無人化與自動(dòng)化升級(jí)改造工程 變電站遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)

概述

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，變電站的數(shù)量急劇增加，為提高勞動(dòng)效率，合理分配人力資源，現(xiàn)變電站普遍實(shí)行無人值班與集中監(jiān)控模式。在該模式下，變電站內(nèi)的安全問題顯得尤為突出。近年來，變電設(shè)備被破壞，被偷盜的事情時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致了一些停電事故。

因而，采取切實(shí)可行的技術(shù)手段對(duì)變電站內(nèi)相關(guān)輔助系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控，做到無人值班變電站安全管控、智能管控成為一項(xiàng)迫切的需求?，F(xiàn)電力行業(yè)普遍采用的“四遙”技術(shù)，即“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)”電力自動(dòng)化技術(shù)，僅針對(duì)站內(nèi)主設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，而對(duì)站內(nèi)的輔助系統(tǒng)，例如安保系統(tǒng)、環(huán)境情況等并沒有采取相應(yīng)的監(jiān)視和控制措施，因而并不能完全滿足變電站無人值守和保證變電設(shè)備安全運(yùn)行的需要。

近年來隨著通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、圖像壓縮及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，變電站內(nèi)智能輔助監(jiān)控技術(shù)得到大幅提升，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)真正無人值班已為可能。通過安裝網(wǎng)絡(luò)攝像儀、傳感器、控制器等手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、紅外遙控、遠(yuǎn)程控制等功能，達(dá)到對(duì)站內(nèi)輔助系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制的目的，在“四遙”功能之外新增“遙視”的功能。

變電站內(nèi)相關(guān)輔助系統(tǒng)

1.遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)組成及主要功能

1.1輔控系統(tǒng)的組成

2015年5月，嘉興供電公司某110kV變電站實(shí)行的安裝變電站輔助設(shè)備一體化監(jiān)控子站的項(xiàng)目。

該110kV變電站實(shí)行無人值班的監(jiān)控模式，通過集控站以及市屬監(jiān)控兩個(gè)部門對(duì)站內(nèi)的主要設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控。該站110kV部分采用單母雙分段接線方式，每段母線各有2回進(jìn)線；10kV母分采用單母分段接線。110kV部分和兩臺(tái)主變都敞開式布置于戶外，10kV部分以及二次部分布置于戶內(nèi)小室中。該站四周化工廠較多，空氣中粉塵含量大，經(jīng)常會(huì)有漂浮的雜物，且該站的地勢(shì)比較低，容易積水。由此可見，該站的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，導(dǎo)致該站設(shè)備發(fā)生異常和缺陷情況較多。因而急需采取必要的措施對(duì)該站的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，監(jiān)測(cè)到設(shè)備的異常，并通過遠(yuǎn)程控制在最短時(shí)間內(nèi)采取有效的措施。

遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了全站的“遙視”功能，達(dá)到對(duì)站內(nèi)所有輔助設(shè)備的集中監(jiān)控。該監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安全防衛(wèi)、智能門禁等子系統(tǒng)組成。通過對(duì)這些子系統(tǒng)整合、優(yōu)化及管理，運(yùn)用監(jiān)測(cè)、預(yù)警、控制等技術(shù)手段，為變電站的安全生產(chǎn)提供可靠保障。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)重要電氣設(shè)備、運(yùn)行環(huán)境、安防消防等全天候的圖像監(jiān)視。其主要監(jiān)視的對(duì)象有：站內(nèi)室外區(qū)域的安保情況、主要電氣設(shè)備的表計(jì)讀數(shù)、開關(guān)和刀閘的狀態(tài)、室內(nèi)場(chǎng)景等。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)各重要場(chǎng)所和重要設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)對(duì)象包括：溫度、濕度、風(fēng)速、SF6氣體濃度、水位、火災(zāi)情況等，可實(shí)現(xiàn)燈光、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、水泵等輔助設(shè)備的控制功能。該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、水浸探測(cè)器、紅外熱成像攝像儀、空調(diào)控制器、風(fēng)機(jī)控制器、燈光控制單元以及煙霧傳感器等組成。

安全防衛(wèi)系統(tǒng)可在無人值守的情況下，通過遠(yuǎn)程的監(jiān)視，對(duì)變電站入侵事件進(jìn)行告知，并通過遠(yuǎn)方喊話系統(tǒng)進(jìn)行警告，變被動(dòng)為主動(dòng)。安全防衛(wèi)系統(tǒng)主要由脈沖電子圍欄、聲光報(bào)警等設(shè)備組成。

智能門禁系統(tǒng)是變電站一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，具有對(duì)變電站大門等相關(guān)門戶出入遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)監(jiān)視，狀態(tài)記錄等功能。智能門禁系統(tǒng)可支持刷卡開門、密碼開門、遠(yuǎn)程開門等多種開門方式。

1.2輔助系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能

該輔助控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，智能防范和告知，使變電站真正實(shí)現(xiàn)無人值守的自動(dòng)化模式，具體功能如下。

2.智能輔助一體化平臺(tái)

2.1智能輔助一體化平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

該輔助監(jiān)控系統(tǒng)所有功能通過智能輔助一體化平臺(tái)得以實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)根據(jù)浙江省公司相關(guān)規(guī)范而構(gòu)建。站級(jí)輔助一體化子站系統(tǒng)包括站級(jí)輔助一體化監(jiān)控子站AMC和視頻服務(wù)系統(tǒng)兩部分組成。

