國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司檢修分公司 劉 嘉 鄭力文

近年來(lái)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高，變電運(yùn)行人員逐步減少，變電站逐步實(shí)現(xiàn)少人值守和無(wú)人值守，電力系統(tǒng)輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)隨之逐漸進(jìn)入人們的視野。傳統(tǒng)變電站依靠人力對(duì)消防報(bào)警系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)等輔助設(shè)備進(jìn)行信號(hào)監(jiān)控，工作效率較低，占用大量的人力資源，無(wú)法適應(yīng)電力企業(yè)降本增效、工商業(yè)電價(jià)下降的趨勢(shì)。電力系統(tǒng)輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控，集中管理，增加了系統(tǒng)的集成度和可用性，降低了系統(tǒng)的管理成本，更好的適應(yīng)了當(dāng)下智能電網(wǎng)的要求。本文從電力系統(tǒng)輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷程、各子系統(tǒng)接入方式、聯(lián)動(dòng)方式、網(wǎng)絡(luò)連接方式等方面著手，對(duì)其進(jìn)行綜合性的研究。

1 輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程

傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)一般指的是主設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，包含傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等設(shè)備，是集保護(hù)、測(cè)量、控制、遠(yuǎn)傳等功能為一體，通過(guò)數(shù)字通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息共享的一套微機(jī)化的二次設(shè)備及系統(tǒng)。由于電網(wǎng)長(zhǎng)期實(shí)行變電站有人值守，消防、安防、視頻等系統(tǒng)并未完全接入主設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，而是長(zhǎng)期由變電運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查維護(hù)，新興的變電設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置出現(xiàn)后也需要一個(gè)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，信號(hào)處理，電力系統(tǒng)輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

2 安防系統(tǒng)的接入方式

安防系統(tǒng)是電力輔助系統(tǒng)中的重要組成部分，主要包括電子圍欄系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外對(duì)射防入侵系統(tǒng)和門(mén)禁系統(tǒng)等，其中最重要的是電子圍欄系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。電子圍欄的常見(jiàn)接法有兩種，無(wú)獨(dú)立電子圍欄主機(jī)時(shí)，可以將告警信號(hào)的開(kāi)關(guān)量接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬盤(pán)錄像機(jī)，借視頻監(jiān)控系統(tǒng)的通道接入輔助集中監(jiān)控系統(tǒng)。有獨(dú)立電子圍欄主機(jī)時(shí)，通過(guò)安防通用板卡將電子圍欄廠(chǎng)家自有規(guī)約轉(zhuǎn)換為RS232/RS485協(xié)議、再通過(guò)安防IED 轉(zhuǎn)為IEC61850協(xié)議，接入輔助集中監(jiān)控系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)，大部分的聯(lián)動(dòng)需要視頻監(jiān)控系統(tǒng)參與，視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)用接入裝置以SDK 方式接入輔助集中監(jiān)控系統(tǒng)，其中視頻類(lèi)數(shù)據(jù)傳輸使用SIP 協(xié)議，數(shù)據(jù)、指令傳輸采用IEC103/104規(guī)約。

3 消防系統(tǒng)的接入方式

消防系統(tǒng)主要是變電站內(nèi)的樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，因?yàn)楦骰馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)廠(chǎng)家均有各自規(guī)約，一般以modbus 規(guī)約為主，需通過(guò)消防通用板卡將消防報(bào)警系統(tǒng)自有規(guī)約轉(zhuǎn)換為RS232/RS485協(xié)議，再通過(guò)安防IED 轉(zhuǎn)為IEC61850協(xié)議，即DLT/860協(xié)議，接入輔助設(shè)備站端監(jiān)控主機(jī)，站端監(jiān)控主機(jī)以IEC103/104規(guī)約的形式將消防報(bào)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸至輔助設(shè)備監(jiān)控總站。

4 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、動(dòng)環(huán)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接入方式

動(dòng)環(huán)子系統(tǒng)包括動(dòng)環(huán)智能終端、微氣象、溫濕度、SF6監(jiān)測(cè)、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、除濕機(jī)、照明設(shè)備、水浸、漏水監(jiān)測(cè)、水泵、燈光、空調(diào)（新風(fēng)裝置）等。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括主變油色譜、鐵芯接地電流、GIS局放、開(kāi)關(guān)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、避雷器泄漏電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等。環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)由各類(lèi)傳感器、控制箱、就地模塊、溫濕度、室內(nèi)SF6氣體泄漏監(jiān)測(cè)、水浸監(jiān)測(cè)、給排水設(shè)備等組成。

