計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在無(wú)人值守變電站的應(yīng)用研究

摘 要：變電站分布范圍廣、距離較遠(yuǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)不同位置變電站真正意義上的無(wú)人值守，然而無(wú)人值守變電站還存在著設(shè)備發(fā)現(xiàn)、捕捉信息不足的缺陷、監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用不足、系統(tǒng)管理效率低等問(wèn)題。本文分析了無(wú)人值守變電站系統(tǒng)運(yùn)行的原理、工作過(guò)程及存在的問(wèn)題，詳細(xì)說(shuō)明了利用計(jì)算機(jī)對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控的功能實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了利用計(jì)算機(jī)對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控的主要結(jié)構(gòu)，特別是數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程、控制中心、圖像顯示等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了變電站中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)具有可靠性、安全性及可維護(hù)性，并通過(guò)實(shí)例分析，提高了無(wú)人值守變電站遠(yuǎn)程設(shè)備工作的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：變電站 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 無(wú)人值守 遠(yuǎn)程集控

一、引言

我國(guó)是用電量大國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各省用電量劇增，變電站建設(shè)的速度不斷加快，數(shù)量逐漸增多。變電站搭建范圍較為廣泛、覆蓋地理位置較廣，如采用人工看守和管理的方法已不能適應(yīng)急速發(fā)展的變電站需要。因此，如何將人工管理改進(jìn)為計(jì)算機(jī)監(jiān)控的無(wú)人值守管理是目前研究的重點(diǎn)問(wèn)題。無(wú)人值守計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，能按照遠(yuǎn)程工作人員預(yù)先設(shè)置好的工作模式，對(duì)變電站工作數(shù)據(jù)及工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)記錄、傳輸和顯示，相關(guān)工作人員可以在遠(yuǎn)程利用電腦和聯(lián)網(wǎng)手機(jī)隨時(shí)查看運(yùn)行過(guò)程和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，一旦變電站出現(xiàn)故障和運(yùn)行效率低下，系統(tǒng)可通過(guò)自動(dòng)報(bào)警裝置及時(shí)通知工作人員，有利于及時(shí)處理、發(fā)現(xiàn)和解決變電站工作問(wèn)題，極大地減輕了工作強(qiáng)度和工作壓力。

本文主要對(duì)目前計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作的特點(diǎn)、運(yùn)用于變電站的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹，針對(duì)已存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了變電站遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程，對(duì)原有的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，說(shuō)明了設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵和難點(diǎn)所在，分析了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可行性。

二、無(wú)人值守變電站中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)概述

變電站的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于變電站的正常運(yùn)行、保護(hù)意義重大，因?yàn)樗P(guān)系到不同位置、不同區(qū)域電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。變電站工作時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在無(wú)人值守工作環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用，該系統(tǒng)與電力設(shè)備相結(jié)合，主要以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，在新建及擴(kuò)建的變電站中得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。

1.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站存在的問(wèn)題。已有變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，存在著需求和實(shí)際應(yīng)用不一致的情況，應(yīng)用層的功能被忽視，如硬件系統(tǒng)功能強(qiáng)大，然而軟件的運(yùn)行速度和應(yīng)用功能不強(qiáng)；此外，也存在系統(tǒng)功能較強(qiáng)，然而與實(shí)際功能需求不一致的情況，因此計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用效果并不十分理想。其次，實(shí)際運(yùn)行中，系統(tǒng)功能的強(qiáng)大導(dǎo)致閉鎖功能過(guò)于突出，使得防誤操作時(shí)有發(fā)生，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該防誤操作數(shù)據(jù)可根據(jù)需要實(shí)時(shí)查詢(xún)。變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)較多，如何有效地管理和利用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，培訓(xùn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作人員和管理者，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的整合、測(cè)試，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率，是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要研究的另一個(gè)問(wèn)題。

2.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)。變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，能在無(wú)人值守的工作模式下，有效自動(dòng)地對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)。分析系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷、電壓、電流等，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的安全性具有主動(dòng)響應(yīng)功能，能有效地避免或者減小系統(tǒng)的誤操作、誤判斷，有效減小故障時(shí)的停電和停工時(shí)間，通過(guò)現(xiàn)代化的運(yùn)行和管理模式，提高變電站的工作效率。

