牵引变电所辅助监控系统的设计与实现张睿

牵引变电所辅助监控系统的设计与实现张睿

张睿

中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

摘要：本文针对牵引变电所监控系统存在的问题，构建了牵引变电所辅助监控系统的总体方案，明确了各子系统的功能要求，对牵引变电所辅助监控系统的主要功能进行分析。

关键字：牵引变电所；辅助监控系统；联动

1引言

牵引变电所是牵引供电系统中的重要环节，为保障其安全运行，除了配置保护测控系统以外，还设置有视频监控系统、安全监控系统、消防报警系统、设备状态监测系统等监控系统，目前这些系统大多还独立运行，通过不同通道上传数据，没有做到多系统的综合监控、集中管理，增加了系统的管理成本。随着牵引变电所智能化水平的不断提高，以及运营单位对于无人值班运营的要求，有必要整合牵引变电所分散配置的监控子系统，构建统一的牵引变电所辅助监控系统。

2系统构成

牵引变电所辅助监控系统由视频监控子系统、安全防范子系统、环境监控子系统、SF6气体监测子系统、设备状态监测子系统以及消防子系统等系统组成，通过对牵引变电所各种辅助生产子系统的整合、优化及管理，通过监测、控制技术手段，和变电所保护测控系统协同工作，从而实现牵引变电所的安全稳定运行。牵引变电所辅助监控系统如图1所示。

牵引变电所辅助监控系统采用分层分布式结构，分为监控层、间隔层和过程层。辅助监控系统通过通信网络连接现场智能传感设备，实现变电所的安全防范、环境监测、火灾探测报警、SF6气体监测、视频监控等功能，以满足铁路运营对牵引供电系统安全生产的要求，完成牵引变电所亭内环境、安防、火灾探测等数据的采集，实现相关联动控制，并将辅助监控系统信息上传至供电维修机构。

牵引变电所辅助监控系统监控层实现全站安全防范、环境监控、火灾报警信息、SF6气体监测、以及视频监控等变电所辅助监控信息的一体化显示，以及监控信息的综合报警和智能联动控制功能；间隔层完成信息采集、处理、传输、信息远传、系统对时等功能，间隔层有多种通信规约和通信接口，便于其他智能设备纳入辅助监控系统进行统一管理；过程层实现现场终端传感设备的信号采集、测量、控制。

图1牵引变电所辅助监控系统构成

2.1视频监控子系统

视频监控子系统是牵引变电所辅助监控系统的重要子系统，主要对牵引变电所重要电气设备、牵引变电所环境以及牵引变电所运行安全进行全天候的图像监视。主要监视对象为：牵引变压器、断路器等重要电气设备的外观状态；隔离开关的分、合闸状态；变电所室外场景情况；变电所控制室场景；变电所大门以及重要通道等。

2.2安全防范子系统

安全防范子系统主要通过各种探测和传感技术的综合应用，实现在入侵破坏前的预警作用。主要对牵引变电所围墙、大门以及生产生活房屋门窗进行监视和入侵探测，防止非法闯入，以保障牵引变电所运行环境的安全。牵引变电所安全防范子系统主要由激光对射单元、红外双鉴探测器、玻璃破碎探测器以及声光报警器等设备组成。

2.3环境监控子系统

环境监控子系统主要实时监测牵引变电所的运行环境。主要内容有：实时监测温度、湿度、电缆沟水位、风速等，实现风机、空调、水泵等设备的控制。环境监控子系统主要由温湿度传感器、风速传感器、水浸探测器、空调控制器、风机控制单元、灯光控制单元等设备组成。

2.4SF6气体监测子系统

SF6气体监测子系统主要实现对牵引变电所室内高压室SF6气体的监测，当SF6气体含量超标时启动报警并强制开启风机通风。SF6气体监测子系统主要由控制主机、气体传感器以及温湿度传感器等组成。

2.5设备状态监测子系统

设备状态监测子系统主要实现对牵引变电所重要电气设备运行状态的实时监测，为设备运行状态评估提供依据。设备状态监测子系统一般包括高压电缆在线监测系统、变压器油色谱监测系统等。

2.6消防子系统

消防子系统通过感温、感烟探测器等探测装置，实施监测牵引变电所室内主要区域的火灾状态，在火灾发生时启动声光报警以及联动消防灭火设备。消防子系统主要包括火灾探测器、手动报警按钮、消防控制主机等。

3系统功能

牵引变电所辅助监控系统能够实现视频监控、安全防范、环境监控、SF6气体监测、火灾报警以及设备状态监测等自动化功能，通过网络通信的方式互联变电所综合自动化，实现变电所一体化监控、智能视频分析和智能逻辑联动。

3.1一体化监控

辅助监控系统能够把环境监控、安全防范、火灾报警、SF6气体监测、设备状态监测相关的信息在一体化监控界面显示，实现显示现场各种传感器的信息采集、预告及事故信号；实现相应历史数据的存储和报警信息处理；实现画面修改和数据库维护等功能。

3.2智能视频分析

牵引变电所辅助监控系统通过视频监控可以实现牵引变电所内场景的远程监视；监视牵引变电所内变压器、断路器、互感器、电缆接头和绝缘子等设备的外观状态；监视隔离开关的分、合闸状态；通过视频监控可以结合远程和本地人员操作经验的优势，避免误操作；完成对监视对象状态的判断，为远程操作提供辅助的判断信息。可以和牵引变电所其他辅助监控系统智能联动，实现牵引变电所的智能化管理，如按照预定规则进行摄像头联动。

3.3逻辑联动功能

逻辑联动的意义主要是让辅助监控系统内原本相互独立的子系统之间具有某些紧密的联系，行程相互联动的关系。辅助监控系统的逻辑联动具体内容主要包括：

（1）当入侵行为触发报警时，视频监控摄像机自动捕捉入侵目标，在光线不足时自动开启照明灯具，同时启动声光报警器。

（2）当水浸探测器监测到水位超标时，自动启动水泵排水。

（3）当温湿度超越限值时，自动启动通风系统或者空调系统。

（4）SF6气体含量超标时，启动声光报警并强制启动风机排风。

（5）当发生火灾报警时，联动相关的视频监控系统摄像头，自动推出报警画面，系统联动闭锁空调、风机，防止火灾蔓延，同事与消防系统联动，启动灭火设备。

（6）照明控制系统的联动。照明控制系统与视屏监控系统，火灾报警系统等多个系统实现联动，实现夜间和光线照度不够时提供足够的亮度。

（7）与综合自动化系统联动。在操作开关、刀闸或发生事故跳闸时可以联动摄像机，对整个操作过程进行全程录像，为操作人员提供参考。

4结束语

牵引变电所辅助监控系统能够有效的整合牵引变电所既有监控系统，形成统一的系统平台，能够实现一体化监视以及逻辑联动，能够有效的提升牵引变电所运营维护管理水平，为牵引变电所的智能化创造条件。

参考文献

[1]方景辉，徐伟明，朱晓峰，王春新．基于物联网与三维可视化技术的变电站智能辅助控制系统的研究与应用[J]．电气自动化，2012，34(3)：67-70．

[2]苏陆军，魏勇，杨东海，周详，黄莹，豆书贤．智能型变电站辅控系统设计及关健技术研究[J]．数学技术与应用，2014(5)：29-30．

[3]苏鹏声，王欣．电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[J]．电力系统自动化，2003(27)：61-65．