智能型变电站辅控系统设计及关键技术研究

智能型变电站辅控系统设计及关键技术研究

许莉 王元

内蒙古电力（集团）有限责任公司乌海供电公司

内蒙古自治区乌海市 016000

摘要：随着国民经济的快速发展，电网规模迅速扩大，新建变电站大量投运及人力资源的紧缺，使得变电站实施无人值守成为电网发展的必然趋势。变电站智能辅助监控系统的设计作为辅助监视变电站设备安全运行和监视变电站环境安全的目的，包括视频监控子系统，安全警卫子系统，门禁子系统，灯光智能控制子系统和环境监测子系统以及管理平台等。智慧变电站以“数字传输、标准接口、远方控制、智能联动、方便运维”为设计理念，以实现 “全息感知、自主巡检、远程监控、主动预警、智能决策”为建设目标，是展现泛在电力物联网建设成效的重要窗口。某变电站整体建设基础上，重点分析了主控系统、辅控系统相关新技术及应用。

关键词：智慧变电站；二次及辅助控制系统；技术应用  

智能变电站是智能电网的重要基础节点，通过实现了全站“四遥”及继电保护信息的监视与控制、信息远传，为保障变电站的安全运行发挥了重要作用，在变电站还部署视频监控系统、动力环境监测系统、空调通风系统、给排水系统、火灾自动报警及消防系统等辅助生产系统。随着智能变电站技术不断发展，信息集成度及智能综合应用要求逐步提高，有必要整合变电站现有的分散安装配置的辅助生产小系统，构建统一的智能变电站辅助监控系统。国家电网公司颁布了相应的技术规范，明确要求在智能变电站新建和改造站建设中摈弃原有的分散建设模式，采用统一的智能变电站辅助监控系统模式。

一、慨述

变电站辅控系统主要指变电站巡检机器人、 在线监测、视频监控、消防控 制、安全防范、环境监测等监控子系统，实现对变电站主、辅设备的全面综合监视，为运维人员的远程巡视维护提供有力支撑。目前，变电站各类辅助设备监控系统存在子系统数量多、系统间相互独立、各系统无法互联互通、系统功能不完善、辅助设备覆盖不全、信息格式不规范、辅助设备型号多等问题，直接导致主辅设备间、辅助设备间信息无法有效共享，各子系统间形成多个信息孤岛，辅助设备无法集中监视，通过多种监测手段获取的设备运行数据无法有效利用，无法实现主辅设备健康状态的准确诊断、主动预警及各系统间横向联动，其他高级智能应用也无法实施。当无人值守变电站发生设备异常、事故等紧急情况时，需调用多套系统进行查看以获取信息，但目前尚缺乏简单、高效的远程运维管控手段。

二、智能变电站辅助监控系统功能

智能变电站辅助监控系统主要完成：视频监控、动力环境监控、安全防卫、智能门禁、火灾报警及消防等功能，通过对这些变电站辅助功能的整合、优化及管理，运用在线监测、智能预警、联动控制等技术手段，为实现智能变电站辅助监控系统功能，需要进行下列集成方式功能设计。

1、全景信息收集与建模。高度集成变电站内所有辅助生产小系统，实现对变电站多方位、全天候的状态监视。通过对不同来源的数据和数据类型进行统一建模、提供标准数据访问服务，为辅助生产设备及变电站运行环境提供完备的全景信息库。

2、全景数据共享、集中管理、统一处理。对变电站的所有视频、环境、安防、人员出入、火灾报警、设备状态、操作记录等数据信息进行统一存储、管理，并自动分析处理，生成日志、曲线、报表等，所有信息在监控系统进行一体化综合展示，并可远传到监控中心或运维中心。

3、远程监视。远程监视功能以摄像机的远程轮巡监看方式来代替人员的日常现场巡视。在监视设备外观的同时，该设备的在线监测数据、状态信息、周围环境信息可自动跟踪显示，并自动生成日常巡视表，注明巡视的变电站、巡视时间、巡视人员等相关信息。

4、远程控制。监控人员在远方的监控中心通过客户端或浏览器可对变电站的设备进行远程操作，可远程启动或关闭空调、风机、排水系统、灯具、摄像机等设备。

5、智能分析及联动调控。变电站智能辅助控制系统以“智能调控”为核心，对影响变电站运行的因素进行全方位、多手段的实时联网监测。通过数据共享和智能分析，自动判断出各类异常情况，并可灵活实现各辅助生产系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响。智能辅助控制系统可以和变电站SCADA系统进行标准方式的信息交互，为变电站智能运行调度提供保障。

