變電站異常信息實時采集系統

廖華 冉三榮 林鵬 趙愛芳 熊星星

摘要：隨著無人值守變電站的推廣，當變電站設備運行異常時，運維人員無法第一時間獲取設備的告警信息，更無法實時跟蹤該異常設備的相關信息，這大大延緩了電力事故響應速度，增大了電網安全運行風險。為了降低這種風險，本文依托物聯網和移動通信技術，研制了一套基于微信平臺的變電站異常信息實時采集系統，通過現場的監控視頻可實時采集設備異常狀態等告警信息，并利用微信平臺第一時間推送異常告警信息，從而極大提高電力事故響應速度。

關鍵詞：無人值守變電站;設備運行異常;實時跟蹤;物聯網和移動通信技術;變電站異常信息實時采集系統;電力事故響應速度

中圖分類號：TP273+5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0143-02

0 引言

隨著電網相關技術的發展，變電站運行越來越趨于自動化，變電站無人值守已經成為可能。但是，一旦無人值守變電站內設備運行異常時，運維人員就需要在第一時間趕赴該變電站，通過現場查看相關設備的告警信息，盡速限制事故的發生，隔離故障點并解除對人身和設備的威脅，根據事故范圍和調度指令，及時調整設備運行方式，盡速對已停電的用戶恢復供電[1-4]。

然而，隨著智能電網的不斷發展，對于電網運行穩定性的要求越來越高，變電站事故處理響應速度及停電時間的考核也越來越高，當設備發生故障時，如果運維人員無法在第一時間獲取故障設備的告警信息，難以迅速對現場異常情況做出判斷并進行盡速處理，變電站事故處理就會嚴重延遲，影響智能電網的安全穩定運行。

除了變電站運行設備故障外，小動物入侵等異常事件頻繁發生，建立一套變電站異常信息實時采集系統，及時發現設備故障信息、SF6表計、小動物入侵等異常信息，幫助運維人員在第一時間獲取異常告警信息，提升設備故障解決效率和異常事件的響應速度，保證電網安全運行，具有重要的意義。

1 研究目標及簡介

本系統依托物聯網等技術，通過在變電站主控室及設備場地安裝遠程視頻監視等檢測裝置，對重要設備運行的監控畫面、SF6表計、小動物是否入侵等進行監測，如在主控室監控主機、室外SF6表計、繼保室電纜進出線處等場所安裝遠程監視跟蹤裝置，實時監測設備異常事件告警、SF6表計異常變化、小動物入侵等，可有效減少異常設備及表計巡視次數，實現遠程巡檢，大大提高運維人員工作效率[5]。

本系統還結合移動互聯網通信技術，通過微信平臺來實現數據監測和實時告警功能，可以極大方便運行人員對告警信息的及時獲取和分享，為運行人員及時掌握變電站異常情況提供實時信息。

綜上所述，基于物聯網技術與移動互聯網通信技術，本系統著力于建設一套變電站設備異常遠程監視跟蹤系統，該系統通過構建的移動數據網絡來監視變電站異常事件告警信息[6]。該系統日?？梢詫ψ冸娬据o助監控進行有效的補充，當變電站設備出現異常告警時可第一時間通知運行人員，必要時，還可以把相關信息第一時間轉發給相關部門的領導及技術人員，提高多部門多專業應急聯動響應速度和事故處理效率，盡速解決故障，提高電網運行穩定性[7]。

2 系統技術方案

變電站設備異常遠程監視跟蹤系統如圖1所示，可分為三層架構，即監測層、服務層和應用層。

監測層：主要指各監測終端設備節點，即對變電站內主控室監測電腦、室外設備數據表計等場所安裝探測器，然后將采集的視頻通過移動數據網絡傳輸，當發現攝像機視角內有異常時，通過手機微信端推送的警報信息顯示出來[8]。

服務層：服務層主要指云端服務器，云端服務器安裝有基于人工智能的圖像識別程序，可以對終端設備采集到的照片和視頻進行對比分析，通過與基準狀態的對比，可以識別出主控室異常告警信息、SF6表計、小動物是否入侵等異常變化，并據此生成警報信息推送給應用層[9-10]。

應用層：微信公眾號支持富媒體交互，傳輸內容多樣，本系統利用微信公眾號作為數據推送平臺，可以像特定人員推送特定信息，并且可以隨時隨地交互。當接收到服務層推送的警報信息時，通過微信公眾號推送給運行人員，運行人員可以及時查看告警信息，有需要時還可以分享給相關部門的領導及技術人員。

2.1 主要技術要點

2.1.1 移動偵測技術

移動偵測也稱為運動檢測，常用于視頻監控及報警。通過攝像頭按照不同幀率采集得到的圖像會被CPU按照一定算法進行計算和比較，當畫面有變化時，如主控電腦畫面報警圖片彈出或畫面異常時，計算比較得出的數字會超過閾值并指示系統自動作出相應的處理。本系統使用該技術實現事件告警信息及時發現與響應。

