智能变电站远程在线监控系统的设计研究

智能变电站远程在线监控系统的设计研究

陈飞  

薛家湾供电公司   内蒙古呼和浩特市    010010

摘要：随着科学技术的不断提升，变电站监控也在发展成为智能化，在传统监控系统中加入数字化技术，可以实现对变电站重点区域、重点设备的远程监测，及时记录变电站运行的各类数据信息，保证变电站安全稳定地运行。因此，对智能变电站远程在线监控系统的全面设计具有非常重要的现实意义。

关键词：智能变电站；远程在线监控；系统设计

引言

数字化远程监控系统可以直接对变电站进行视觉观察，以解决无人值守变电站违章人员进入、入户盗窃等问题；其次，系统具有视音频双向传输功能，可远程检查工作人员的指令任务，最后，系统可以在较远的地方实时开展安检工作，通过网络向管理人员发送图像来查验变电站的突发异常情况，缩短事故处理的时间。

1智能变电站远程在线监控系统概述

智能变电站远程在线监控系统由终端控制单元、传输网络、远程监控中心3部分组成。终端控制单元集成传感器、执行设备等各辅助终端设备，可实现环境参数监测、仪表示数读取、中央指令收发解析、数据上传等功能;作为站端个体的各变电站通过VPN与远程监控中心相连，以保证系统整体处于虚拟局域网内，可有效避免外部入侵;远程监控中心可实现数据实时处理、数据库存储、系统前端界面服务等功能。

2智能变电站远程在线监控系统的功能

2.1变电站端监控系统

变电站端监控系统由数据处理服务器、图像处理服务器、数据通信服务器、路由器等组成，分别负责不同的模块。数据处理服务器主要负责数据采集模块，使用硬盘录像机存储各种数字视频，具有回显、录音、查询等多种功能。当接收到网上其他节点发出的指令信息时，实时查询相应模块周期性的数据，并根据所查信息作出反应，实现对各种异常情况的门禁告警信息传输。图像处理服务器主要负责图像采集模块，将摄像机抓拍到的现场实时视频信号压缩、存储、最终成像，并将图像在局域网内传输，支持在线用户随时点播观看。一般图像处理服务器可控制6台摄像机，其中2台为带云台的室外全方位一体化球形摄像机，防尘、防雨效果良好，主要用于查看室外设备环境、门禁管理及周边安全情况，配合消防、防盗等工作；2台为带云台的半球罩吸顶摄像机，安装在主控制室、高低压配电室、电容器室等设备用房内部，用以实现仪器仪表监视的功能；另外2台则分别安装在变电站室外楼顶以及室外主变压器附近，用于油位、开关、仪表以及环境监测。报警装置与这些摄像机联动，一旦有人闯入或出现异常情况，会自动切换到对应摄像机，并启动录像、灯光和高音警号功能，实现自动报警。数据通信服务器主要负责数据通信模块，实时汇接另外两台服务器发来的视频监控图像信息和数据，并通过路由器传至远程监控中心，还可配合音响、热敏、烟敏等感应器组成复合安防系统，对突发情况进行报警。此外，数据通信服务器还安装了各个设备的控制软件，仅需通过控制设备图标即可实现对相应设备的控制。

2.2数据传输

工作站与监控中心之间的数据传输主要依靠以太网实现，每个工作站都配备了电脑、以太网接口控制器和收发器等设备。工作站可以通过这些设备将实时监控的图像、数据、信息上传给监控中心，监控中心也可以利用这些设备向各工作站下达操作指令。以太网不仅可以实现工作站与监控中心之间的连接，还可以实现与全国电力数据网络的连接，只需在监控中心的电脑上安装相关软件（压缩图像数据流包、图像发送器、图像接收器），任意工作点都可以实时监控在线图像，实现了监控的在线集中化管理，提高了变电站的监控效率。

3硬件设计

3.1终端控制单元

终端控制单元由主控模块、指令模块、通信模块3部分组成。主控模块是终端控制单元的核心，负责将来自终端设备的环境、仪表等各参数数据信息，处理为系统可识别的物理量值，并传输至远程监控中心，同时将监控中心的示警信息反馈至各设备及执行单元，从而实现数据交互;指令模块负责解析来自主控模块的控制指令，并将指令程序发送至各电力设备;通信模块即系统底层各部基础通信配置。

3.2传输网络

变电站智能监控系统存在多处节点均需交互通信，如传感器节点与终端控制单元、终端控制单元与远程监控中心等，故该系统设计选用多种通信方式。（1）传感器节点与终端控制单元。为减少布线、降低系统部署难度，该系统各传感器节点与终端控制单元间的通信基于ZigBee实现。ZigBee基于IEEE802．15．4标准，可同时组网254个节点，具有高可靠性，满足变电站智能监控系统需求。（2）仪表监控系统与终端控制单元。当前，变电站巡检机器人多通过WIFI无线网桥传输数据信息，但此种通信方式网络安全系数较低。故该系统加装加密通信模块，采用支持WAPI无线标准的无线专网通信模组，实现仪表监控系统与终端控制单元的平稳通信，可有效避免外部入侵。（3）终端控制单元与远程监控中心。终端控制单元与远程监控中心基于TCP/IP协议通信。由于接收数据量过于庞大，考虑数据传输及指令下达的实时性、稳定性，系统采用以太网通信方式实现终端控制单元与远程监控中心的信息交互。对于以太网接口，存在两种接口形式，即标准RJ45接口和SFP光纤接口。因系统需实现长距传输，且在变电站中，存在强电磁干扰，故采用光纤通信线缆进行传输，可极大程度减轻电磁干扰的影响，保证传输信号的稳定。

4软件设计

4.1环境监控模块

环境监控模块的主要作用是确保系统运行环境的安全稳定，其主要由环境入侵报警器、内部温度感知器、突发性自然灾害监测器3个部分构成。环境入侵报警器的主要作用是对整个变电站进行区域安全监测，当有可疑物体进入或者靠近变电站时，会实现实时报警信号的传输，避免突发情况的产生。内部温度感知器可监测变电站内部环境（如温度、湿度、溢水、烟雾等），并在越限时联动报警，从而远程监控电力运行设备以及变电站环境。突发性自然灾害监测器主要用于变电站自然灾害的远程监测、实时决策以及及时预警，尽可能减少因自然灾害造成的损失。

4.2动力监控模块

动力监控模块主要负责变电站的电力运行情况监测，其主要由发电电源和运行数据采集器这2个部分组成。发电电源主要为变电站的系统运行和现场施工提供电力。运行数据采集器主要用于监测供电情况，在工作过程中比较变电站的电压电流与侧电压电流，通过两者的比值判断变电站工作、施工等情况的安全性，以便及时处理不良状况。

4.3运行监控模块

运行监控模块主要作用是监控和采集设备运行信号，监督变电站设备的运行是否稳定、安全，是变电站运行的辅助模块，由智能机器人和信号反馈系统2个部分组成。智能机器人接收系统输入的基准信号源，并进行全天候的信号监测，当出现信号源异常时，其通过信息反馈系统进行反馈，工作人员可在远程监控系统中收到反馈信息，并及时处理。

结语

无人值守变电站不同于一般变电站，其远程监控系统不仅有效解决了不同条件下的变电站电力输送压力的问题，还显著提升了图像清晰度以及信号完整度，实现了实时监控，且操作性强，具有较高的应用价值。

参考文献

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