變電站視頻及環境監控系統中通信電源監控模塊的一體化集成方法

呂 瑩，鞏洪峰

（國網山東省電力公司超高壓公司，山東 濟南 250000）

0 引 言

變電站智能化管理是當前我國智能電力系統建設背景下的重點工作。在研究變電站智能化管理時發現，通信電源的智能監控還未實現，部分建設通信電源監控模塊的變電站系統也未實現與視頻及環境系統的集成和協調，導致通信電源監控與系統整體監控分離，造成資源浪費的同時形成冗余干擾。因此，目前變電站智能化建設以視頻及環境監控系統中的通信電源監控模塊一體化集成方法研究為重點。本次研究針對某電網變電站視頻及環境監控系統規范和實際情況進行深入研究，探索一體化集成方法。

1 變電站視頻及環境監控系統

為確保研究具有實踐意義，針對某電網變電站視頻及環境監控平臺方案進行全面研究。結構依靠監控數據網和互聯網完成串聯，將變電站視頻及環境監控平臺、站端處理單元（Remote Processing Unit，RPU）、通信電源囊括其中。站端處理單元是核心模塊，是實現集成應用的關鍵。

（1）變電站視頻及環境監控平臺主要完成監控的全面管理，構建監控工作站、交換機、通信服務器、防火墻以及網絡攝像機于一體的監控平臺，能夠實現變電站的綜合運行管控。

（2）遠程測控終端（Remote Terminal Unit，RTU）是中間設備，利用接口協議與整個監控系統形成串聯和集成。其應用完美解決了主站與平臺的互聯互換問題，實現了各位置網絡攝像機的統一管理，建立統一協議封裝后接入子系統。另外，RTU還集成站端視頻處理單元（Remote Video Unit，RVU）和遠程控制單元（Remote Control Unit，RCU）等，能夠發送實時控制指令，實現系統的綜合運行管控[1]。

（3）通信電源模塊是通信系統的關鍵，為通信系統提供核心電力。現代電網運行背景下，電網運行對通信功能的需求量非常大，給通信電源造成壓力，經常出現電路中斷和系統癱瘓等現象，嚴重影響電力系統的工作運行。因此，針對此種情況，需要構建通信電源監控模塊，并與視頻及環境監控形成一體化集成，方便整個變電站監控運行管理，繼而發現問題，找尋問題，實施全面的變電站運行監控管理。

2 通信電源監控一體化集成方法理論研究

一般情況下，通信電源監控模塊需要獲取的數據多達數十種，同時變電站視頻及環境監控系統的數據整合數量多且復雜，因此系統之間的集成方法研究極為困難。本文在研究某電網監控系統后提出基于RPU的通信電源模塊的集成方法，在通信電源中應用RPU，能夠將電源監控系統的監測數據集成于環境設備，包括將遙信數據和遙測數據分別虛擬化到遙信和遙測設備中，并將數據上報于資源列表。系統設備應用之后，能夠實時讀取監控數據，并且將采集到的通信電源監控數據傳輸到系統上，儲存于RPU。歷史數據采集后可以在RPU中根據實際情況設計一般告警和嚴重告警2個級別的預警閾值。RPU設定聯動策略，攝像機轉到預置點，實施聯動報警。此時，預警閾值就是通信電源故障的預警[2]。

3 通信電源監控一體化集成方法實踐

按照上述理論思路將通信電源與視頻及環境監控系統集成一體化，主要包括確定監控內容、系統集成結構設計以及系統執行流程。

3.1 監控內容分析

按照理論分析可知，監控內容按照數據分類主要包括通信電源的遙測數據和遙信數據，具體如表1和表2所示。

表1 監控遙測數據情況

表2 監控遙信數據情況

3.2 系統集成結構設計

根據集成理論方法研究，設計的通信電源監控系統集成結構主要包括系統統一平臺、RTU模塊、前端監控模塊。

（1）集成通信電源監控系統集成模塊將與視頻及環境監控系統構建統一管理平臺，實現統一管理，優化電力系統監控效果，保證監控達到最佳質量。集成控制模塊應用電網控制協議（Power Grid Control Protocol，PGCP)[3]。

