陳亨波

(國(guó)網(wǎng)安徽省池州供電公司，安徽池州247100)

變電站所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

陳亨波

(國(guó)網(wǎng)安徽省池州供電公司，安徽池州247100)

從變電站所高清視頻監(jiān)控、工況數(shù)據(jù)遙測(cè)采集等變電站所遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景的需求分析，提出涵蓋遠(yuǎn)程采集、信號(hào)傳輸、主控中心的變電站所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框架。

視頻監(jiān)控;遠(yuǎn)程監(jiān)控;多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái);變電站

Abstract：This paper is about the research on remote monitoring frame for power substation.It discussess HD video surveillance,telemetry data acquisition,control center,transmission method and information security etc.

Key words：video surveillance;telemetry data;MSTP;power substation

1 概述

電力通信網(wǎng)作為電力網(wǎng)的重要組成部分，是貫徹國(guó)家電網(wǎng)公司“三集五大”發(fā)展戰(zhàn)略和堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要信息基礎(chǔ)支撐，是保障電力網(wǎng)穩(wěn)定、高效、安全運(yùn)行的重要平臺(tái)。伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施信息化程度的不斷提高，各類企事業(yè)單位用電需求越來(lái)越大，配變電要求越來(lái)越高，有的企事業(yè)單位甚至配有多個(gè)10KV變電所及低壓變電所，各變電站所之間距離分散，分批建設(shè)，系統(tǒng)各自獨(dú)立。若不能實(shí)現(xiàn)變電站所統(tǒng)一自動(dòng)化管理，及時(shí)采集上傳監(jiān)控視頻、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，變電站所的設(shè)備運(yùn)行保養(yǎng)維護(hù)及日常管理將相當(dāng)繁復(fù)。

因此，應(yīng)將各變電站所整合到統(tǒng)一監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)站所實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻、配電自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與報(bào)警數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程傳輸。

2 變電站所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體框架

變電站所遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般涵蓋實(shí)時(shí)視頻和現(xiàn)場(chǎng)工況兩方面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，由遠(yuǎn)程采集子站、主控中心和傳輸通道構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)端采集，網(wǎng)絡(luò)傳輸，集中存儲(chǔ)，電子地圖統(tǒng)一監(jiān)控，即“遙測(cè)”、“遙信”、“遙控”和“遙視”。一旦遇有突發(fā)運(yùn)行故障報(bào)警，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將依據(jù)相應(yīng)預(yù)案，綜合判斷處置。

各分散變電站所安裝遠(yuǎn)程采集子站，如圖1所示。遠(yuǎn)程采集子站由電量采集模塊、開(kāi)關(guān)量狀態(tài)采集模塊、開(kāi)關(guān)量控制模塊、視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、溫濕度環(huán)境模塊、門禁系統(tǒng)模塊、電源控制模塊以及子站集中控制總成組成。

遠(yuǎn)程采集子站各模塊與子站集中控制總成通過(guò)RS232、RS485、IP或其他方式連接，各模塊應(yīng)用自有固定通信協(xié)議機(jī)制，多線程通信采集，將實(shí)時(shí)獲得子站各模塊、各設(shè)備的工況數(shù)據(jù)匯流提交到子站集中控制總成。

遠(yuǎn)程采集子站集中控制總成匯集全部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一處理轉(zhuǎn)換后，一份存儲(chǔ)記錄于本地硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)局部自治，以防傳輸網(wǎng)絡(luò)中斷或主控中心系統(tǒng)崩潰時(shí)，依然可從本地調(diào)出保存視頻監(jiān)控記錄、工況數(shù)據(jù)及故障告警信息，為故障分析提供數(shù)據(jù)材料；一份上傳至主控中心統(tǒng)一集中監(jiān)控；同時(shí)，接收主控中心下發(fā)的處置操作命令，并對(duì)相應(yīng)模塊或設(shè)備執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作。

遠(yuǎn)程采集子站控制工作站，可訪問(wèn)主控中心服務(wù)器調(diào)用專門繪圖軟件，繪制本變電站所一、二次設(shè)備的接線配置圖，實(shí)時(shí)圖形化展現(xiàn)本地越限、跳閘、相位等告警信息及用電量曲線。

圖1 遠(yuǎn)程采集子站結(jié)構(gòu)

主控中心如圖2所示，配置多臺(tái)工作站，同時(shí)連接多個(gè)變電站所，接收各變電站所子站集中控制總成上傳的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、工況數(shù)據(jù)及故障告警信息，并記錄存儲(chǔ)，集中現(xiàn)場(chǎng)展示各變電站所實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面，處置告警信息，并下發(fā)處置操作命令。主控中心與遠(yuǎn)程采集子站，應(yīng)用MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)連接，確保雙向數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。

