變電站輔助設(shè)備智能遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

李宣義李鐵成李均強(qiáng)栗會(huì)峰

(國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院,河北 石家莊 050021)

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)變電站無人值守的全覆蓋,目前依托站內(nèi)輔助監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)安防、消防、視頻、燈光、環(huán)境監(jiān)測(cè)等輔助設(shè)備子系統(tǒng)的集中化管控,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)站級(jí)綜合監(jiān)控、圖像分析、綜合報(bào)警以及各子系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng),并為狀態(tài)檢修、源端維護(hù)等變電站站控層高級(jí)應(yīng)用提供支撐[1-4]。但在近年無人值守的站內(nèi)輔助監(jiān)控系統(tǒng)僅有部分安防、消防告警總信號(hào)接入調(diào)度系統(tǒng),無法有效支撐各級(jí)管理、值班及運(yùn)維班人員實(shí)時(shí)掌握輔助設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、告警分析、智能聯(lián)動(dòng)等遠(yuǎn)程監(jiān)控需求,一旦站內(nèi)輔助設(shè)備出現(xiàn)告警或異常,仍需依靠運(yùn)維班人員到現(xiàn)場(chǎng)消缺,造成大量人、財(cái)、物的浪費(fèi),同時(shí)站內(nèi)工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)僅考慮了安防及環(huán)境監(jiān)視需求,攝像頭布點(diǎn)少,覆蓋率范圍低,難以滿足視頻監(jiān)控、機(jī)器人巡檢等業(yè)務(wù)需求。

針對(duì)上述問題,在現(xiàn)有變電站輔助監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求,對(duì)變電站輔助設(shè)備智能遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)方案進(jìn)行研究,通過搭建支撐地市公司、檢修公司、運(yùn)維班的變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)各變電站輔助系統(tǒng)信息的統(tǒng)一架構(gòu)、規(guī)范接入、遠(yuǎn)方監(jiān)控、智能聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)地市公司、檢修公司、運(yùn)維班通過輔助設(shè)備監(jiān)控終端及視頻監(jiān)控終端對(duì)變電站輔助設(shè)備信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管控,解決變電站輔助設(shè)備信息相對(duì)封閉、無法智能遠(yuǎn)程監(jiān)控等問題。

1 智能遠(yuǎn)程監(jiān)控方案

1.1 新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案

新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案依托新建主站系統(tǒng)和完善現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),其系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。一是在地市公司、檢修公司部署變電運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主站,接入變電站內(nèi)輔助設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行、告警分析、智能聯(lián)動(dòng)等信息,再將其推送到輔助設(shè)備監(jiān)控終端。二是在地市公司、檢修公司部署變電信息綜合處理系統(tǒng),采集變電站視頻監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)和變電站端機(jī)器人巡檢系統(tǒng)巡檢數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、智能聯(lián)動(dòng)等功能。地市公司、檢修公司、運(yùn)維班通過視頻監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備的視頻監(jiān)控。

圖1 新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案架構(gòu)

變電運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過Ⅱ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、以IEC104協(xié)議接入地市公司、檢修公司部署的“變電運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)”;運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控終端通過Ⅱ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng),以客戶端方式登錄“變電運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)”,按授權(quán)范圍實(shí)現(xiàn)所轄變電站輔助設(shè)備全面監(jiān)控;地市公司、檢修公司、運(yùn)維班視頻監(jiān)控終端通過Ⅳ區(qū)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng),以客戶端方式登錄地市公司、檢修公司視頻監(jiān)控系統(tǒng),按權(quán)限獲取所轄變電站的視頻信息。

1.2 變電站內(nèi)KVM 延伸方案

KVM 延伸方案依托在被監(jiān)視變電站內(nèi)部署KVM 設(shè)備實(shí)現(xiàn),其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。一是在地市公司、檢修公司、運(yùn)維班部署輔助設(shè)備事件集成主機(jī)和輔助設(shè)備監(jiān)控工作站,其中輔助設(shè)備事件集成主機(jī)直接接收和存儲(chǔ)變電站上送的輔助設(shè)備告警信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)管轄所有變電站輔助設(shè)備告警信息集中展示和提醒功能,并可按要求配置進(jìn)行聲光報(bào)警,輔助設(shè)備監(jiān)控工作站用于告警信息展示和KVM 畫面瀏覽及遠(yuǎn)程控制。二是在被監(jiān)視變電站新增KVM 設(shè)備,通過專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,將變電站輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī)的鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)通過延長(zhǎng)器延伸到運(yùn)維班,借助KVM 實(shí)現(xiàn)對(duì)某一座變電站輔助系統(tǒng)主界面瀏覽、遠(yuǎn)程遙控操作和告警查詢等功能,新增輔助設(shè)備監(jiān)控工作站可保持與站端輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī)完全一致。

圖2 KVM 延伸方案架構(gòu)

輔助設(shè)備事件集成主機(jī)和輔助設(shè)備監(jiān)控工作站通過智能運(yùn)檢管控中心交換機(jī)組網(wǎng);變電站輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī),連接KVM 設(shè)備,通過Ⅳ區(qū)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)通道分別與地市公司、檢修公司和運(yùn)維班相連。

2 智能遠(yuǎn)程監(jiān)控方案的比較和選擇

2.1 安全性

在安全分區(qū)方面,“新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)”模式下,變電站站端的輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、地市公司、檢修公司的變電運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)均部署在Ⅱ區(qū),符合國(guó)家能源局《國(guó)能安全[2015]36號(hào)》文件要求,輔助設(shè)備監(jiān)控應(yīng)部署于非控制區(qū)(即Ⅱ區(qū))。“KVM 延伸”模式下,KVM 作為站端系統(tǒng)控制的延伸,不符合調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全管理要求,該模式下,變電站站端的輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、地市公司、檢修公司的變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)均部署在Ⅳ區(qū),僅實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備遠(yuǎn)方監(jiān)視,無法進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。

