无人化与自动化升级改造工程 变电站远程智能辅助监控系统

概述

随着电网规模的扩大，变电站的数量急剧增加，为提高劳动效率，合理分配人力资源，现变电站普遍实行无人值班与集中监控模式。在该模式下，变电站内的安全问题显得尤为突出。近年来，变电设备被破坏，被偷盗的事情时有发生，导致了一些停电事故。

因而，采取切实可行的技术手段对变电站内相关辅助系统实行监控，做到无人值班变电站安全管控、智能管控成为一项迫切的需求。现电力行业普遍采用的“四遥”技术，即“遥测、遥信、遥控、遥调”电力自动化技术，仅针对站内主设备的状态进行监控，而对站内的辅助系统，例如安保系统、环境情况等并没有采取相应的监视和控制措施，因而并不能完全满足变电站无人值守和保证变电设备安全运行的需要。

近年来随着通信技术、自动化技术、视频监控技术、图像压缩及网络技术的发展，变电站内智能辅助监控技术得到大幅提升，实现站内真正无人值班已为可能。通过安装网络摄像仪、传感器、控制器等手段，实现数据采集、红外遥控、远程控制等功能，达到对站内辅助系统的实时监视和控制的目的，在“四遥”功能之外新增“遥视”的功能。

变电站内相关辅助系统

1.远程智能辅助监控系统组成及主要功能

1.1辅控系统的组成

2015年5月，嘉兴供电公司某110kV变电站实行的安装变电站辅助设备一体化监控子站的项目。

该110kV变电站实行无人值班的监控模式，通过集控站以及市属监控两个部门对站内的主要设备进行集中监控。该站110kV部分采用单母双分段接线方式，每段母线各有2回进线；10kV母分采用单母分段接线。110kV部分和两台主变都敞开式布置于户外，10kV部分以及二次部分布置于户内小室中。该站四周化工厂较多，空气中粉尘含量大，经常会有漂浮的杂物，且该站的地势比较低，容易积水。由此可见，该站的运行环境比较恶劣，导致该站设备发生异常和缺陷情况较多。因而急需采取必要的措施对该站的运行环境进行实时监视，监测到设备的异常，并通过远程控制在最短时间内采取有效的措施。

远程智能辅助监控系统基本实现了全站的“遥视”功能，达到对站内所有辅助设备的集中监控。该监控系统主要由视频监控、环境监控、安全防卫、智能门禁等子系统组成。通过对这些子系统整合、优化及管理，运用监测、预警、控制等技术手段，为变电站的安全生产提供可靠保障。

视频监控系统主要实现对站内重要电气设备、运行环境、安防消防等全天候的图像监视。其主要监视的对象有：站内室外区域的安保情况、主要电气设备的表计读数、开关和刀闸的状态、室内场景等。

环境监控系统主要实现对变电站内各重要场所和重要设备的实时监测。主要监测对象包括：温度、湿度、风速、SF6气体浓度、水位、火灾情况等，可实现灯光、空调、风机、水泵等辅助设备的控制功能。该系统主要由温湿度传感器、水浸探测器、红外热成像摄像仪、空调控制器、风机控制器、灯光控制单元以及烟雾传感器等组成。

安全防卫系统可在无人值守的情况下，通过远程的监视，对变电站入侵事件进行告知，并通过远方喊话系统进行警告，变被动为主动。安全防卫系统主要由脉冲电子围栏、声光报警等设备组成。

智能门禁系统是变电站一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术、自动控制技术和现代安全管理措施为一体，具有对变电站大门等相关门户出入远程控制，实时监视，状态记录等功能。智能门禁系统可支持刷卡开门、密码开门、远程开门等多种开门方式。

1.2辅助系统主要实现功能

该辅助控制系统可实现远程监测和控制，智能防范和告知，使变电站真正实现无人值守的自动化模式，具体功能如下。

序号	子系统及设备	实现功能
一	设备监控
1	变压器监测	监测变压器绕组温度、风机运行状态。支持设置上下限的告警值.
2	开关柜母线测温	检测母线电压的温度
3	开关柜局放	检测高压开关柜柜的局放
4	低压柜监测	检测低压柜的智能电表，监测电压、电流、功率等电参数
二	环境监控
1	温湿度监控	监测环境温度、湿度
2	水位探测	监测水位值
3	漏水检测	监测环境的漏水情况
4	SF6、O2监测	监测六氟化硫、氧气浓度
5	臭氧监测	监测臭氧浓度
6	甲烷监测	监测甲烷浓度
7	空调监控	监测空调的运行状态，远程控制开机、关机操作等
8	除湿机监控	监测除湿机的运行状态，环境湿度值，以及远程控制开关机等
9	风机控制	通过温度值自动联动控制风机的启停
10	水泵控制	通过水位值自动联动控制水泵的启停
11	照明控制	监控灯光照明状态、远程控制灯光照明
12	新风机控制	监测新风机运行状态，自动联动新风机启停
三	安全防范
1	烟雾探测	监测环境烟感状态
2	消防监控	消防控制箱的干接点火警信号状态
3	红外探测	监测环境的人员出入状态
4	温感探测	监测环境的火警状态
5	明火探测	监测环境的明火状态
6	门禁监控	监控门禁人员出入记录，可支持刷卡、密码、指纹、人脸等多方式，支持远程开关门
四	视频监控
1	枪机摄像机	通过视频图像监控现场环境情况
2	半球摄像机	通过视频图像监控现场环境情况
3	球机摄像机	通过视频图像监控现场环境情况，可进行云台控制
4	NVR设备	对视频录像进行存储和转发
5	硬盘	对视频录像进行存储
五	机器人巡检
1	AI轨道巡检机器人	具有智能手动、自动巡检、智能识别各类仪器读数，准确分析烟雾、温湿度等环境信息， 24小时不间断巡检等功能
2	软件平台	实现对轨道式巡检机器人的远程控制

