電力系統輔助設備監控系統信息接入研究

國網江西省電力有限公司檢修分公司 劉 嘉 鄭力文

近年來，電力系統自動化程度提高，變電運行人員逐步減少，變電站逐步實現少人值守和無人值守，電力系統輔助設備監控系統隨之逐漸進入人們的視野。傳統變電站依靠人力對消防報警系統、電子圍欄系統等輔助設備進行信號監控，工作效率較低，占用大量的人力資源，無法適應電力企業降本增效、工商業電價下降的趨勢。電力系統輔助設備監控系統做到多系統的綜合監控，集中管理，增加了系統的集成度和可用性，降低了系統的管理成本，更好的適應了當下智能電網的要求。本文從電力系統輔助設備監控系統發展歷程、各子系統接入方式、聯動方式、網絡連接方式等方面著手，對其進行綜合性的研究。

1 輔助設備監控系統的發展歷程

傳統的變電站監控系統一般指的是主設備監控系統，包含傳統的自動化監控系統、繼電保護、自動裝置等設備，是集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，通過數字通信及網絡技術來實現信息共享的一套微機化的二次設備及系統。由于電網長期實行變電站有人值守，消防、安防、視頻等系統并未完全接入主設備監控系統，而是長期由變電運行人員進行現場檢查維護，新興的變電設備在線監測裝置，動力環境監測裝置出現后也需要一個統一、標準化的平臺對其進行監控，信號處理，電力系統輔助設備監控系統應運而生。

2 安防系統的接入方式

安防系統是電力輔助系統中的重要組成部分，主要包括電子圍欄系統、視頻監控系統、紅外對射防入侵系統和門禁系統等，其中最重要的是電子圍欄系統和視頻監控系統。電子圍欄的常見接法有兩種，無獨立電子圍欄主機時，可以將告警信號的開關量接入視頻監控系統的硬盤錄像機，借視頻監控系統的通道接入輔助集中監控系統。有獨立電子圍欄主機時，通過安防通用板卡將電子圍欄廠家自有規約轉換為RS232/RS485協議、再通過安防IED 轉為IEC61850協議，接入輔助集中監控系統。

視頻監控系統是輔助設備監控系統中最重要的子系統，大部分的聯動需要視頻監控系統參與，視頻監控系統通過專用接入裝置以SDK 方式接入輔助集中監控系統，其中視頻類數據傳輸使用SIP 協議，數據、指令傳輸采用IEC103/104規約。

3 消防系統的接入方式

消防系統主要是變電站內的樓宇火災報警系統，因為各火災報警系統廠家均有各自規約，一般以modbus 規約為主，需通過消防通用板卡將消防報警系統自有規約轉換為RS232/RS485協議，再通過安防IED 轉為IEC61850協議，即DLT/860協議，接入輔助設備站端監控主機，站端監控主機以IEC103/104規約的形式將消防報警系統數據傳輸至輔助設備監控總站。

4 在線監測、動環、環境監測系統的接入方式

動環子系統包括動環智能終端、微氣象、溫濕度、SF6監測、風機、空調、除濕機、照明設備、水浸、漏水監測、水泵、燈光、空調（新風裝置）等。在線監測子系統包括主變油色譜、鐵芯接地電流、GIS局放、開關在線監測、避雷器泄漏電流在線監測等。環境監測子系統由各類傳感器、控制箱、就地模塊、溫濕度、室內SF6氣體泄漏監測、水浸監測、給排水設備等組成。

這些系統不需要使用專用板卡和IED，只需要通過規約轉換裝置，即可接入輔助設備站端監控主機，再通過數據通道傳輸至輔助設備監控總站。需要注意的是在線監測裝置一般安裝在生產調度通信大區，輔助設備監控總站安裝在數據通信大區，為了保證信息安全，需要加裝正向隔離裝置，保證數據的單向傳輸和物理隔離，維護網絡安全。

5 各系統之間的聯動

各系統聯動的形式主要包括視頻聯動和非視頻聯動，視頻聯動指的是主設備倒閘操作、運行狀態確認、主設備故障告警時、各輔助系統如安防告警時，聯動相應視頻預置位，調取實時視頻和錄像。非視頻聯動指的是各輔助子系統間監測和控制功能之間的聯動。

典型功能總結歸納，主要為以下四類：安防報警系統入侵時打開相應防區燈光；消防系統火災報警時聯動相關區域門禁系統緊急開門、燈光開啟、風機排煙；SF6濃度越線時支持風機啟動；溫濕度告警時啟動空調遙控功能。

6 網絡安全要求

輔助設備監控信息接入包含眾多輔助子系統，各輔助子系統所處的網絡分區各不相同，系統的架構復雜。為了防止各網絡分區互相影響，保障網絡安全，需采用物理隔離裝置（安全網閘）和工控防火墻，對各系統之間采取必要的網絡安全維護措施。網絡安全維護措施對電力系統的安全穩定運行有著重要的意義。

圖1 典型變電站輔助設備監控系統結構

7 網絡拓撲結構

目前，各變電站及運維站的輔助集中監控系統分別與位于調度端的輔助設備監控總站建立專用數據通信網網絡通道，形成星型網絡，這種結構網絡的穩定性好，網絡傳輸速率較高，并且易于網絡的擴展。由于傳輸視頻信號，需要帶寬較大，根據相關規范要求，網絡通道帶寬至少在100Mb以上。

8 輔助設備監控系統建設環節管控重點

電力系統各輔助子系統涉及的廠家眾多，技術升級快，在建設時要注意統籌規劃，使用相同的標準、通用接口，為設備升級、改造留裕度。同時，新設備如在線監測裝置建設時應在項目可研編制階段就考慮接入輔控系統。

表1 各輔助子系統建設、接入環節管控重點

另一方面，鑒于變電站戶外惡劣的運行環境，輔助監控系統建設時采用的電纜、光纜、網線均應鎧裝、屏蔽，電纜、光纜之間還需注意光電分離，防止因小動物啃咬、電纜腐蝕等原因導致監控信號中斷、電纜溝火災等嚴重后果。