徐 成 仇硯秋

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司變電分公司）

0 引言

變電站智能化強(qiáng)調(diào)信息的數(shù)字化、信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化以及通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化。結(jié)合實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)同互動(dòng)、實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)在線分析決策以及實(shí)時(shí)智能調(diào)節(jié)等。從目前來(lái)看，智能化更加側(cè)重?cái)?shù)據(jù)分析功能、在線監(jiān)測(cè)功能、自動(dòng)執(zhí)行功能以及高級(jí)應(yīng)用功能，但是卻并沒(méi)有涉及到火災(zāi)報(bào)警功能、采暖通風(fēng)功能、圖像監(jiān)視功能等輔助設(shè)施只能控制系統(tǒng)，變電站智能化逐漸深入，為了能夠搭建全站的輔助控制、輔助監(jiān)測(cè)平臺(tái)，那么就需要做好變電站輔助設(shè)施智能控制系統(tǒng)運(yùn)行，成為變電站的智能化發(fā)展新趨勢(shì)。

1 智能化變電站概述

智能化變電站是指應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)和智能化技術(shù)，通過(guò)對(duì)變電站各個(gè)組件和設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理，提高變電站的安全性、可靠性和智能化水平。智能化變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展和能源安全的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在目前的變電站建設(shè)過(guò)程中，智能化已經(jīng)成為了一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。智能化變電站通過(guò)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，提高了設(shè)備的監(jiān)控能力和數(shù)據(jù)處理能力，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和維護(hù)，提高變電站的運(yùn)行效率和可靠性。同時(shí)，智能化變電站還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的快速診斷和處理，提高了設(shè)施的維護(hù)效率和管理水平。

目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多智能化變電站建設(shè)案例。智能化變電站在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于城市電網(wǎng)的建設(shè)，在國(guó)外主要應(yīng)用于大型能源企業(yè)的電網(wǎng)建設(shè)。隨著國(guó)內(nèi)外能源市場(chǎng)的逐步開(kāi)放和電力市場(chǎng)化的推進(jìn)，智能化變電站的建設(shè)將會(huì)迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。

在智能化變電站建設(shè)過(guò)程中，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的智能化管理和控制，成為了智能化變電站建設(shè)的瓶頸之一。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本研究設(shè)計(jì)了一種智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)，通過(guò)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備的智能化管理和控制，為變電站的安全性和可靠性提供重要支持［1］。變電站智能化安全管理系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 變電站智能化安全管理系統(tǒng)

2 智能變電站輔助設(shè)施控制系統(tǒng)功能

智能化變電站的目標(biāo)在于推廣少人值班或無(wú)人值班的模式，然而傳統(tǒng)的變電站輔助設(shè)備控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足變電站生產(chǎn)的需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的快速發(fā)展，輔助設(shè)施控制系統(tǒng)的智能化功能和監(jiān)控范圍的擴(kuò)大化已經(jīng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上提出一種新型智能化變電站輔助設(shè)施控制技術(shù)。除了傳統(tǒng)的輔助設(shè)備和控制系統(tǒng)功能，輔助設(shè)施智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的分層分類和智能化，同時(shí)提供了數(shù)據(jù)信息共享的自由，以及各子系統(tǒng)之間的智能聯(lián)動(dòng)和綜合監(jiān)控平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，構(gòu)建出一種基于智能控制、通信網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)的新型輔助系統(tǒng)——綜合監(jiān)控平臺(tái)。采用分層化、分區(qū)化分布式結(jié)構(gòu)的綜合監(jiān)控平臺(tái)，以智能控制和EC標(biāo)準(zhǔn)為核心，通過(guò)綜合服務(wù)器和中間件，實(shí)現(xiàn)前端上傳信息的整合分類。利用中心平臺(tái)和智能設(shè)備智能化處理圖像和事件，全天候監(jiān)控和智能化控制變電站的主要電氣設(shè)備、周?chē)h(huán)境和關(guān)鍵性設(shè)備安裝點(diǎn)等，實(shí)現(xiàn)主界面監(jiān)控量的一體化現(xiàn)實(shí)，分類存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)內(nèi)部職能聯(lián)動(dòng)。智能變電站是以電力自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，融合先進(jìn)的通信和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)而構(gòu)建成的數(shù)字化電力系統(tǒng)。一套智能的照明系統(tǒng)。在整個(gè)變電站中，通過(guò)智能照明控制系統(tǒng)能夠及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，并根據(jù)實(shí)際需要實(shí)施相應(yīng)的措施，確保變電站安全穩(wěn)定地工作，提高供電質(zhì)量和可靠性。智能照明系統(tǒng)融合了智能分析推理、信息采集、信息傳輸和反饋控制等多種功能，以適應(yīng)環(huán)境變化和用戶需求，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)內(nèi)各類信息的自動(dòng)采集，并通過(guò)有效的邏輯分析、推理和判斷，結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行形式存儲(chǔ)、顯示和傳輸，同時(shí)利用事件實(shí)現(xiàn)變電站照明設(shè)備的遠(yuǎn)程開(kāi)啟和關(guān)閉操作，滿足夜間模式攝像機(jī)監(jiān)視的需求。監(jiān)測(cè)環(huán)境的系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由環(huán)境數(shù)據(jù)處理、無(wú)線傳感器和氣體探測(cè)器組成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站排水系統(tǒng)、采暖通風(fēng)系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備室和變電站電器設(shè)備室等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以對(duì)設(shè)備自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，并在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)展示設(shè)備的健康狀況、氣體數(shù)量和水分含量［2］。智能輔助控制系統(tǒng)見(jiàn)表1。