2.1.2 移動通信技術

移動通信技術依賴于無線通信，可以使設備擺脫有限通信的空間限制，接收和發送信息更為自由，本系統應用層通過微信平臺服務及服務號接口進行了微信小程序開發，可以實現移動監測數據的查詢及報警推送等功能。

2.1.3 電力物聯網技術

電力物聯網可以為電網的基本運行和企業的現代化運行模式提供全方位的支持。重點是物聯網的感知層，網絡層和應用層：感知層主要包括統一信息模型，包括統一標識和統一語義，統一數據表示格式，安全保護等形式相關標準和規范及傳感器芯片、標準化通信模塊和信息格式轉換設備。網絡層主要指統一通信協議的研發，標準化通信芯片、無線通信設備、骨干通信設備，標準化接入網關、網絡管理系統等的研發，網絡層包括多種通信融合技術，可以解決長距離信息的可靠傳輸。應用層位于物聯網架構的頂部，可通過分析處理后的數據為用戶提供智能服務。

2.1.4 微信交互技術

使用微信公眾號作為數據傳輸平臺，有良好的用戶交互體驗，支持豐富的媒體呈現形式，包括圖片、視頻、音頻等，隨時隨地交互。可對接任何系統，信息通信效率高。微信是目前最受歡迎的信息交流平臺，本文中使用微信數據接口所制作的公眾號可以實現小動物移動監控警報、表計變化告警燈。 信息在特定的群體中傳輸，大大提高了信息傳播的效率和針對性。

2.2 系統主要功能

2.2.1 實時監控功能

平臺可對電力設備事件告警通知，表計異常變化等異常告警信息通過輔助監控平臺實時預覽現場視頻圖像。

2.2.2 告警推送功能

當顯示屏畫面出現異常：如告警事件突然彈出或變化時，手機微信端可以及時推送告警信息及圖片。如圖2所示。

2.2.3 記錄分析功能

可以進入微信平臺查看相關告警詳細信息，及時獲取現場情況。

2.2.4 報警信息分享

本系統可方便地通過共享設備告警以及通過微信分享。

2.2.5 自動錄像

裝置自動錄像并存儲在當地，并可隨時調取查看，如圖3所示。

3 應用情況及展望

本系統開發完成后，首先應用于國網臺州供電公司XX變電站中，在變電站主控室監控電腦安裝了一套變電站設備異常遠程監視跟蹤裝置，并接入網絡服務器，用騰訊微信公眾號作為信息推送平臺。經過現場運行，本系統使用方便，對于實時獲取變電站內異常信息，實時監視設備運行效果明顯，可有效提高事故響應速度，因此極具推廣價值。

下一步，隨著電力物聯網技術、等五代移動通信技術等的發展，該系統也將根據電網發展不斷完善，變電站內信息移動交互會更便捷、更安全，未來電力物聯網專用通信網的建設，將使當前系統具備更為嚴格的用戶身份識別、驗證、鑒權制度，不同用戶按照等級提供相應的物聯網服務，實現更高的安全性和可靠性;同時也會更好的應用在變電站工作人員身份識別、工作票、環境信息監測、遠程監控等范圍，提高變電站事故智能處理的響應速度，為智能電網的建設添磚加瓦。

4 結論

本文闡述的變電站異常信息實時采集系統解決了目前無人值守變電站廣泛存在的問題即變電站發生故障或異常時，運維人員無法第一時間獲取變電站內異常信息的問題。本系統在保證運維人員第一時間獲取相關重要異常信息的同時，還可以實現對變電站小動物入侵、SF6表計等異常信息進行跟蹤報警。本系統還可以把相關信息第一時間轉發給相關部門的領導及技術人員，提高多部門多專業應急聯動響應速度，降低了電網運行風險，系統邏輯清晰、使用簡單并且有較好的推廣價值。

參考文獻

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Substation Abnormal Information Real-time Acquisition System

LIAO Hua， RAN San-rong， LIN Peng， ZHAO Ai-fang， XIONG Xing-xing

（State Grid Zhejiang Electric Power Co.， Ltd.， Taizhou Electric Power Supply Company， Taizhou? Zhejiang? 318000）

Abstract：With the promotion of unattended substations， when the substation equipment is operating abnormally， the operation and maintenance personnel cannot obtain the alarm information of the equipment in the first time， and it is impossible to track the related information of the abnormal equipment in real time， which greatly delays the response speed of the electric power accident. The risk of safe operation of the grid is also increased. In order to reduce this risk， this paper relies on the Internet of Things and mobile communication technology to develop a real-time acquisition system for substation anomaly information based on WeChat platform. The on-site monitoring video can collect alarm information such as abnormal state of the device in real time， and the abnormal alarm information is pushed at a time by WeChat platform， thereby greatly improving the response speed of the power accident.

Key words：unattended substation; equipment operation abnormality; real-time tracking; the Internet of Things and mobile communication technology; substation abnormal information real-time acquisition system; power accident response speed