2.2 功能性

新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案采用集中監(jiān)控模式,除了實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控外,可在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開發(fā)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、告警分析、預(yù)警決策等服務(wù)各級(jí)運(yùn)檢管理的高級(jí)應(yīng)用,更側(cè)重管理;KVM 延伸方案采用分散監(jiān)控模式,主要實(shí)現(xiàn)站端系統(tǒng)界面的遠(yuǎn)程監(jiān)視,監(jiān)視信息、功能和站端完全一致,無法進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。

a.KVM 延伸模式:遠(yuǎn)程瀏覽監(jiān)視站端系統(tǒng)界面,與站端信息完全一致;各站分散監(jiān)視,通過KVM 進(jìn)行逐一切換,無法進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。

b.新建監(jiān)控系統(tǒng)模式可根據(jù)監(jiān)控需求,開發(fā)相應(yīng)監(jiān)控界面,監(jiān)控信息范圍可控,可以進(jìn)一步開發(fā)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、告警分析、預(yù)警決策等高級(jí)應(yīng)用;實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控,綜合所轄變電站信息管理、展示方式,側(cè)重管理功能。

2.3 可擴(kuò)展性

新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案,架構(gòu)更為完整,監(jiān)控模式靈活,方便調(diào)整監(jiān)視信息及展示方式、用戶權(quán)限分配管理、數(shù)據(jù)分析及預(yù)警決策等高級(jí)應(yīng)用擴(kuò)展,能夠有效解決未來輔助設(shè)備監(jiān)控信息與其他系統(tǒng)的信息交互問題;KVM 延伸方案僅實(shí)現(xiàn)了站端界面的遠(yuǎn)程監(jiān)控,是站端系統(tǒng)的延伸,站與站之間分散監(jiān)控,每個(gè)新增變電站需KVM 通道擴(kuò)容,不具備高級(jí)應(yīng)用功能擴(kuò)展以及與其他系統(tǒng)的信息交互能力。

2.4 方案選擇

通過上述3個(gè)方面比較論證,新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案符合網(wǎng)絡(luò)安全要求,且功能適應(yīng)性和可擴(kuò)展性更好,在成本可控的條件下,該方案更適合變電站輔助設(shè)備智能遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢(shì)。

3 智能遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

采用新建變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)方案需要在地市公司、檢修公司和運(yùn)維班層面分別作以下適應(yīng)性改造。

3.1 地市公司與檢修公司

部署輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器及軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄變電站輔助設(shè)備運(yùn)行、告警、聯(lián)動(dòng)等信息的接收、展示、存儲(chǔ)、歷史查詢及運(yùn)維班授權(quán)管理等。部署輔助設(shè)備監(jiān)控工作站,通過客戶端方式,進(jìn)行監(jiān)控信息交互,監(jiān)視、查看輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、歷史記錄,實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備遠(yuǎn)程控制。部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī),用于地市公司、檢修公司輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)。部署變電信息綜合處理系統(tǒng)服務(wù)器及軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄變電站視頻信號(hào)的接收、監(jiān)視、錄像查詢、遠(yuǎn)程控制及運(yùn)維班授權(quán)管理等。變電信息綜合處理系統(tǒng)在變電信息綜合處理模塊項(xiàng)目中單獨(dú)立項(xiàng)。

部署監(jiān)控工作站,通過客戶端方式,進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、錄像查詢、遠(yuǎn)程控制。部署綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī),用于地市公司、檢修公司變電信息綜合處理系統(tǒng)組網(wǎng)。變電站站端系統(tǒng)應(yīng)支持IEC104協(xié)議、國(guó)網(wǎng)視頻B接口協(xié)議,實(shí)現(xiàn)站端系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳、信令下發(fā)。地市公司、檢修公司與運(yùn)維班、變電站之間應(yīng)具備Ⅱ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、Ⅳ區(qū)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)通信通道,滿足輔助設(shè)備監(jiān)控信息、視頻監(jiān)控信息的通信要求。Ⅱ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道兩端應(yīng)部署縱向加密裝置,保證輔助設(shè)備數(shù)據(jù)通信安全。

3.2 運(yùn)維班

部署輔助設(shè)備監(jiān)控終端(主、備),通過客戶端方式訪問地市公司、檢修公司變電運(yùn)維班輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),按權(quán)限范圍,進(jìn)行所轄變電站監(jiān)控信息交互,監(jiān)視、查看輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、歷史記錄,實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備遠(yuǎn)程控制。按需部署調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī),用于地市公司、檢修公司設(shè)備組網(wǎng)。部署視頻監(jiān)控終端,通過客戶端方式,進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、錄像查詢、遠(yuǎn)程控制。按需部署綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī),用于運(yùn)維班視頻監(jiān)控終端設(shè)備組網(wǎng)。Ⅱ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道兩端應(yīng)部署縱向加密裝置,保證輔助設(shè)備數(shù)據(jù)通信安全。

4 結(jié)束語

從變電站無人值守實(shí)踐出發(fā),對(duì)變電站輔助設(shè)備智能遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究,通過搭建支撐地市公司、檢修公司、運(yùn)維班的變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)變電站輔助系統(tǒng)信息的統(tǒng)一架構(gòu)、規(guī)范接入、遠(yuǎn)方監(jiān)控、智能聯(lián)動(dòng),進(jìn)一步提高對(duì)變電站輔助設(shè)備告警的應(yīng)急處置能力,可有效解決變電站輔助設(shè)備信息相對(duì)封閉、無法智能遠(yuǎn)程監(jiān)控等問題,為變電站無人值守提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。