席蓉蓉

國網(wǎng)陜西省電力有限公司銅川供電公司 陜西 銅川 727100

1 研究背景與意義

1.1 實現(xiàn)無人值班變電站的意義

早期的各類變電站，作為電力系統(tǒng)的重要樞紐，均采用輪班運維方式，變電站內(nèi)部由運維人員管理和操作設(shè)備。隨著現(xiàn)代智能化技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過逐步升級改造的變電站已具備無人值班運行的技術(shù)條件[1]，圖1為某220kV變電站。使用計算機信息傳輸?shù)茸詣踊夹g(shù)，值班人員無需在現(xiàn)場即可對現(xiàn)場各類設(shè)備進(jìn)行操作和管理。無人值守變電站可以有效減少運維人員需求，減少人力資源成本投入。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)告警信號，調(diào)度人員按照不同告警信號等級，安排運維人員趕赴現(xiàn)場處理。并且對于斷路器投退和電容器組的投退等單一操作，可由遠(yuǎn)程監(jiān)控人員直接計算機操作，大大減少了值班人員需求[2]。因此，無人值班變電站在現(xiàn)代技術(shù)條件下已成為智能電網(wǎng)建設(shè)趨勢。

圖1 某220kV變電站

變電站逐步實現(xiàn)無人值班已是智能電網(wǎng)建設(shè)趨勢，可以提高智能電網(wǎng)運行管理水平，并進(jìn)一步保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定[3]。在主觀和客觀條件上，對變電站無人值班進(jìn)行分析：

(1)客觀因素：變電站內(nèi)信息繁多，值班人員無法實現(xiàn)實時高效監(jiān)控。

(2)主觀因素：運維人員工作狀態(tài)易受外界環(huán)境影響。不同身體狀況、情緒因素等，均會致使值班人員的錯誤判斷。大部分變電站內(nèi)安全生產(chǎn)事故通報，均是由于工作人員的疏忽大意和不遵守安全規(guī)程導(dǎo)致。計算機根據(jù)輸入的邏輯程序進(jìn)行判斷和處理，計算機程序在一定程度上缺乏靈活性，但嚴(yán)格按照預(yù)定程序執(zhí)行。并且計算機可以準(zhǔn)確地收集和整理數(shù)據(jù)，減少值班人員的大規(guī)模數(shù)據(jù)整理工作。隨著計算機系統(tǒng)升級更新和數(shù)據(jù)資料增加，計算機靈活性也可以進(jìn)一步改善[4]。

1.2 研究現(xiàn)狀

2003年初，南方電網(wǎng)公司開展了一系列科技項目。項目確定了兩個目標(biāo)：平果變、百色變、南寧變于2005年實現(xiàn)集中控制，廣西多座變電站于2006年實現(xiàn)集中控制。2005年7月，南寧區(qū)域控制中心建成投運，是全國首個500kV電網(wǎng)區(qū)域控制中心[5]。其中南寧變電站、百色變電站、平果變電站實現(xiàn)無人值班運行。

國網(wǎng)北京電網(wǎng)控制中心于2007年底正式成立。該控制中心綜合管控各變電站運行方案，同時聯(lián)合地市級調(diào)度部門對220kV及以上電壓等級變電站的運維方案統(tǒng)一規(guī)劃調(diào)度，合理分配運維任務(wù)，綜合管控各變電站運行任務(wù)[6]。通過信號監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場視頻監(jiān)控，控制中心可以對現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，確保緊急情況處理的時效性。此外，通過現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效了解現(xiàn)場設(shè)備的具體情況，并指導(dǎo)相關(guān)人員對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，提高變電站巡檢的工作成效[7]。

