作效率，減輕勞動強度。

四、結語

計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中具有舉足輕重的作用，能真正實現(xiàn)無人值守，自動化監(jiān)控。系統(tǒng)的運行可有效提高電力系統(tǒng)的運行效率，減輕工作人員工作強度，特別在偏遠地區(qū)更能發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)作用。我國信息化領域、電力系統(tǒng)領域、自動化技術領域發(fā)展迅速，今后的變電站計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)將不斷提高可靠性、安全性和穩(wěn)定性，同時將不斷擴展計算機監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務類型，有效保障系統(tǒng)運行的自動化、智能化。

參考文獻：

[1]王瑞生， 淺談變電站自動化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]， 工程技術文摘版， 2016， （6）： 277-278.

[2]劉英德， 計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的應用[J]，電腦知識與技術， 2011， 7（11）： 2698-2699.

[3]孔祥倫， 簡述變電站綜合自動化系統(tǒng)關鍵技術及發(fā)展趨勢[J]， 通信世界， 2014（8）.

[4]徐陟嶠， 姚齊， 數(shù)字化變電站的主要特征和關鍵技術[J]， 數(shù)字化用戶， 2015（6）： 84-86.

[5]高翔， 數(shù)字化變電站應用技術[M]， 北京：中國電力出版社， 2008.3.

[6]蔡明， 利用遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電站的無人值守[J]， 變電站自動化， 2004， （1）： 1-3.

[7]李斌， 智能變電站技術及其應用研究[D]， 華北電力大學[碩士論文]， 北京， 2011.

[8]張明光，電力系統(tǒng)遠動及調(diào)度自動化[M]， 北京：中國電力出版社， 2010.

[9]史添， 智能變電站網(wǎng)絡結構優(yōu)化研究[D]， 華北電力大學[畢業(yè)論文]， 北京， 2011.