這些系統(tǒng)不需要使用專(zhuān)用板卡和IED，只需要通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，即可接入輔助設(shè)備站端監(jiān)控主機(jī)，再通過(guò)數(shù)據(jù)通道傳輸至輔助設(shè)備監(jiān)控總站。需要注意的是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置一般安裝在生產(chǎn)調(diào)度通信大區(qū)，輔助設(shè)備監(jiān)控總站安裝在數(shù)據(jù)通信大區(qū)，為了保證信息安全，需要加裝正向隔離裝置，保證數(shù)據(jù)的單向傳輸和物理隔離，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。

5 各系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)

各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的形式主要包括視頻聯(lián)動(dòng)和非視頻聯(lián)動(dòng)，視頻聯(lián)動(dòng)指的是主設(shè)備倒閘操作、運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)、主設(shè)備故障告警時(shí)、各輔助系統(tǒng)如安防告警時(shí)，聯(lián)動(dòng)相應(yīng)視頻預(yù)置位，調(diào)取實(shí)時(shí)視頻和錄像。非視頻聯(lián)動(dòng)指的是各輔助子系統(tǒng)間監(jiān)測(cè)和控制功能之間的聯(lián)動(dòng)。

典型功能總結(jié)歸納，主要為以下四類(lèi)：安防報(bào)警系統(tǒng)入侵時(shí)打開(kāi)相應(yīng)防區(qū)燈光；消防系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警時(shí)聯(lián)動(dòng)相關(guān)區(qū)域門(mén)禁系統(tǒng)緊急開(kāi)門(mén)、燈光開(kāi)啟、風(fēng)機(jī)排煙；SF6濃度越線(xiàn)時(shí)支持風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；溫濕度告警時(shí)啟動(dòng)空調(diào)遙控功能。

6 網(wǎng)絡(luò)安全要求

輔助設(shè)備監(jiān)控信息接入包含眾多輔助子系統(tǒng)，各輔助子系統(tǒng)所處的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)各不相同，系統(tǒng)的架構(gòu)復(fù)雜。為了防止各網(wǎng)絡(luò)分區(qū)互相影響，保障網(wǎng)絡(luò)安全，需采用物理隔離裝置（安全網(wǎng)閘）和工控防火墻，對(duì)各系統(tǒng)之間采取必要的網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)措施。網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)措施對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

圖1 典型變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

7 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

目前，各變電站及運(yùn)維站的輔助集中監(jiān)控系統(tǒng)分別與位于調(diào)度端的輔助設(shè)備監(jiān)控總站建立專(zhuān)用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通道，形成星型網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性好，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率較高，并且易于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。由于傳輸視頻信號(hào)，需要帶寬較大，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，網(wǎng)絡(luò)通道帶寬至少在100Mb以上。

8 輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)環(huán)節(jié)管控重點(diǎn)

電力系統(tǒng)各輔助子系統(tǒng)涉及的廠(chǎng)家眾多，技術(shù)升級(jí)快，在建設(shè)時(shí)要注意統(tǒng)籌規(guī)劃，使用相同的標(biāo)準(zhǔn)、通用接口，為設(shè)備升級(jí)、改造留裕度。同時(shí)，新設(shè)備如在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置建設(shè)時(shí)應(yīng)在項(xiàng)目可研編制階段就考慮接入輔控系統(tǒng)。

表1 各輔助子系統(tǒng)建設(shè)、接入環(huán)節(jié)管控重點(diǎn)

另一方面，鑒于變電站戶(hù)外惡劣的運(yùn)行環(huán)境，輔助監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)時(shí)采用的電纜、光纜、網(wǎng)線(xiàn)均應(yīng)鎧裝、屏蔽，電纜、光纜之間還需注意光電分離，防止因小動(dòng)物啃咬、電纜腐蝕等原因?qū)е卤O(jiān)控信號(hào)中斷、電纜溝火災(zāi)等嚴(yán)重后果。