山西某220 kV变电站智能化辅助系统监控平台

背景

近年来，智能变电站已逐步投入正常运行，站内安全设施和治安管理日益受到重视，从而对电力公司安全技术防范的要求也越来越高。由于受变电站传统管理模式的影响，各系统间信息不能共享，成为了安全范围的信息孤岛，缺乏纵向的有效监控。不同的专业，配置不同的监控设备，对同一技术事件重复处理，造成人力、设备的严重浪费。

变电站智能化辅助系统监控平台将变电站现有的各类设备监控系统以及安全防范系统进行归类整合，实行集成联网、集中监控、统一调度，达到在同一平台上实现安防、消防、环境、视频、门禁、照明、SF6、排涝子系统集中控制的目标，建立智能变电站辅助系统综合监控平台，实现资源共享以及优化配置，节约了人力、财力、物力资源，极大降低了劳动成本，提高了员工的工作效率。

1 运行现状

以山西省电力公司晋中供电公司某220 kV变电站为例，该站内监控区域的电子围栏、消防、环境、门禁、视频图像以及照明等以独立运行的方式工作。

由于各系统繁多，系统硬件类型和种类也不相同且点多面广，采集同一数据，采用了生产、营销、调度等多套子系统，造成了人力资源和设备的浪费，限制了各类终端设备的协同工作的发挥，影响了各系统工作效率。

该站的弱电系统的管理工作各自为政，对维护人员的职责界定不清晰，处于分散管理状态，使得维管困难，费时费力效率低，综合防范的能力差，造成缺少对事前预防、事中跟踪、事后分析的工作预案。缺乏必要的监督和考核手段，对系统维护和值守人员不能统一指挥和调度，使得变电站的安保工作无法实现精确化管理与智能化转型的要求。

站内的防范报警信息处于多头管理状态，报警界面模糊，缺少流程管理，巡查无计划性以及无专人统一监控等现状，造成问题和隐患不能及时处置和追责，使得无法实现闭环管理站内的弱电系统。

2 系统平台构成

220 kV变电站智能化辅助系统监控平台遵循《智能变电站一体化监控系统功能规范》进行设计，系统采用IEC61850标准统一建模。该系统除了强调各个子系统之间的信息共享和信息互动之外，还支持分层、分区的分布式结构及多级系统构建，同时可实现与智能变电站一体化监控系统的信息交互，可随时满足智能变电站对辅助生产系统提出的新需求。

变电站智能化辅助系统监控平台主要由系统后台主机、传输设备、辅助控制主机及各类辅助生产子系统组成。整个系统以后台主机为核心，完成对各类子系统的高度整合。在维持现有各子系统相对独立运行和自动闭环控制的前提下，后台主机保持与各子系统通信，通过各子系统实现对变电站现场各种生产信息的采集、处理、监控等功能。 智能变电站辅助系统综合监控平台以标准的IEC61850协议上传一体化监控系统，所有生产辅助信息可通过以太网通道或2M通道上传主站系统。

辅助控制主机通过TCP/IP网络接入系统后台主机，可远程采集各种设备的状态、告警信息及实时数据，并可对现场设备进行远程控制。辅助控制主机可通过网络进行远程参数配置、远程管理及远程固件升级。辅助控制主机能够脱机运行，在网络断线、服务器故障等情况下依然能够实现正常运行、联动报警、设备控制以及记录存储等。

3 系统实施

针对这个20 kV变电站实际情况，按照整合利旧的原则，智能化辅助系统监控平台（以下简称平台）将该站的安防、消防、环境、视频、门禁、照明、SF6、排涝子系统实现智能集中控制，采用组态开发模式，具有统一界面，具备子系统内和跨子系统的告警布撤防预案、告警联动预案。

3.1 设备监控系统

设备监控系统是监控智能变电站运行设备的重要管控体系。它是由变电站环境监测子系统、照明子系统、SF6检测子系统、排涝子系统等构成，在智能变电站的运行中起着保护设备以及预防设备故障的作用，使操作队人员及时掌握变电站设备存在的问题和隐患，主动采取防范措施。