2.智能辅助一体化平台

2.1智能辅助一体化平台的结构

该辅助监控系统所有功能通过智能辅助一体化平台得以实现。该平台根据浙江省公司相关规范而构建。站级辅助一体化子站系统包括站级辅助一体化监控子站AMC和视频服务系统两部分组成。

站级辅助一体化监控子站AMC主要由后台主机、传输设备，综合控制机柜、数据接入设备以及各类辅助生产子系统组成。在各子系统相对独立运行和自动闭环控制的前提下，后台主机以标准的IEC61850通信和建模拟约与各辅助生产子系统通信，通过各子系统实现对变电站现场视频以及各种生产信息的采集、处理、监控等功能。

视频服务器，且能够对其进行管理和控制。通过摄像头对站内情况进行监视和录像，并保存于硬盘录像机 DVR 和网络数字视频录像机 NVR 中，上传于视频服务器。

视频监控系统能够对视频服务的综合整体进行管理，以界面菜单的形式展示各种数据和日志等，可以导入/导出设备台账等；且可实现与智能视频技术的融合，采用图像智能视频分析技术，实现周界侵入识别，汇控柜指示灯识别，油压表、避雷器泄露电流表、SF6压力表等仪表读数分析及远程读取功能。

2.2辅助一体化平台架构及通信

该辅助一体化平台分运维站、省公司 2 级部署，全省只部署一个辅助系统数据库，辅助数据接入变电站 AMC，AMC 通过相关协议上传到运维站一体化平台、嘉兴管控平台和省辅助一体化平台。运维站辅助一体化平台、嘉兴管控平台通过B接口向变电站视频服务器请求视频，视频服务器从NVR获取视频流并转发。省视频统一平台通过B接口或者SDK访问变电站NVR，获取视频流。省公司部署数据总线，统一访问数据库；省部署CAG，用来接收变电站辅助数据，部署B接口服务来访问视频；运维站只部署B接口服务和客户端，通过数据总线访问数据库；运维站人员通过运维站客户端来查看视频和数据；其他人员可用省公司客户端来查看视频和数据。

3.远程智能辅助监控系统在变电站中的应用

该变电站采用半户外式结构，其中110kV设备全部位于室外，而10kV以及二次设备全部位于室内。为实现全站辅助监控，系统总装共计41台摄像机，实现了变电站室内100%和室外92%的覆盖率；安装的红外热成像仪实现了站内覆盖率87.6%，覆盖区域温度识别率达100%；由于智能标记识别成本较高，因而在该站中仅选取一个表计，通过智能算法对其数据进行识别，识别率达到100%。

3.1远程智能辅助监控系统的特点

与智能机器人巡检相比较，该系统的特点主要有：

1)远程智能辅助监控系统可实现全站全天候的监视作用，且远方可实时获得现场情况的图像；机器人监控仅按照规定的时间或特殊需要对站内设备进行巡检，无法做到全天候实时的效果。远程智能辅助监控系统的覆盖率达90%以上，对于一些特殊地点能够起到明显的监视作用，为运维及检修作业提供有效的安全管控：机器人在站内的巡视仍按照规定的路径，对于变压器上部等视野无法探测的地方存在盲区。

2)通过以上对远程智能辅助监控系统的特点进行梳理，对于采用半户外式布置结构的110kV变电站，采用智能辅助监控系统在便捷性、经济性方面具有一定优势。

3.2远程智能辅助监控系统的具体应用

1)对于运行人员无需到现场许可的工作，可通过电话许可的方式许可工作。通过远程智能辅助监控系统，可实时查看工作班安全措施是否布置妥当，工作班成员在工作中是否有违章现象，如发现违章行为，可通过电话立即制止。该监控系统为工作中的各部门提供了有效的视频监控证明，加强了工作班成员的责任心。

2)对于发生大风以及大雨等一系列恶劣天气后，可按需要对该站进行特巡，若是夜间，可通过开启灯光进行夜巡，及时发现站内的缺陷，而无需运行人员再到现场，有效提高了变电站运维的效率。

综上，远程智能辅助监控系统具有覆盖率广、实时性强、功能全面、经济高效的特点，该系统在变电站中的应用可有效提升管理水平，提高运维效率。

审核编辑 黄宇