圖2 主控中心結(jié)構(gòu)

3 視頻監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景

視頻監(jiān)控運(yùn)用IP方式組網(wǎng)，將變電站所設(shè)備運(yùn)行與周界環(huán)境的實(shí)時(shí)視頻和偵測(cè)信息經(jīng)遠(yuǎn)程采集子站傳送至主控中心。主控中心系統(tǒng)調(diào)度與運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)各變電站所采送的各監(jiān)控設(shè)置點(diǎn)視頻畫面綜合監(jiān)視、管控，確保變電站所在無(wú)人值班狀態(tài)下，對(duì)設(shè)備、環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)與安防、消防等系統(tǒng)的預(yù)警聯(lián)動(dòng)。

3.1 視頻偵測(cè)模塊

各變電站所監(jiān)控點(diǎn)安裝的高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭將監(jiān)控畫面，傳送到子站集中控制總成的視頻監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)可對(duì)各攝像頭進(jìn)行光圈、焦距、俯仰、方位等參數(shù)適時(shí)進(jìn)行調(diào)整控制，對(duì)各攝像頭畫面信號(hào)全天不間斷地接收、保存，保存周期超過(guò)30天，并在畫面中疊加所屬變電站所名稱，監(jiān)控設(shè)備名稱、監(jiān)控日期時(shí)間等標(biāo)識(shí)信息。

能夠?qū)ΡO(jiān)視到的畫面進(jìn)行分析，并對(duì)畫面指定區(qū)域進(jìn)行布防設(shè)置，一旦偵測(cè)到布防區(qū)域的物體移動(dòng)或者變化異常，超出設(shè)定閾值，立即發(fā)出相應(yīng)警報(bào)。

3.2 操作管理模塊

維護(hù)人員登錄后，根據(jù)所分配權(quán)限，可對(duì)各變電站所監(jiān)視畫面進(jìn)行檢索，對(duì)任意一路攝像頭的監(jiān)視畫面回放調(diào)用。回放可以選擇常速、快速、慢速以及逐幀等多種速度方式，并可對(duì)特定圖像區(qū)域進(jìn)行比例縮放。

3.2.1 操作權(quán)限

主控中心系統(tǒng)調(diào)度與運(yùn)行維護(hù)人員擁有各變電站所視頻畫面的最高控制權(quán)限，采集子站本地登錄用戶擁有對(duì)本變電站所視頻畫面的控制權(quán)限，主控中心控制權(quán)限優(yōu)先于采集子站控制權(quán)限。

3.2.2 報(bào)警管理

采集子站的報(bào)警信息劃分為安防入侵報(bào)警、門禁報(bào)警、煙火災(zāi)報(bào)警、消防噴淋報(bào)警、設(shè)備故障報(bào)警，畫面異常報(bào)警等類型。一旦出現(xiàn)報(bào)警，子站立即啟動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，攝像頭自動(dòng)切換到報(bào)警位置，自動(dòng)進(jìn)行錄像保存、傳送。保存的錄像文件及報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)記錄滿足180天可追溯，確保相關(guān)人員隨時(shí)查看調(diào)用。

3.2.3 偵測(cè)回放管理

設(shè)定在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，對(duì)某個(gè)或全部變電站所的所有監(jiān)控點(diǎn)畫面實(shí)施自動(dòng)輪巡。輪巡選擇監(jiān)控點(diǎn)、輪巡次序及輪巡間隔可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自定義。

監(jiān)控觸發(fā)錄像存儲(chǔ)可根據(jù)實(shí)際需求選擇預(yù)設(shè)計(jì)劃、布防偵測(cè)、手動(dòng)以及報(bào)警聯(lián)動(dòng)等多種方式。存儲(chǔ)周期按滿足不低于180天可追溯要求設(shè)定，存儲(chǔ)空間循環(huán)使用，當(dāng)空間不足時(shí)，默認(rèn)自動(dòng)刪除最早錄制文件。

4 工況數(shù)據(jù)采集應(yīng)用場(chǎng)景

工況數(shù)據(jù)采集運(yùn)用RS-485、RS-232通信接口及IP方式組網(wǎng)，將變電站所設(shè)備運(yùn)行電能信息經(jīng)遠(yuǎn)程采集子站傳送至主控中心。主控中心系統(tǒng)調(diào)度與運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)各變電站所電能信息、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等按照預(yù)案聯(lián)動(dòng)處置。

