變電站綜合監控及預警系統研究與設計

王甲甲 吳超 李可

摘? 要：文章結合電力通信網建設運行現狀，充分分析了當前電力通信網運維管理存在的問題，在此基礎上針對變電站的運維管理，研究設計了變電站綜合監控及預警系統，該系統的應用可以有效提升電力通信網運維管理的效率和效果，為電力通信網的穩定運行提供有力保障。

關鍵詞：電力通信;變電站;監控;預警

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0082-02

Abstract： Combined with the construction and operation status of power communication network， this paper fully analyzes the problems existing in the operation and maintenance management of the current power communication network. On this basis， aiming at the operation and maintenance management of the substation， the comprehensive monitoring and early warning system of the substation is researched and designed. The application of the system can effectively improve the efficiency and effect of the operation and maintenance management of the power communication network， thus providing a strong guarantee for the stable operation of the power communication network obstacles.

Keywords： electric power communication; transformer substation; monitor; early warning

1 背景

電力通信網是公司堅強智能電網建設和“三集五大”體系結構的重要基礎支撐平臺。目前，國家電網公司（以下簡稱“公司”）骨干通信網絡已建成了以光纖通信為主，微波、載波為輔，衛星通信作為那就多種傳輸技術并存，覆蓋總部-省公司-市-縣等通信節點的實體網絡。設備的多元化和網絡規模的不斷擴大，使得網絡的復雜程度不斷上升，同時對電力通信網運維管理的要求也在不斷提高。

一方面，各種類型的業務與電力生產，經營和管理的相關度提升，使得業務對網絡的實時性，安全性和帶寬要求更高;而傳統的事后搶修模式不可避免的會影響到一些通信業務，這就給電力通信網的安全穩定運行造成了一定的威脅。另一方面，通信網網絡故障具有種類多、變化快、涉及的網元多、顯著的時間、空間突發性等特點。而省市縣三級設備專責由于人員編制少，一人多崗的現象十分突出。在非工作日不在崗期間，接到值班人員告知的設備告警時，由于缺乏有效信息化手段和途徑，無法及時實現各種問題的及時分析、診斷、定位。因此導致故障不能被及時有效排除并影響了業務長期穩定運行。

本文針對電力通信網運維管理面臨的新需求與挑戰，以變電站運維智能化為目標，從理論研究出發，攻克適應業務需求的關鍵技術，研究設計變電站綜合監控及預警系統。

2 變電站綜合監控及預警系統功能設計

本系統主要針對業務子系統（包括消防系統、安防系統、視頻系統）和機房設備（主要包括主機設備、交換機設備、機房動力環境設備、溫濕度、智能機柜、UPS設備）進行全面管理，監視各類子系統的運行情況、監視機房設備的狀態及參數。更為重要的是融合了管理措施及監視控制，可以進行指標分析和告警聯動。

2.1 子系統監控功能

（1）消防系統。通過網絡接口獲取消防系統發出的數據，實現與消防主機的通信。接入的數據包含：消防點位位置、消防點位告警信息和通道通斷狀態。消防終端設備安裝于每一個站點，系統可以監測每一站點的消防告警情況，并能實時探測到具體點位的告警信息。

（2）安防系統。通過網絡接口獲取安防系統發出的數據。接入的數據包含：撤防狀態、欠壓狀態、被撬狀態、安防點位告警信息、通道通斷狀態。安防終端為入侵探測器，安裝于變電站周邊，系統可以監測變電站周邊的闖入情況，當有非法入侵時，可以實時發出入侵告警，并且定位到具體入侵位置。

（3）視頻系統。當用戶觸發視頻查看功能時，視頻服務通過網絡接口獲取視頻影像數據。監測的畫面包括：攝像頭的實時畫面和視頻錄像機中的歷史畫面。變電站區域均裝有攝像頭，每一個位置都可以查看到視頻影像。系統可以接入這些位置的攝像頭和視頻錄像機，查看每一個位置的視頻信息。