表1 智能輔助控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，消防系統(tǒng)。消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)則是由多個(gè)獨(dú)立的智能節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與集控中心進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)的防火滅火工作的統(tǒng)一指揮管理。智能輔助設(shè)施系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用，可顯著提升變電站的運(yùn)行效率和安全可靠性，同時(shí)有效減輕人工勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。通過(guò)設(shè)置無(wú)線視頻監(jiān)控終端，可及時(shí)了解火情信息以及相關(guān)人員位置情況，從而降低誤報(bào)率。該火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)事件的能力，同時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，展示火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)并啟動(dòng)變電站聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，以進(jìn)一步遏制火災(zāi)的蔓延。此外，該系統(tǒng)還擁有將火災(zāi)報(bào)警信號(hào)傳輸至集控站的能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火災(zāi)的多點(diǎn)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，為火災(zāi)防控提供了強(qiáng)有力的支持。變電站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 變電站火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)圖

3 智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的設(shè)計(jì)旨在解決傳統(tǒng)變電站的管理效率低下、安全隱患大、運(yùn)行成本高等問(wèn)題。該平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站中多個(gè)設(shè)施的集成管理，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理、智能預(yù)警與故障處理等手段，提高變電站設(shè)施的智能化水平和管理效率，進(jìn)而降低運(yùn)行成本。

平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路包括以下幾個(gè)方面：

首先，通過(guò)對(duì)輔助設(shè)施的數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。針對(duì)變電站中的各類設(shè)施，設(shè)置相應(yīng)的傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)狡脚_(tái)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析?；跉v史數(shù)據(jù)和模型預(yù)測(cè)算法，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，為設(shè)備維護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

其次，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輔助設(shè)施的綜合管理。將變電站中的所有輔助設(shè)施信息進(jìn)行集成管理，包括設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、保養(yǎng)計(jì)劃等信息。設(shè)置計(jì)算機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)所接入設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)施的異常情況并進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，平臺(tái)還支持對(duì)設(shè)施維保的智能規(guī)劃和管理，可根據(jù)設(shè)施的使用情況和維護(hù)計(jì)劃進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和安排［3］。

3.2 智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)是在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。該平臺(tái)采用了四層架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)采集層、傳輸通信層、數(shù)據(jù)處理和決策層以及應(yīng)用和服務(wù)層。其中，數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集變電站輔助設(shè)施的數(shù)據(jù)；傳輸通信層負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理和決策層；數(shù)據(jù)處理和決策層通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和分析，從而做出決策；應(yīng)用和服務(wù)層則為用戶提供各種具體的應(yīng)用和服務(wù)。同時(shí)，平臺(tái)還采用了先進(jìn)的傳感器和執(zhí)行器，以及冗余設(shè)計(jì)和雙重備份等技術(shù)手段，提高了平臺(tái)的可靠性和安全性。通過(guò)該系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輔助設(shè)施的集中管理和智能化控制，從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境見(jiàn)表2。

表2 系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境

3.3 智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的重點(diǎn)難點(diǎn)解決方案

本文旨在解決當(dāng)前變電站輔助設(shè)施分散、信息孤島、操作繁瑣等問(wèn)題，提出了一種智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。該平臺(tái)解決了傳統(tǒng)輔助設(shè)施管理方式存在的諸多問(wèn)題，具有以下重、難點(diǎn)解決方案：

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的四層架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)分析變電站輔助設(shè)施的類型和功能特點(diǎn)，本平臺(tái)采用了基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的設(shè)計(jì)思路，提出了一種四層架構(gòu)的集控平臺(tái)框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，并對(duì)各層的功能和作用進(jìn)行了詳細(xì)討論，從而提高了平臺(tái)的效率和穩(wěn)定性。

（2）先進(jìn)的傳感器和執(zhí)行器

在硬件方面，本平臺(tái)采用先進(jìn)的傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輔助設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，保證了平臺(tái)的可靠性和安全性［4］。

（3）機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能

在軟件方面，本平臺(tái)利用了機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)，對(duì)變電站輔助設(shè)施進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和模型優(yōu)化，從而提高了變電站的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，減少了管理成本和人力投入。

（4）冗余設(shè)計(jì)和雙重備份技術(shù)

為保證集控平臺(tái)的可靠性和安全性，本平臺(tái)還采用了冗余設(shè)計(jì)和雙重備份等技術(shù)手段，提高了平臺(tái)的穩(wěn)定性和安全性。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的仿真驗(yàn)證和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該平臺(tái)設(shè)計(jì)方案的可行性和優(yōu)越性得到了證明。該平臺(tái)的有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輔助設(shè)施的集中管理和智能化控制，從而為提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，以及降低管理成本和人力投入等方面提供了有力支持。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文的研究為智能化變電站輔助設(shè)施集控平臺(tái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了新思路和技術(shù)支持，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)的研究方向可以是進(jìn)一步優(yōu)化集控平臺(tái)的性能和功能，開(kāi)發(fā)更加智能化和自適應(yīng)的算法，以適應(yīng)電力系統(tǒng)日益復(fù)雜的變化和需求。