探究智能變電站的智能監(jiān)測系統(tǒng)

黃昀思 徐云 董南 楊曉東 李超

摘 要：隨著我國科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代變電站逐漸走向信息化，與計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術的不斷結合使其智能化水平不斷提高。智能電網(wǎng)建設已經(jīng)進入全面建設時期，變電站的智能化進一步增強。隨著變電站技術的不斷發(fā)展，智能變電站的智能監(jiān)測顯得更加重要。本文主要通過對變電站的前端信號采集與處理系統(tǒng)，網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)等三部分的介紹，闡明了智能變電站的工作方式是先信號采集與處理再信號傳輸?shù)阶詈蟮谋O(jiān)測與控制。然后分析了其系統(tǒng)的相容性。

關鍵詞：智能變電站；輸變電設備；智能監(jiān)測系統(tǒng)

1 智能變電站智能監(jiān)測系統(tǒng)的定義

所謂智能化變電站，主要是對變電站的智能化一次設備（電子式互感器、智能化開關等）和網(wǎng)絡化二次設備分層（過程層、間隔層、站控層）的構建，實現(xiàn)24小時自動監(jiān)控，減少值班人員的運行監(jiān)盤。而智能監(jiān)測系統(tǒng)則是通過網(wǎng)絡化、信息數(shù)字化、共享標準化等方法，以先進、集成、可靠的智能化設備為主要平臺完成實時監(jiān)測設備狀態(tài)、評估檢修周期、自動控制電網(wǎng)、在線分析決策、智能調節(jié)調度等功能。使得電站運行變得更加安全、穩(wěn)定。最終實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化的目的。

2 系統(tǒng)總體設計

2.1 智能監(jiān)測系統(tǒng)結構

整個智能變電站在線智能監(jiān)測系統(tǒng)可分成三個部分：前端系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。前端系統(tǒng)是指智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)控區(qū)域的圖像采集和處理。工作過程是將前端攝像頭采集到的信號經(jīng)由模擬線纜接入到視頻編碼服務器中，再由視頻編碼服務器對相應的模擬信號進行編碼和壓縮，最后通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)將壓縮后的信號傳往監(jiān)控中心。變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖如圖所示。

2.2 系統(tǒng)工作原理

智能變電在線智能監(jiān)測系統(tǒng)就是把現(xiàn)場采集到的信號從變電站的現(xiàn)場采集攝像機中提取出來，再經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將其傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務器上，也就是一個下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。首先是把攝像機采集到的信號輸入到各自的視頻編碼服務器中，然后這個服務器會對視頻進行處理，先將這個信號清晰化，然后將其壓縮，再把處理壓縮后的信號發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡中，并通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡把信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。最后在監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收端收集來自前端的數(shù)據(jù)信息，由終端監(jiān)控計算機對這些信號進行處理并進行解壓縮，再通過計算機的圖像電視顯示墻以及聲卡進行情景回放。

3 系統(tǒng)分部結構設計

3.1 前端子系統(tǒng)

變電站的監(jiān)控范圍稱作前端現(xiàn)場，它主要由現(xiàn)場信號采集攝像機、云臺和網(wǎng)絡視頻編碼器三個部分組成。主要把現(xiàn)場攝像機采集到的模擬信號發(fā)送到視頻編碼服務器中，在這里視頻信號會被壓縮并編碼成數(shù)字信號流。當變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控管理中心需要查看相應的監(jiān)控區(qū)域時，監(jiān)控中心就會通過監(jiān)控主機發(fā)出控制信號調用相應的攝像機，對前段攝像機進行控制。

3.2 網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)