2 變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)簡介

音頻和視頻信息，有著易于存儲、直觀和易于檢索的特點，可以有效地實現(xiàn)信息共享。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效采集變電站內(nèi)音頻和視頻信息，成為無人值班變電站智能化的一個重要組成部分，適合電力企業(yè)的需求。隨著無人值班變電站智能視頻監(jiān)控的推廣，變電站的巡視系統(tǒng)也發(fā)生了相應(yīng)的變化。在現(xiàn)有信息通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，集中控制中心（集中控制站）等相關(guān)監(jiān)控部門可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障通信、視頻監(jiān)控和突發(fā)情況的處理等功能，有效提高站內(nèi)設(shè)備運行穩(wěn)定性。該系統(tǒng)可以稱之為“智能監(jiān)視系統(tǒng)”。智能監(jiān)控技術(shù)可以有效實現(xiàn)無人值班變電站的智能視頻監(jiān)控和實時調(diào)度運行，也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。該系統(tǒng)可通過攝像頭采集實時圖像，并通過視頻服務(wù)器、編碼器等對視頻信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使用數(shù)字信號進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.2 系統(tǒng)要求

對于變電站智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)具備以下功能：

(1) 對無人值守變電站周邊情況進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集；

(2) 監(jiān)測站內(nèi)電壓互感器、電流互感器、絕緣子等關(guān)鍵設(shè)備的外觀情況；

(3) 通過斷路器、變壓器等變電站設(shè)備采集數(shù)據(jù)分析設(shè)備和電網(wǎng)的運行狀態(tài)；

(4) 監(jiān)控直流蓄電池室、微波機房等重要室內(nèi)設(shè)備情況；

(5) 監(jiān)測GIS、HGIS、斷路器等易漏氣、漏油設(shè)備外觀情況；

(6) 配合智能門衛(wèi)系統(tǒng)，對全站進(jìn)行防火、防盜監(jiān)控，危險情況下可以自動報警；

(7) 監(jiān)測隔離開關(guān)和接地刀閘等分合閘設(shè)備的具體位置；

(8) 應(yīng)有較好的拓展能力，以備智能監(jiān)控系統(tǒng)后期拓展升級使用。

2.3 變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

無人值班變電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分是：中心控制室、傳輸設(shè)備、前端設(shè)備等。

(1) 前端設(shè)備

該無人值班變電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控裝置安裝在變電站屋頂，可用于自動記錄進(jìn)出無人值班變電站的相關(guān)工作人員和車輛信息，并對站內(nèi)變壓器、重要間隔等相關(guān)情況進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測設(shè)施由高倍光學(xué)變焦鏡頭、高清攝像頭、解碼器等相關(guān)設(shè)備組成。

無死角攝像裝置安裝在無人值班變電站室內(nèi)，可監(jiān)控保護(hù)室、低壓交流室、高壓室、直流蓄電池室、微波機房等主要區(qū)域的情況，該監(jiān)測設(shè)施由高倍光學(xué)變焦鏡頭、高清攝像頭、解碼器等相關(guān)設(shè)備組成。站內(nèi)任何重要區(qū)域都必須有符合要求的智能監(jiān)控設(shè)備，并實時將監(jiān)控信息通過傳輸通道傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺。

(2) 信息傳輸通道

智能監(jiān)控系統(tǒng)可以將采集到的信號上傳到傳輸網(wǎng)絡(luò)，然后由信號傳輸通道傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的計算機上，但該過程必須使用通信設(shè)備或其他中介通道。

(3) 中心控制室

中心控制室主要接受信號傳輸通道傳送的實時信號，并對相關(guān)信息進(jìn)行分析處理，以供調(diào)度中心下達(dá)合適運維指令。

3 智能監(jiān)控系統(tǒng)總體功能

無人值班變電站智能監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)運維實際需要，滿足實時圖像監(jiān)視、錄像等功能，如圖2所示。

圖2 智能監(jiān)控系統(tǒng)總體功能

3.1 實時圖像監(jiān)視

智能監(jiān)控系統(tǒng)可以對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行圖像監(jiān)視。為保證智能監(jiān)控裝置實時性，須配備電力系統(tǒng)時間同步裝置，如圖3。智能監(jiān)控系統(tǒng)對全站所有監(jiān)控設(shè)備集中控制，自動調(diào)整監(jiān)控區(qū)域，并調(diào)用歷史監(jiān)控圖像。根據(jù)監(jiān)控信息分析結(jié)果，可以自動調(diào)整全方位監(jiān)視設(shè)備的監(jiān)視方向，以對報警設(shè)備進(jìn)行跟蹤監(jiān)視，并安排運維巡視周期。