2.1安裝施工過(guò)程簡(jiǎn)化。對(duì)于工作人員，如何方便查找到監(jiān)控系統(tǒng)有利的數(shù)據(jù)和信息是較為關(guān)注的問(wèn)題，而不必關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部的部件。因此，實(shí)際安裝時(shí)，數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制部件放置于開(kāi)關(guān)機(jī)柜內(nèi)部，通過(guò)交流電流或電壓互感器運(yùn)行，有效采集電壓、電流、壓力數(shù)據(jù)，減少了變送器的安裝，同時(shí)減小了測(cè)量?jī)x表的安裝，同時(shí)減小了電纜數(shù)量，因此簡(jiǎn)化了安裝和施工過(guò)程，方便使用。

2.2可靠性高。采用可靠性較高的硬件和軟件設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，保證監(jiān)控記錄數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確性，減少硬件和軟件繁瑣的操作過(guò)程，并且隨著信息技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，可利用斷路器、控制元件升級(jí)提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，有效地減少了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的故障，以及維護(hù)和修理工作。

2.3故障響應(yīng)快。人為觀察變電站，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)運(yùn)行故障和錯(cuò)誤，然而增加了人力、物力成本。采用無(wú)人值守工作時(shí)，往往存在著誤操作，導(dǎo)致系統(tǒng)的安全性、可靠性降低。因此，可通過(guò)設(shè)置閾值、增加傳感器辨識(shí)方法減小誤操作的隨機(jī)性和偶然性，有效預(yù)防和控制。

三、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用

1.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能。目前建設(shè)的變電站大多都安裝了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了變電站的自動(dòng)化監(jiān)控和管理，有效地將監(jiān)控畫(huà)面、視頻場(chǎng)景、警告和聲音等信息公告遠(yuǎn)程集控中心進(jìn)行匯聚、傳輸，在正常情況下，監(jiān)控系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，將報(bào)警信息實(shí)時(shí)傳輸給遠(yuǎn)程值班工作人員。

2.遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計(jì)。變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程集控中心、傳輸系統(tǒng)等部分組成，針對(duì)已有系統(tǒng)存在的問(wèn)題，主要考慮以下因素：監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完善功能；系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，操作靈活方便、合理布局，在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)應(yīng)較為穩(wěn)定；信息系統(tǒng)變化發(fā)展迅速，監(jiān)控系統(tǒng)要分模塊設(shè)計(jì)、分層設(shè)計(jì)，并能集成化，同時(shí)應(yīng)具有可擴(kuò)展性、開(kāi)放性和可維護(hù)性。

3.無(wú)人值守變電站的實(shí)現(xiàn)。

3.1傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。無(wú)人值守變電站中的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，基于通信系統(tǒng)中的TCP/IP協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)具有數(shù)字視頻的切換內(nèi)核。設(shè)計(jì)傳輸系統(tǒng)時(shí)，可通過(guò)鏈路連接遠(yuǎn)程集控中心和遠(yuǎn)程變電站系統(tǒng)端，采用互聯(lián)的方式，數(shù)據(jù)可在城域網(wǎng)、FRN、DDN等公共數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸和交換，可采用第三層路由器隔離數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸時(shí)主要通過(guò)光纜介質(zhì)進(jìn)行連接。

3.2遠(yuǎn)程集控中心的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集控中心，負(fù)責(zé)對(duì)不同變電站視頻場(chǎng)景、靜態(tài)圖像、聲音信息等數(shù)據(jù)的搜集和存儲(chǔ)，完成畫(huà)面的實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示。工作人員可預(yù)先設(shè)定時(shí)間間隔，監(jiān)控系統(tǒng)采用巡檢的方式進(jìn)行監(jiān)控；為了方便和快速查找需要的變電站，可采用多級(jí)電子地圖，并可通過(guò)遠(yuǎn)程操作進(jìn)入第二級(jí)變電站的器件分布圖；可遠(yuǎn)程控制變電站的監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)視；此外，報(bào)警信息發(fā)送時(shí)，在地圖中可通過(guò)光標(biāo)閃爍，值班工作人員可及時(shí)處理故障信息。

