變電站智能輔助系統(tǒng)的應(yīng)用

宋濤 馮承超

摘要

隨著智能電網(wǎng)變電站飛速發(fā)展，對變電站輔助系統(tǒng)提出了更高的要求。本文在“兩型一化”相關(guān)原則指導(dǎo)下，結(jié)合變電站運維工作的需求，提出變電站智能輔助系統(tǒng)方案，并分析系統(tǒng)功能。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng) 智能輔助系統(tǒng) 變電運維

變電運維模式由原先變電站無人值班發(fā)展為無人值班、集中監(jiān)控，變電站輔助監(jiān)控系統(tǒng)作為電網(wǎng)智能化、安全生產(chǎn)所必須的重要技術(shù)手段之一，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行及變電運維工作提供了重要的保障。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變電站智能輔助系統(tǒng)在電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文針對變電站輔助系統(tǒng)現(xiàn)狀及運行需求，提出一種變電站智能輔助系統(tǒng)方案，重點對智能輔助系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及各子系統(tǒng)功能進行分析與研究。

1 變電站輔助系統(tǒng)現(xiàn)狀及運行需求

1.1 變電站輔助系統(tǒng)現(xiàn)狀

變電站輔助系統(tǒng)包含圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、采暖通風(fēng)系統(tǒng)、事故油池控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)。目前，常規(guī)變電站的輔助系統(tǒng)由于沒有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺，各子系統(tǒng)基本是相互獨立的關(guān)系，采用分散設(shè)計、獨立上傳，存在不少問題：

1.1.1 功能單一

當(dāng)前變電站輔助系統(tǒng)相對比較單一，僅能在事故后進行人工排查獲取所需信息，缺少事故主動防御、設(shè)備異常監(jiān)測及智能巡檢等功能。

1.1.2 通信規(guī)約不一致

子系統(tǒng)往往由不同的供應(yīng)商提供，采用的通信規(guī)約不一致，有些常規(guī)變電站不配備規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，因此不易實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)化管理，造成了子系統(tǒng)之間缺少聯(lián)動性，無法達到智能變電站運行管理的要求。

1.1.3 配合聯(lián)動缺乏

當(dāng)前的變電站輔助系統(tǒng)各子系統(tǒng)孤立運行，缺少配合聯(lián)動，無法在各子系統(tǒng)間共享有用的信息，實則也是資源的浪費，使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率降低，變相增加了系統(tǒng)運行維護的成本。

1.2 變電站輔助系統(tǒng)運行需求

智能化變電站運行維護的要求和標準不斷升級，因此產(chǎn)生新的需求和功能，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）搭建統(tǒng)一的輔助設(shè)備運行管理平臺，將所有的與運行安全相關(guān)的輔助系統(tǒng)功能接入輔助設(shè)備運行管理平臺，方便新功能的擴充和接入，極大簡化了輔助設(shè)備的運行管理。

（2）集成變電站內(nèi)所有輔助設(shè)備的運行信息，有利于集中監(jiān)控變電站內(nèi)狀況。

（3）統(tǒng)一各設(shè)備信息傳輸方式和規(guī)約，提高設(shè)備間聯(lián)動性。

（4）輔助設(shè)備各自為戰(zhàn)，形成信息孤島，需要大量人力來處理不同設(shè)備上送的信息，不適用于不斷提升的安全管理要求。

（5）智能巡檢的新需求，節(jié)省值班員人工巡視的成本，降低人工巡檢的出錯率。

2 智能輔助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案

根據(jù)目前變電站輔助系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和運行需求，提出一種變電站智能輔助系統(tǒng)方案，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

監(jiān)控一體化系統(tǒng)整合并實現(xiàn)輔助系統(tǒng)主機的功能。智能輔助系統(tǒng)中各子系統(tǒng)與監(jiān)控一體化系統(tǒng)連接，采用IEC61850傳輸規(guī)約傳送各子系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息，監(jiān)控一體化系統(tǒng)實現(xiàn)各子系統(tǒng)規(guī)約轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了各子系統(tǒng)間有效的通訊。監(jiān)控一體化系統(tǒng)與智能輔助系統(tǒng)主站采用總線方式連接，向系統(tǒng)主站上送各子系統(tǒng)運行信息。為了實現(xiàn)不同變電站之間數(shù)據(jù)傳輸，還預(yù)留了相應(yīng)的接口。

3 智能輔助系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)后臺實現(xiàn)方式

智能變電站監(jiān)控一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為安全Ⅰ區(qū)和安全Ⅱ區(qū)。安全Ⅰ區(qū)采集實時數(shù)據(jù)，監(jiān)控一體化主機進行數(shù)據(jù)的處理和存儲工作，主要采集保護測控、PMU，故障錄波等信息，通過總線寫入到服務(wù)器中。安全Ⅱ區(qū)采集非實時數(shù)據(jù)，各輔助設(shè)備的信息在安全Ⅱ區(qū)中完成采集，通過輔助服務(wù)器將信息上送到輔助系統(tǒng)主站。變電站監(jiān)控一體化系統(tǒng)應(yīng)配置統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)具備隔離分區(qū)能力。在技術(shù)條件具備的情況下，宜遵循IEC 62351的要求。監(jiān)控一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 子系統(tǒng)功能

3.2.1 圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)子系統(tǒng)