对于环境监测方面，变电站环境监测子系统，是在站内原使用的壁挂式普通温湿度探测器的基础上，新增主控室、继电保护室、35 kV高压室，2个蓄电池室新增安装温湿度传感器，实现实时采集变电站的温湿度，提高了对温湿度的监控力度。当温湿度超过标准值时，系统会自动报警提示，起到防范设备运行温度过高，导致设备损坏的事故。此外，在照明子系统中增加灯光控制功能，实现平台控制操作，增加随摄像头追踪开启的功能，当发生非法入侵、火灾报警、变电站事故跳闸等事件时，摄像头根据事件进行转动、对焦启动平台联动机制，开启相应的照明灯。当夜间需要进行远程视频巡视时，灯光应根据摄像头巡视路径相应开启和关闭。

对于该站终端GIS设备，SF6监测子系统加装分布式的气体监测装置，接入平台实现实时监测，自动完成预定区域的空气中的SF6、O2等气体的浓度检测，在超过预定指标的情况下，启动风机等装置，进行排风换气等补救措施。

排涝子系统是在站内加装液体位置探测传感器，接入平台实现实时监测，当发生浸水事故时，平台向排水泵控制箱发出启动指令，远程开启排水泵。若当主水泵出现故障，导致水位上升至某一高度时，实现与视频监控系统联动，自动调用摄像机转到相应预置位，同时并启动备用水泵。在35 kV高压室和1/2号蓄电池室增加风机控制系统并加装除湿机控制系统；主控室和继电保护室增加空调控制；接入平台，实现远程控制。

3.2 安全防范系统

安全防范系统是确保智能变电站安全运行的重要手段。它包括防盗子系统、视频监控子系统、消防子系统等，在原有系统的基础上更加实时地、全面地掌握变电站运行动态，及时消除隐患、处理缺陷，使操作队人员安全管理工作更加直观、便捷、高效。

为了保证主控室的安全运行，防盗子系统增加主控室内红外传感器，用于非法入侵防范和鉴别，建立红外双鉴、移动侦测以及视音频等配套措施全方位的监控变电站。将原有北田站未接入任何系统的主控室室外红外对射和电子围栏，通过环境转接单元，实现告警信号系统共享后接入平台。

在主控楼东门新增门禁监控系统，由平台统一监控控制，实现变电站开关门的记录采集、进入的合法性检测、远程对门进行开合控制和异常情况（门超时未关、暴力破门等管理），用以考勤管理和安全防范。

视频监控子系统将站内原使用的监控设备通过1台DVR接入视频监控系统；增加带环通DVR，将原信号分给原有DVR和新增的1台DVR；通过485线分配器实施双DVR云台控制；通过增加1台硬盘录像机和485分配器，实现视频信号和控制系统的接入；室外增加1个高速球，监控南侧各门口人员出入情况。

为了增加变电站发生火灾等突发事件的应急措施，在站内消防系统主机及探头上增加通讯板，接入平台协议为实现变电站辖区内的火灾隐患预防以及发生灾害时的应对措施，加装电缆接头测温分布式检测装置，实现缆线资源的老化和异常检测，配合平台远动和自动化联网装置，实现火灾发生后的第一时间隔离，降低影响。

220 kV变电站通过该平台的设备监控系统实现操作队员工实时采集变电站环境、照明、SF6以及排涝设备的各类运行设备的实时数据，以便根据数据分析设备运行情况；通过平台的安全防范系统为变电站操作人员提供防盗子系统、视频监控子系统、消防子系统的实时运行状况，以便相关人员及时决策处理方案。

夜视自动跟踪摄像机的应用，实现视频系统具备影像的同步采集、传输和录制功能，同时为各种告警或者故障提供的视频追踪功能以满足取证需要。实现设备故障出现早期现场警报，并具备语音提示及时通知危险地点内人员疏散，保护运行设备。

4 结论

晋中供电公司220 kV变电站智能化辅助系统监控平台的运行，使得主站操作人员只需按流程操作，便可接收所有纳入本系统平台的报警信息，及时处理前端的多方位的安全告警事件。通过防盗、视频等子系统的接入，大大提高了变电站的安全运行水平，极大提升了该站应对火灾等突发事件的应急能力。真正实现监控人员能“看”，即能切换到任何一个现场图像；能“控”，即可以远程控制现场的门锁、视频、防范状态；能“查”，即设备、人员、环境、进行实时查询。

审核编辑 黄宇