圖3 無人值班變電站時間同步裝置

3.2 錄像功能

智能監(jiān)控系統(tǒng)可以對采集信號進(jìn)行錄像保存。當(dāng)磁盤保存空間即將使用完畢時，通過調(diào)整錄制盤容量，可以覆蓋圖像，即新的錄制材料會覆蓋原來的內(nèi)容，使磁盤空間可重復(fù)使用。其中，錄像功能可根據(jù)報警信號觸發(fā)自動錄像功能，并對該錄像視頻長時間保存。

3.3 報警功能

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的報警類型可分為監(jiān)控系統(tǒng)報警和設(shè)備報警兩種。監(jiān)控系統(tǒng)報警主要是指智能監(jiān)控系統(tǒng)存儲空間使用完畢報警和傳輸信號消失報警。設(shè)備告警主要指站內(nèi)重要設(shè)備出現(xiàn)異常運行情況，保護(hù)設(shè)備和智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控人員根據(jù)報警燈或報警窗口等提示信息，對報警設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控定位。根據(jù)預(yù)定的報警信號級別，通知調(diào)度中心下達(dá)相應(yīng)處理指令，同時開啟現(xiàn)場警笛、燈光等，控制攝像機掌握現(xiàn)場情況，并及時安排人員前往處理。

報警內(nèi)容和信號將顯示在專用監(jiān)控屏幕上，所有報警信息具有自動存取功能，可隨時查詢，保證及時處理，如有需要，可及時打印出來。在多個報警的情況下，可以根據(jù)報警級別進(jìn)行重要和嚴(yán)重問題的優(yōu)先處理。

3.4 網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)，可對無人值班變電站進(jìn)出人員自動錄像記錄，有效解決變電站安全管控問題，加強無人值班變電站的設(shè)備運行穩(wěn)定性。該系統(tǒng)可以有效記錄無人值班變電站內(nèi)人員進(jìn)出情況，并對每個無人值班變電站進(jìn)行報警和視頻監(jiān)控，促進(jìn)工作效率的提高，實現(xiàn)有效的成本控制。

3.5 系統(tǒng)管理功能

系統(tǒng)安全管理和歷史資料管理是智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。

(1) 系統(tǒng)安全管理

為保障無人值班變電站的安全穩(wěn)定，智能監(jiān)控系統(tǒng)可采取多項防護(hù)措施，并實現(xiàn)以下功能：

1、工作人員權(quán)限分級。根據(jù)崗位和運維任務(wù)不同，工作人員被授予不同操作權(quán)限，并設(shè)置權(quán)限有效時間。在相應(yīng)工作時間內(nèi)，工作人員只能進(jìn)行批準(zhǔn)工作，禁止操作其他內(nèi)容。

2、采用防死機看門狗功能。智能監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)卡頓、死機等報警信息時，可自動對智能監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)機重啟，恢復(fù)正常運行狀態(tài)。

3、圖像智能保存技術(shù)。為保證歷史保存信息的準(zhǔn)確性，對保存圖像自動添加實時時間碼、特殊文字符號等，防止保存信息出錯或人為篡改，加強智能監(jiān)控系統(tǒng)安全性。

4、信息備份功能。智能監(jiān)控系統(tǒng)可對報警信號、重要設(shè)備跟蹤錄像等重要信息自動錄像。并根據(jù)用戶需要，對某段采集信息長時間記錄保存。

(2) 歷史資料管理

智能監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)授權(quán)權(quán)限，可對歷史保存資料進(jìn)行查看和備份。用戶可根據(jù)監(jiān)控區(qū)域、監(jiān)控設(shè)備、時間、報警信息等，對歷史保存資料進(jìn)行檢索，智能監(jiān)控系統(tǒng)快速返回查找結(jié)果。這種方法可以最大程度控制復(fù)雜度，減少檢索時間，幫助用戶快速查找相應(yīng)資料信息。

4 總結(jié)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了根本性的重大變化。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，變電站無人值班監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)從最初的遙不可及，變成了今天廣泛應(yīng)用的現(xiàn)實。無人值班變電站智能監(jiān)控技術(shù)的推出，大大減少了人力資源投入，提高了完成任務(wù)的能力，創(chuàng)造了高效的工作機制，有效保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保了國家電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。