（2）RPU模塊建立以PGCP模塊、虛擬通信設備、虛擬遙測設備三者交互為核心，從而實現數據儲存管理。

（3）前端監控模塊設計多個監控器，能夠實施全面的監控管理。整個監控模塊設計中，按照《通信局（站）電源、空調及環境集中監控管理系統第3部分：前端智能設備協議》（YD/T 1363.3—2005）、《循環式遠動規約》（DL 451—1991）和《遠動設備及系統 第5-104部分：傳輸規約 采用標準傳輸協議子集的IEC 60870-5-101網絡訪問》（DL/T 634.5104—2002）3種規范，為實現監控數據通信共享，采用Modbus協議將監控模塊串聯。

3.3 系統執行流程

通信電源監控一體化集成后，集成應用流程也需要重新規劃。本次研究重新設計系統初始化、系統啟動、系統運行等流程。

系統初始化過程中，基本設計為3個步驟，完成RPU初始化操作，流程如圖1所示。

圖1 系統初始化基本操作流程

系統啟動執行程序需要先完善文件配置，驅動注冊程序。RPU在系統啟動文件后，在所有配置文件中對信息列表進行讀取，并且對每個數據進行遙測，確認遙信量和遙測量。遙信設備統一設置編碼，實現遙測系統的全面管理管控，保證執行程序設計應用達到最佳效果。RPU采用主動模式是啟動平臺的關鍵。啟動時，RPU開始向平臺提出注冊申請，將處于虛擬狀態的環境量設備列表推送給平臺，平臺開始顯示登錄模式。登陸者在平臺上輸入登錄驗證密碼，RPU也開始將環境量列表返回平臺，平臺與RPU形成聯合工作[4]。

系統運行主要是遙信數據處理過程和遙測數據處理過程。遙信數據處理過程為讀取遙信數據→讀取是否成功→設置虛擬遙信設備當前值→是否第一次→通信狀態是變化→向平臺發送報警信息保存遙信狀態→間隔實踐→連續讀取→結束連接請求等。遙測數據處理過程與遙信數據處理過程保持一致。系統運行過程中，按照主要流程完成各項工作，實現系統的啟動和操作，確保系統運行達到最佳效果。

4 通信電源監控一體化集成方法實踐應用總結

通信電源監控一體化集成方法應用非常關鍵，對于整個電力系統發展具有非常重要的意義。而實際上，通信電源監控一體化集成方法在應用之后，能夠實現電源監控一體化集成管理，優化了工程方式，也有利于整個電力系統的發展。本次研究將設計的電源監控一體化集成方法應用于某電源視頻及環境監控系統。

4.1 工程應用

在實踐應用中，RPU應用過程需要屏蔽環境量設備的干擾，包括水浸、溫度、濕度以及通信電源等，實現RPU透明，并且應用無縫接觸方式將RPU應用于平臺。在使用方面，通信電源模塊集成設計并未改變整個系統外觀，未增加多余設備，使設計的系統應用更加方便和節能。設計的集成系統根本無須進行其他操作，平臺是2個集成模塊的公用平臺，能夠實現集中化管理，系統應用效率也有所提高[5]。

4.2 具體應用特點展現

RPU集成方法應用之后，通信電源監控一體化集成方法應用展現了獨特的功能特點。第一，集成方法具有兼容性，能夠兼容多種類型、多種廠家的電源監控模塊。第二，通信電源監控工作開展的過程中需要對遙信和遙測數據進行虛擬。因此，平臺在進行監測和數據儲存的過程中不需要對數據進行再次特殊處理，平臺監控通信電源管理模塊也無須重新設計流程，繼而形成無縫集成。第三，發生異常情況時，在極短的時間內，平臺就能收到報警數據，極大地提高了故障的響應速度[6]。第四，用戶在應用過程中，可以實施環境量數據管理，操作通信電源監測管理，學習比較新的技術，降低使用難度。

5 結 論

通信電源監控一體化集成方法主要依靠RPU應用，在應用中能夠逐漸完善信息，完成通信電源監控綜合管理。經過實踐驗證，該方法具有兼容性、使用方便等多種優勢，能夠對通信電源監控一體化集成方法的應用研究提供幫助。