三、二次及辅控系统新技术应用

某变电站以保护及自动化装置为主的二次系统，在技术上已较为成熟，此次试点更多的是针对前期智能变电站运维过程中暴露出的设备及运维检修中的问题，并结合服务于泛在电力物联网在调控系统试点开展相关新技术应用。

1、视频监控系统。视频监控系统是对变电站主要设备外观状态、各设备室、变电站大门、周界、出入口和辅助设施进行图像监视并实现实时视频预览回放、分析监测、告警管理和用户权限管理等功能的系统，具备与安防、消防、在线监测、智能锁控、照明系统、主设备监视联动及远方智能巡检功能，主要由视频监控主机、硬盘录像机和摄像机等构成。视频信息除可在站内视频监控主机监控外，还通过视频接口 B 协议上送至电网统一视频平台变电综合信息处理系统。

2、在线监测系统。在线监测系统实现在线监测数据采集、传输、后台分析处理、存储及转发至省级在线监测主站的功能，由设备在线监测装置专用在线监测就地模块、设备在线监测 IED 和站端在线监测主机 ( CAC) 组成。

3、环境监测系统。变电站环境监控系统通过各类传感器、控制箱、就地模块等设备对变电站内温湿度、微气象、溢水、SF6气体浓度等环境信息的实时采集监测，联动控制空调、风机等设备，达到改善站内设备运行环境的效果，保障变电站设备安全可靠运行。

4、智能灯光控制系统。变电站智能灯光控制系统是根据变电站现场照明实际需求，按区域控制灯具开启/关闭、实时监控灯具状态的系统。灯光智能控制系统由主机、控制模块和照明灯具构成，能够实现照明远程控制、灯具状态信息查询和统计等功能。通过就地模块接入辅助设备监控系统，具备与视频监控、在线监测系统、主设备监视联动功能。

5、安全防护系统。安全防护系统是以维护变电站安全为目的，综合运用安全防范技术和其他科学技术，具有防入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏等功能的系统，通常也称为变电站技防工程。由安装在变电站各种出入口的门禁设备、电子围栏、红外对射探测器、双鉴探测器以及相关就地模块构成。并通过就地模块接入辅助设备监控系统，实现门禁系统、防入侵系统数据采集、运行监视、操作控制等功能，具备与视频监控、照明系统联动功能。

6、智能锁控系统。智能锁控制系统由锁控控制器、电子钥匙、变电站锁具组成，实现变电站各类锁具的 “一匙”开启，替代各类传统机械锁具和钥匙的同时，具有开锁权限远程化控制、开锁记录数据化存储、开锁流程信息化管理等功能。

7、智能机器人巡检系统。智能巡检机器人系统是利用磁导航、激光导航等方式，搭载可见光相机、红外热像仪等传感检测设备，利用图像识别、红外带电检测、自动充电等自动化、智能化技术，通过自主或遥控模式实现对变电站设备、环境进行智能巡检的系统，具备与在线监测、消防、站用交直流系统、主设备监视联动功能。变电站智能巡检机器人系统主要有智能巡检机器人、本地监控后台、无线基站、充电房等设备。

智慧变电站是变电站专业设备状态管控从单一量检测到多源融合的全息感知转变、巡检模式从人工巡检向无人自主巡检转变、主辅设备由站端向远端监控转变的有益尝试。但智慧变电站作为一个新生事物，没有先例可循，需要在理论体系、技术路线等方面不断创新探索，二次及辅控系统等新技术的应用应坚持实用实效，在推动企业数字化转型的同时，以能够解决现场问题、创造价值为目标，实现高质量、有效益、可持续发展。

参考文献：

［1］梅鲁海，郝福忠．变电站辅助设施与环境监控系统设计及实现［J］．电气自动化，2018,33(4)：46—49．

［2］高建勋． 基于智能变电站全面感知的辅助综合监控系统典型配置方案 ［J］． 能源与环境，2019 ( 6) : 13-15．

［3］张岩，沙立成，陈茜． 基于变电站巡检机器人的视频监控系统平台开发及应用研究［J］． 自动化与仪器仪表，2019( 9) : 84-86，96．