变电站智能辅助控制系统方案的研究

变电站智能辅助控制系统方案的研究

卢工 王辉

国网泰安供电公司 山东省 泰安市 271000

摘要：随着智能变电站的发展，变电站辅助系统将进一步整合到统一监控平台，本文介绍了通过建立变电站智能辅助控制系统，在统一的辅助系统监控后台，可对变电站各类辅助系统运行信息进行集中监管和智能控制，实现对变电站辅助运行信息的集中采集、智能化异常运行分析、集中告警发布、智能化控制联动。 关键词：智能变电站；辅助控制系统；组网；方案 1．概述

大多数常规变电站配置的视频监控与安全警卫装置、自动火灾报警装置、通风装置等所形成的装置是各自独立、不具备智能对话功能的小型自动化装置，形成多个信息孤岛，需要人工来关注、理解和处理这些设备的信息，没有达到智能变电站智能运行管理的要求。因此，在智能变电站中搭建一个全站辅助控制与监测系统平台，利用该系统实现对全站辅助生产系统的控制与监测，并在后台采用IEC61850通信协议实现各辅助生产系统内部及相互之间的协调联动和信息远传，以达到对智能变电站辅助生产系统实行智能运行管理的要求。 2.系统目标描述

智能化变电站智能辅助控制系统使用统一的以太网、统一的规约进行数据传输，节约安装成本；以对象为设计目标，处理视频、消防、安防、巡检、温度、照明、一次设备在线监测之间的联动工作，实现从传统的被动监控模式向主动监控模式转换；通过声、光、图、表、线等的形式达到对辅助系统的智能化的监控、管理和控制，为智能电网运行提供技术支撑。(1)建设一个安全可靠、实时动态、深度融合、满足变电站运行管理和指挥决策等要求的智能辅助决策平台，稳步推进变电站运行管理工作效率不断提高。(2)建立一个平台级的集中监控环境，将变电站遥视系统、安防系统、环境系统、灯光系统、空调等辅助系统、烟火监测系统等有机地整合到平台统一管理及联动处理，相应提高应急处理和反应的能力。(3)以设备运行模型为基础，融合视频图像监控信息、设备故障信息、设备在线监测信息、环境监测等信息，形成变电站电气设备运行状态监测支持。 3．设计方案 3.1总体方案系统设置一套监控后台系统，采用IEC61850通信协议将辅助生产系统监测数据上传远方集控中心，接收并执行远方集控中心下发的各项指令，实现各辅助生产子系统内部及相互之间的协调联动。 智能辅助控制系统分3层:第一层为远方集控站管理主机，第二层为站内监控主机，第 三层为变电站各辅助生产子系统。 第一层功能:远方集控站管理主机接收站内监控主机处理后的各辅助生产子系统运行工况，包括各种异常情况处理结果、视频录像等，同时集控站操作人员下发各种控制指令，如推画面、启动风机、调节空调温度等，实现对辅助生产系统远程图中辅助控制与监测系统架构图控制。第二层功能:站内监控主机接收传感网络监测到的数据，评估辅助生产系统的运行状态，自动判出各类异常情况，执行判断结果，实现各辅助生产系统内及相互之间的协调联动，消除异常情况造成的影响;形成异常情况处理过程报告，及时将结果上报远方集控中心，接收并执行远方集控中心下发的各项指令。第三层功能:变电站各辅助生产子系统，包含感知用传感器及汇聚节点和执行用智能终端。传感器包括高清摄像机、围墙震动传感器、感温感烟传感器、无线温湿度传感器、水位传感节器及SF6气体传感器等，各传感器监测的数据经汇聚节点汇聚后上传至站内监控主机，智能终端执行站内监控主机处理的结果，如排风抽湿、自动调节空调温度、发出声光告警信号以及在火灾时自动闭锁风机防止火灾蔓延等。 3.2传感网络组网方案

传感网络组网一般有两种方案：有线组网方式、无线组网方式。有线组网方式特点:通信线路稳定可靠，维护简单，但安装地点易受限制，布线复杂。无线组网方式特点:安装地点不受限制，无需布线，现场施工方便，但通信易受电磁干扰，抗干扰技术复杂，生产成本高。根据变电站的实际情况，布点多用量大及用在高压带电设备上有绝缘要求的传感器采用无线传感器，如用于对环境温湿度、高压设备运行温度感知的传感器，以此组成无线传感器网络WSN。其他辅助生产系统的传感器布点少、无绝缘问题且易于布线采用有线网络，以降低成本且便于维护。 3.3协调联动原理