4.1 電量采集模塊

運(yùn)用多功能電力儀表或電量變送器完成采集。多功能電力儀表可編程采集包括電量測(cè)量、電能計(jì)量、有功參數(shù)、無(wú)功參數(shù)等數(shù)據(jù)，運(yùn)用MODBUS-RTU協(xié)議、RS-485通信接口等直接接入子站集中控制總成。在沒(méi)有安裝多功能電力儀表的站所，可在測(cè)量回路中，加裝電量變送器，采集相關(guān)電量數(shù)據(jù)，并以運(yùn)用MODBUS-RTU協(xié)議、RS-485通信接口等接入子站集中控制總成。

4.2 開(kāi)關(guān)量狀態(tài)采集模塊

開(kāi)關(guān)量以1和0兩種狀態(tài)表示，采集開(kāi)關(guān)所處位置即是一組開(kāi)關(guān)量，是實(shí)現(xiàn)遙信的重要手段，開(kāi)關(guān)量狀態(tài)采集模塊通過(guò)采集開(kāi)關(guān)位置輔助觸點(diǎn)，可以得到相應(yīng)開(kāi)關(guān)的位置信息。對(duì)于沒(méi)有輔助觸點(diǎn)的斷路器，可通過(guò)在開(kāi)關(guān)分合閘控制回路中，加裝中間繼電器，采集繼電器信號(hào)。保護(hù)信號(hào)通過(guò)信號(hào)繼電器采集。新型帶電動(dòng)復(fù)歸功能電子式繼電器更有益于信號(hào)采集。采集模塊以RS-485通信接口接入子站集中控制總成。

4.3 開(kāi)關(guān)控制輸出模塊

參照《無(wú)人值班變電站運(yùn)行技術(shù)》要求，結(jié)合變電站所常規(guī)設(shè)備配置實(shí)際，開(kāi)關(guān)控制輸出模塊可以直接加裝在帶遠(yuǎn)程操作的智能斷路器上；對(duì)于不帶遠(yuǎn)程操作的普通型斷路器，可以加裝電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在接入開(kāi)關(guān)輸出控制模塊。

4.4 環(huán)境采集模塊

運(yùn)用帶通信接口的智能溫濕度和煙感采集模塊，根據(jù)環(huán)境采集需要，把溫濕度傳感器、煙感傳感器部署在各測(cè)量節(jié)點(diǎn)，采集模塊以RS-485通信接口接入子站集中控制總成。

5 MSTP傳輸

MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)是以SDH為基礎(chǔ)，面向企業(yè)數(shù)據(jù)傳輸專網(wǎng)話音、數(shù)據(jù)、圖像、IP業(yè)務(wù)的需求，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的新一代城域光傳輸網(wǎng)主流技術(shù)，可作為變電站所遠(yuǎn)程監(jiān)控的信息傳輸通道。

MSTP基于SDH通道實(shí)現(xiàn)物理隔離，適宜于對(duì)可靠性和數(shù)據(jù)隔離要求都比較高的應(yīng)用場(chǎng)合，可以很好地兼容現(xiàn)有TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，如圖3所示，保證現(xiàn)有投資。

MSTP支持在線調(diào)整通道帶寬，可根據(jù)接入變電站所數(shù)量或監(jiān)控業(yè)務(wù)增加實(shí)時(shí)調(diào)整，最高可達(dá)100M到1G。支持“點(diǎn)到點(diǎn)”或“點(diǎn)到多點(diǎn)”專線，提供提供業(yè)務(wù)層上的多用戶隔離和VLAN的劃分，可以根據(jù)變電站所分布進(jìn)行本地或長(zhǎng)途組網(wǎng)。

圖3 MSTP標(biāo)準(zhǔn)體系框架結(jié)構(gòu)

6 結(jié)束語(yǔ)

IP高清視頻，一、二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，環(huán)境安防、消防監(jiān)測(cè)在一個(gè)系統(tǒng)上有機(jī)融合、統(tǒng)一展現(xiàn)，極大地方便了運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)全網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)管，降低了維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)處置的綜合自動(dòng)化，是電網(wǎng)智能化建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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Research on the Application of Remote Monitoring System for Power Substation

CHEN Heng-bo
(State Grid Anhui Chizhou Power Supply Company,Chizhou 247100,China)

TN919.85

A

1009-3044(2017)24-0224-02

2017-06-24

陳亨波(1981—)，男，浙江磐安人，工程師，本科，主要研究方向?yàn)殡娏νㄐ?，配電網(wǎng)監(jiān)控，配電自動(dòng)化。