站級(jí)輔助一體化監(jiān)控子站AMC主要由后臺(tái)主機(jī)、傳輸設(shè)備，綜合控制機(jī)柜、數(shù)據(jù)接入設(shè)備以及各類輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)組成。在各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行和自動(dòng)閉環(huán)控制的前提下，后臺(tái)主機(jī)以標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850通信和建模擬約與各輔助生產(chǎn)子系統(tǒng)通信，通過各子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)視頻以及各種生產(chǎn)信息的采集、處理、監(jiān)控等功能。

視頻服務(wù)器，且能夠?qū)ζ溥M(jìn)行管理和控制。通過攝像頭對(duì)站內(nèi)情況進(jìn)行監(jiān)視和錄像，并保存于硬盤錄像機(jī) DVR 和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻錄像機(jī) NVR 中，上傳于視頻服務(wù)器。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)σ曨l服務(wù)的綜合整體進(jìn)行管理，以界面菜單的形式展示各種數(shù)據(jù)和日志等，可以導(dǎo)入/導(dǎo)出設(shè)備臺(tái)賬等；且可實(shí)現(xiàn)與智能視頻技術(shù)的融合，采用圖像智能視頻分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)周界侵入識(shí)別，匯控柜指示燈識(shí)別，油壓表、避雷器泄露電流表、SF6壓力表等儀表讀數(shù)分析及遠(yuǎn)程讀取功能。

2.2輔助一體化平臺(tái)架構(gòu)及通信

該輔助一體化平臺(tái)分運(yùn)維站、省公司 2 級(jí)部署，全省只部署一個(gè)輔助系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，輔助數(shù)據(jù)接入變電站 AMC，AMC 通過相關(guān)協(xié)議上傳到運(yùn)維站一體化平臺(tái)、嘉興管控平臺(tái)和省輔助一體化平臺(tái)。運(yùn)維站輔助一體化平臺(tái)、嘉興管控平臺(tái)通過B接口向變電站視頻服務(wù)器請(qǐng)求視頻，視頻服務(wù)器從NVR獲取視頻流并轉(zhuǎn)發(fā)。省視頻統(tǒng)一平臺(tái)通過B接口或者SDK訪問變電站NVR，獲取視頻流。省公司部署數(shù)據(jù)總線，統(tǒng)一訪問數(shù)據(jù)庫；省部署CAG，用來接收變電站輔助數(shù)據(jù)，部署B(yǎng)接口服務(wù)來訪問視頻；運(yùn)維站只部署B(yǎng)接口服務(wù)和客戶端，通過數(shù)據(jù)總線訪問數(shù)據(jù)庫；運(yùn)維站人員通過運(yùn)維站客戶端來查看視頻和數(shù)據(jù)；其他人員可用省公司客戶端來查看視頻和數(shù)據(jù)。

3.遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用

該變電站采用半戶外式結(jié)構(gòu)，其中110kV設(shè)備全部位于室外，而10kV以及二次設(shè)備全部位于室內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)全站輔助監(jiān)控，系統(tǒng)總裝共計(jì)41臺(tái)攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)了變電站室內(nèi)100%和室外92%的覆蓋率；安裝的紅外熱成像儀實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)覆蓋率87.6%，覆蓋區(qū)域溫度識(shí)別率達(dá)100%；由于智能標(biāo)記識(shí)別成本較高，因而在該站中僅選取一個(gè)表計(jì)，通過智能算法對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別率達(dá)到100%。

3.1遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

與智能機(jī)器人巡檢相比較，該系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有：

1)遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全站全天候的監(jiān)視作用，且遠(yuǎn)方可實(shí)時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)情況的圖像；機(jī)器人監(jiān)控僅按照規(guī)定的時(shí)間或特殊需要對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行巡檢，無法做到全天候?qū)崟r(shí)的效果。遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋率達(dá)90%以上，對(duì)于一些特殊地點(diǎn)能夠起到明顯的監(jiān)視作用，為運(yùn)維及檢修作業(yè)提供有效的安全管控：機(jī)器人在站內(nèi)的巡視仍按照規(guī)定的路徑，對(duì)于變壓器上部等視野無法探測(cè)的地方存在盲區(qū)。

2)通過以上對(duì)遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行梳理，對(duì)于采用半戶外式布置結(jié)構(gòu)的110kV變電站，采用智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)在便捷性、經(jīng)濟(jì)性方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

3.2遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用

1)對(duì)于運(yùn)行人員無需到現(xiàn)場(chǎng)許可的工作，可通過電話許可的方式許可工作。通過遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)查看工作班安全措施是否布置妥當(dāng)，工作班成員在工作中是否有違章現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)違章行為，可通過電話立即制止。該監(jiān)控系統(tǒng)為工作中的各部門提供了有效的視頻監(jiān)控證明，加強(qiáng)了工作班成員的責(zé)任心。

2)對(duì)于發(fā)生大風(fēng)以及大雨等一系列惡劣天氣后，可按需要對(duì)該站進(jìn)行特巡，若是夜間，可通過開啟燈光進(jìn)行夜巡，及時(shí)發(fā)現(xiàn)站內(nèi)的缺陷，而無需運(yùn)行人員再到現(xiàn)場(chǎng)，有效提高了變電站運(yùn)維的效率。

綜上，遠(yuǎn)程智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)具有覆蓋率廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、功能全面、經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)，該系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用可有效提升管理水平，提高運(yùn)維效率。

審核編輯 黃宇