在站内监控主机设置一套后台系统，采用IEC61850通信协议实现各辅助生产子系统内部及相互之间的协调联动

3.4各子系统协调联动方案

智能辅助系统建立统一系统后台，通过统一规约DL/T860将安全警卫子系统、火灾报警及消防子系统、采暖通风子系统、给排水子系统、GIS室SF6泄漏监测子系统、照明子系统等有机结合起来，建立子系统间的联系，实现子系统间的自动化处理。

4.智能辅助控制系统结构

智能辅助控制系统由图像监视及安全警卫子系统、火灾报警及消防子系统、环境监测子系统组成，通过辅助控制系统后台实现子系统之间以及消防、暖通、照明等系统的联动控制。 图像监视及安全警卫系统设备包括视频服务器、多画面分割器、录像设备、摄像机、编 码器、门禁及沿变电站围墙四周设置的电子栅栏等。

火灾自动报警系统包括火灾报警控制器、探测器、控制模块、地址模块、信号模块、手动报警按钮等。

环境监测子系统包括环境数据采集单元、温度传感器、湿度传感器、SF6泄露传感器、 水浸传感器等。

该系统除可为站内运行人员提供变电站视频信息外，还可将前端视频信息上传至调度中 心视频监控主站系统，并按照一定的权限分配接受主站端的控制。同时，图像监控系统还能向应急指挥中心提供现场画面信息。

当有人试图翻越围墙上端的电子围栏时，或是有人剪断围栏线时，都会触发围栏主机报警。围栏主机输出的报警信号可以驱动告警区域的高音警号发出鸣响、报警指示灯开始闪烁，对入侵人员起到震慑的作用，同时提示值班人员进行查看。

除完成已有的报警、防护功能以外，还需要与视频系统进行互相通信，实现联动。接到报警信息的时候，视频系统可根据事先预定好的联动机制调动相应的摄像机，指向报警区域，并在后台推出现场画面，供值班人员查看现场情况。

未达到节能降耗的目的。在夜间和光线较暗的情况下，当远方调用变电站前端摄像头视频画面时，能自动通过与灯光控制器开启相关区域照明灯。其功能通过变电站智能辅助控制系统统一实现。

（2）环境监测子系统。通过外设的温、湿度传感器，准确监测室内外的温、湿度情况。监控信息传送至主机。同时，温、湿度监测前端可执行主机控制命令，根据室内温、湿度状况对空调、风机的温度、风向等进行控制。

SF6泄露传感器监测空气中SF6的浓度，氧气传感器监测氧气的浓度。多个SF6和氧气 监测点监测数据判断出SF6泄露状况，并对风机控制器发出排风指令，启动声光报警。当有人员进入操作室，红外监测节点感知信号，并对风机控制器发出排风指令；风机控制器同时接受系统后台发出的排风指令。

实现对积水情况的监测及智能处理；浸水监测能实现积水自动排放；启动摄像头联动， 查看现场情况；远程查询浸水监测情况，确保系统安全可靠运行；发生积水时发出报警信号，提示值班人员采取相应措施。

（3）火灾报警及消防子系统。火灾报警系统通过通信接口接入智能辅助系统内，并能 够与辅助系统内的视频系统形成联动机制。火灾报警主机接到报警信息后，视频系统可根据事先预定好的联动机制调动相应的摄像机，指向报警区域，并在后台显示现场画面，供值班人员查看现场情况。

（4）智能辅助控制系统监控后台。智能辅助控制系统监控后台可独立配置主机，也可集成于其他系统，如监控一体化后台等，但应考虑二次系统安全防护要求。智能辅助控制系统数据服务器主要用于在线处理采集的基础数据，进行异常分析、告警发布和控制联动。 5．结束语变电站智能辅助控制与监测系统满足智能变电站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的要求，满足辅助生产系统信息采集、控制及监测等功能需求，实现了辅助生产系统的自动控制、智能调节及协调联动等智能化应用，提高了工作效率，电网安全性和经济效益。智能辅助控制系统建成后，各级监控人员能及时、全面掌握变电站的运行信息，对变电站安全防范、运行异常预警和应对自然灾害等有着重大意义。同时，还能提高无人、少人值守变电站的安全运行水平，推动变电站管理逐步向智能化、自动化、综合化、集中化方向发展。

参考文献

[1]Q/GDW383-2009,智能变电站技术导则[S]. [2]Q/GDW393-2009,110kV～220kV智能变电站设计规范[S]. [3]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计（110kV～750kV智能变电站部分）[M].中国电力出版社,2011