3.3監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。圖像監(jiān)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，通常采用監(jiān)控網(wǎng)關(guān)ZLTDVC實(shí)現(xiàn)。ZLTDVC網(wǎng)關(guān)功能強(qiáng)大，可接收監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)動(dòng)輸入信號(hào)，比如遙感觸發(fā)信號(hào)、門(mén)禁系統(tǒng)信號(hào)、門(mén)鎖狀態(tài)信號(hào)等等。系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)量繼電器主要用來(lái)控制系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備，例如蜂鳴器、空調(diào)開(kāi)關(guān)、消防報(bào)警裝置等。ZLTDVC實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：

（a） 溫濕度控制系統(tǒng)。變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，溫度和濕度傳感器是較為重要的部件，負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)行環(huán)境的溫濕度進(jìn)行監(jiān)控。如由于設(shè)備故障導(dǎo)致的溫度、濕度變化，監(jiān)控系統(tǒng)將自動(dòng)拉響警報(bào)，及時(shí)報(bào)警，啟動(dòng)錄像裝置進(jìn)行錄像，讓工作人員能及時(shí)作出響應(yīng)。

（b） 閉路電視控制系統(tǒng)。攝像機(jī)是變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的必備器件，可將攝像機(jī)安裝在變電站的不同位置，如高壓設(shè)備處、門(mén)禁系統(tǒng)等區(qū)域，監(jiān)控變電站的運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備。閉路電視系統(tǒng)采用可變焦鏡頭設(shè)備，工作人員可遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)的上下左右、遠(yuǎn)近焦控制，可遠(yuǎn)程進(jìn)行畫(huà)面切換以及數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)控制。

（c） 漏水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。漏水檢測(cè)系統(tǒng)是變電站中的重要器件，系統(tǒng)檢測(cè)到設(shè)備漏水時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，啟動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行錄像，及時(shí)通知工作人員進(jìn)行處理。

（d） 門(mén)禁消防管理。變電站出入大門(mén)處安裝有門(mén)禁系統(tǒng)，采用非接觸式IC卡系統(tǒng)；消防系統(tǒng)中，可安裝煙霧感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器，監(jiān)控火災(zāi)等情況，變電站配備滅火系統(tǒng)。

（e） 告警系統(tǒng)管理。變電站內(nèi)子系統(tǒng)較多，通過(guò)實(shí)時(shí)連接形成完整的系統(tǒng)，報(bào)警信息采用聯(lián)動(dòng)裝置對(duì)目標(biāo)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)攝像機(jī)記錄故障發(fā)生狀況，可有效保存數(shù)據(jù)。圖像監(jiān)控、遠(yuǎn)程故障等告警裝置的聯(lián)動(dòng)可有效條變電站運(yùn)行、維護(hù)的可靠性、安全性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度和監(jiān)控，提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

四、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中具有舉足輕重的作用，能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，自動(dòng)化監(jiān)控。系統(tǒng)的運(yùn)行可有效提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減輕工作人員工作強(qiáng)度，特別在偏遠(yuǎn)地區(qū)更能發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)作用。我國(guó)信息化領(lǐng)域、電力系統(tǒng)領(lǐng)域、自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，今后的變電站計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)將不斷提高可靠性、安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)將不斷擴(kuò)展計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類(lèi)型，有效保障系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化、智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]王瑞生， 淺談變電站自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]， 工程技術(shù)文摘版， 2016， （6）： 277-278.

[2]劉英德， 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用[J]，電腦知識(shí)與技術(shù)， 2011， 7（11）： 2698-2699.

[3]孔祥倫， 簡(jiǎn)述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J]， 通信世界， 2014（8）.

[4]徐陟嶠， 姚齊， 數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J]， 數(shù)字化用戶(hù)， 2015（6）： 84-86.

[5]高翔， 數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M]， 北京：中國(guó)電力出版社， 2008.3.

[6]蔡明， 利用遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電站的無(wú)人值守[J]， 變電站自動(dòng)化， 2004， （1）： 1-3.

[7]李斌， 智能變電站技術(shù)及其應(yīng)用研究[D]， 華北電力大學(xué)[碩士論文]， 北京， 2011.

[8]張明光，電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度自動(dòng)化[M]， 北京：中國(guó)電力出版社， 2010.

[9]史添， 智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]， 華北電力大學(xué)[畢業(yè)論文]， 北京， 2011.