2.2 機房設備監控功能

（1）主機設備。通過網絡接口獲取服務器操作系統和數據庫的數據。

（2）交換機設備。通過網絡接口獲取交換機的數據。

（3）溫濕度、空調漏水。機房動力環境自有一套溫濕度、空調漏水監控子系統，通過網絡接口獲取到子系統的溫濕度、空調漏水數據。

（4）智能機柜。通過解析智能機柜的軟件接口獲取智能機柜的環境監控數據。

（5）UPS設備。通過在現場安裝數據采集器，采集UPS的數據。數據采集器接入內網，將數據傳輸至后臺服務器。

2.3 業務線監控功能

公司日常運行依賴各個業務，監控業務系統，獲取業務系統的運行信息，對于維護業務系統正常運行、預警業務系統故障情況、保證公司正常運作具有很大幫助。

業務線監控是通過監控業務系統所在線路上的所有種類的設備，來監督業務線的優良情況，為評價業務線的健康程度提供依據。

3 變電站綜合監控及預警系統架構設計

系統軟件分為公共服務層、應用服務層、底層服務層、協議接入層四個層次，其中：

公共服務層：包含一些后臺告警模塊、外部接口模塊和管理員管理模塊內容。

應用服務層：是系統功能的實現層，完成監控管理的所有業務邏輯，并且面向用戶進行信息呈現。本系統采用B/S模式呈現用戶界面，用戶端無需安裝任何專門的客戶端軟件，只需要在瀏覽器上即可使用全部功能。

底層服務層：完成采集數據、運算以及存儲功能，并且提供組態畫面供系統設計員設計界面。

協議接入層：根據實際情況，以靈活的方式接入各種被管設備的實時狀態與參數。

系統的層次結構如圖1所示：

4 變電站綜合監控及預警系統的特點

（1）跨平臺。本系統軟件采用先進的跨平臺技術J2EE為開發平臺，服務端可以穩定運行在Unix/Linux/Windows等各種操作系統平臺下，用戶可以根據需要靈活選擇。

（2）B/S架構。本系統軟件采用B/S模式開發，用戶只需要有瀏覽器即可完成全部操作，無需安裝專門的客戶端軟件。

（3）耦合設計。系統采用模塊化松耦合設計方式，系統至少包含應用服務模塊（主程序服務）、采集服務（采集接入服務）、流媒體服務及web服務，各服務模塊可部署在不同的物理服務器上。

（4）采集服務模塊、流媒體服務模塊均采用分布式架構，可根據采集數據的增加進行橫向擴展，支持Scare-out擴展方式。

（5）實時性。實時數據采用push模式，提高系統實時性。

（6）Flash動畫效果。本系統軟件以Flash動畫形式實現用戶界面，能以Flash動畫的形式形象地表現被監控對象的實時狀態和參數。

（7）組態功能。本系統軟件具有畫面組態功能，并且提供形象、豐富的動畫元件和圖元，用戶可以通過簡單的鼠標點拖動作和參數設定自由組合監控畫面。

（8）自動模板。對同一類型的設備可建立統一的設備模板，新增設備時可以直接套用此模板，生成相應的資源配置信息，提高資源錄入效率;同樣，對同一類型的設備可建立統一的畫面模板，新增設備時可以直接套用此模板直接生成監管畫面。

（9）歷史回放。系統能將歷史數據存入歷史數據庫，并能夠從任意時刻開始回放選定的歷史監控畫面，回放時應具有自動播放、暫停、快進等功能，并且支持視頻系統與其它子系統間的聯動。

5 結束語

本文結合電力通信網建設運行現狀，充分分析了當前電力通信網運維管理存在的問題，在此基礎上針對變電站的運維管理，研究設計了變電站綜合監控及預警系統。該系統可以對各業務子系統和機房設備進行全面管理，并具有跨平臺、耦合設計、實時性、Flash動畫效果、歷史回放等優良特性，該系統的應用可以大大提升電力通信網運維管理的效率和效果，為電力通信網的穩定運行提供有力保障。

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