光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡是把不同類型的網(wǎng)元設備通過光纜路線組成的，這些不同類型的網(wǎng)元設備可以實現(xiàn)光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡的同步復用、交叉連接和網(wǎng)絡故障自檢、自愈等功能。交叉連接系統(tǒng)以靈活的分插任意支路信號，因此它可以用在光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)絡中點對點的傳輸，也可以在環(huán)形網(wǎng)和鏈狀網(wǎng)的傳輸中應用。由于光信號在傳輸過程中會隨傳輸距離的增加而產(chǎn)生衰耗，再生器的功能就是對光信號進行放大、整形處理，主要用于光信號的長距離傳輸中。當 SDH 傳輸網(wǎng)絡在傳輸過程中某一傳輸通道出現(xiàn)故障時，數(shù)字交叉連接系統(tǒng)可以對復接段的通道進行保護，把這一信號接入保護通道中。

3.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)

變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是由圖像監(jiān)控服務器，監(jiān)控管理系統(tǒng)和監(jiān)控客戶終端三部分組成的。由監(jiān)控中心負責對遠端和近端的現(xiàn)場監(jiān)測設備進行統(tǒng)一管理，并且在管理中要對應好變電站的主控計算機，以便當相應的解碼設備對相應的圖像信息解碼后，把還原后的信號發(fā)送到主控計算機中。最后在主控計算機上會顯示相應的圖像，并記錄下變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的的各設備、儀器儀表的使用情況和對應的狀態(tài)，與此同時在監(jiān)控中心外配置的大屏幕上可以對屏幕進行顯示。變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的控制中心可以對監(jiān)控現(xiàn)場攝像機進行隨意切換和控制。

4 系統(tǒng)相容性

智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)在智能監(jiān)測的過程中不僅要做好監(jiān)控工作，還要兼顧（下轉第356頁）（上接第324頁）站內各系統(tǒng)相互間的關系，以防對監(jiān)測結果產(chǎn)生影響。繼電保護系統(tǒng)作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定工作的最后保護關口，它的安全性和可靠性都是最高的，這些特點也對自身有很高的要求，其中最基本的一點就是要保證系統(tǒng)的獨立性。在變電站智能在線監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)前電能量采集系統(tǒng)一般是通過撥號的方法向各監(jiān)測部門發(fā)送相應的電量信息，這種方式比較落后。但是隨著網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展和控制中心監(jiān)控系統(tǒng)的改進，電量信息的網(wǎng)絡傳輸也具有了另一種快速、方便的形式，也就是現(xiàn)在的電能量信息采集可以把網(wǎng)卡或網(wǎng)口連接到網(wǎng)絡接入設備上，當數(shù)據(jù)通過電力數(shù)據(jù)網(wǎng)時，會自動實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸。

5 結束語

本文提出了智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計結構，并將其分成三個主要部分即變電站前端信號采集系統(tǒng)，網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)。在工作中采用了硬件壓縮技術和軟件解壓技術來實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程監(jiān)控，進而建立了圖像監(jiān)控工作站。網(wǎng)絡通信部分的傳輸充分利用了網(wǎng)絡的傳輸性能，避免了網(wǎng)絡傳輸過程中的擁塞。監(jiān)控中心系統(tǒng)主要是完成對現(xiàn)場信號的分析和實時監(jiān)控，并及時提出應對策略。最后討論了智能檢測系統(tǒng)與周圍環(huán)境的兼容性。該系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)了測量、控制、檢查、保護功能四位一體，具有信息共享暢通、功能融合良好、運行操作可靠等優(yōu)點，切實提高了變電站系統(tǒng)的智能化水平。

參考文獻

[1]黃新波.變電設備在線監(jiān)測與故障診斷[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]趙辰鵬.智能變電站一次設備的選擇及應用研宄[D].華北電力大學，2010.

[3]王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報，2009，2：1-6.

[4]付旭.基于IEC61850的智能控制系統(tǒng)的研宄與設計[D].華北電力大學，2010.

[5]李祥珍，劉建明.面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術及其應用[J].電信網(wǎng)技術，2010，8：41-45.

（作者單位：國網(wǎng)安慶供電公司）