該系統(tǒng)中配置一套圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng)。圖像監(jiān)視系統(tǒng)采集站內(nèi)各視頻球機和槍機相關(guān)信號，采集到的信號上送到系統(tǒng)主站。安全警衛(wèi)系統(tǒng)檢測到不同的告警信號時，通過聲光等不同方式進行報警。當(dāng)安全警衛(wèi)系統(tǒng)檢測到有入侵變電站行為時，同時啟動視頻系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，打開入侵處照明燈光，視頻系統(tǒng)調(diào)整到相應(yīng)位置并記錄下實時狀況，實現(xiàn)了系統(tǒng)的聯(lián)動。

3.2.2 環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能實時監(jiān)測主變套管、母線等運行溫度，減少帶電檢測工作量。GIS室內(nèi)配置SF6濃度監(jiān)測儀，二次設(shè)備艙內(nèi)配備空氣質(zhì)量傳感器，可實時監(jiān)測艙內(nèi)空氣中氧氣和二氧化碳的含量，當(dāng)指標達到滿足人員活動要求的設(shè)定值時，發(fā)出提示信息，指示人員可以進入艙內(nèi)。

3.2.3 火災(zāi)報警子系統(tǒng)

由火災(zāi)報警控制器、感溫感煙探測器、聲光報警器等設(shè)備組成，通過RS485通信口上傳信息。當(dāng)火災(zāi)報警子系統(tǒng)發(fā)信時，進行聲光報警，并與圖像監(jiān)視系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)動，將現(xiàn)場的狀況記錄下來。

3.2.4 智能門窗子系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)控制器與一體化監(jiān)控系統(tǒng)之間采用RS485進行通信。門禁系統(tǒng)有幾個功能模塊組成：權(quán)限管理、遙控開門、人員定位及報警聯(lián)動。對進入變電站的人員配備門禁控制卡，并設(shè)置不同的權(quán)限，刷卡進入時，啟動圖像監(jiān)視系統(tǒng)，并記錄下人員進入時間及現(xiàn)場畫面等信息。

3.2.5 采暖通風(fēng)子系統(tǒng)

采暖通風(fēng)子系統(tǒng)由空調(diào)、電采暖器、通風(fēng)設(shè)備組成，溫濕度傳感器可自動檢測環(huán)境狀況，實現(xiàn)空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備自動啟停，進行加熱器工作模式切換，并可將溫濕度數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)主站。

3.2.6 事故油池控制系統(tǒng)

在事故油池中設(shè)置有超聲波液位計，當(dāng)發(fā)生嚴重的主變故障向事故油池排油時，聯(lián)動啟動排水泵進行排水。液位計將油池中液位信號上送輔網(wǎng)主機，根據(jù)整定值可實現(xiàn)遠程啟停排水泵，減少了人工操作，完全適用于無人值守變電站運維模式。

3.2.7 智能照明子系統(tǒng)

智能照明系統(tǒng)是智能變電站輔助設(shè)施的重要組成部分，采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和數(shù)字調(diào)光技術(shù)相結(jié)合，變電站室內(nèi)外照明可采用本地與遙控兩種方式進行開啟與關(guān)閉。夜間視頻巡視時，照明系統(tǒng)與視頻攝像頭聯(lián)動。

3.2.8 智能巡檢子系統(tǒng)

智能巡檢子系統(tǒng)由感知RFID（射頻識別）卡、手持式智能終端（如PDA等）和系統(tǒng)管理主機等組成。感知SRFID卡綁定在變電站被巡檢的設(shè)備上，結(jié)合變電站標識系統(tǒng)，輸入設(shè)備標識編號，作為電子標識。運維人員在巡視時手持巡檢PDA掃描設(shè)備標識，可讀取設(shè)備臺賬記錄，同時可以記錄下巡視發(fā)現(xiàn)的缺陷，進行上傳。掃描設(shè)備標識的同時發(fā)信給圖像監(jiān)視系統(tǒng)，啟動視頻巡檢，做到人工巡檢與視頻巡檢相結(jié)合，避免巡視有遺漏。

3.2.9 智能鎖具系統(tǒng)

檢修過程中誤入帶電間隔會產(chǎn)生嚴重的后果，嚴重威脅設(shè)備和人身安全，本輔助系統(tǒng)配置了智能鎖具系統(tǒng)。對KK開關(guān)鑰匙、智能控制柜鑰匙、解鎖鑰匙等進行了有效管理，對取用鑰匙設(shè)置了相應(yīng)權(quán)限，避免了違規(guī)使用鑰匙造成誤入帶電間隔的事故。

4 總結(jié)

本文就目前變電站輔助系統(tǒng)存在獨立運行無法聯(lián)動的缺點，以及運行維護中產(chǎn)生的新需求，對變電站智能輔助系統(tǒng)進行了分析與研究，提出一種變電站智能輔助系統(tǒng)方案，系統(tǒng)的實施能夠讓變電站的管理更加高效，大大地提高變電站智能化水平、節(jié)省變電運維工作的人力、提高巡視效率，并且還能提供海量的運行數(shù)據(jù)，為運維工作提供充足的信息，為變電站的可靠穩(wěn)定運行提供了有力保障。

參考文獻

[1]唐娜.變電站智能輔助系統(tǒng)分析與研究[J].信息系統(tǒng)工程，2017（01）：137-138+141.

[2]李益沛.智能變電站輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[3]孔祥雯.500kV無人值守新一代智能變電站輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].鄭州大學(xué)，2014.

[4]王佳慧.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站智能輔助控制系統(tǒng)設(shè)計[D].華北電力大學(xué)，2013.

[5]相世娟.110kV智能變電站智能輔助系統(tǒng)設(shè)計方案研究[J].價值工程，2014，33（30）：62-63.

[6]石海英，伍忠文.變電運維智能化遠程管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（12）：62.

[7]蘇青松.變電運維智能化遠程管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（14）：81.