變電站異常信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)

廖華 冉三榮 林鵬 趙愛芳 熊星星

摘要：隨著無人值守變電站的推廣，當(dāng)變電站設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，運(yùn)維人員無法第一時(shí)間獲取設(shè)備的告警信息，更無法實(shí)時(shí)跟蹤該異常設(shè)備的相關(guān)信息，這大大延緩了電力事故響應(yīng)速度，增大了電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。為了降低這種風(fēng)險(xiǎn)，本文依托物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)，研制了一套基于微信平臺(tái)的變電站異常信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，通過現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控視頻可實(shí)時(shí)采集設(shè)備異常狀態(tài)等告警信息，并利用微信平臺(tái)第一時(shí)間推送異常告警信息，從而極大提高電力事故響應(yīng)速度。

關(guān)鍵詞：無人值守變電站;設(shè)備運(yùn)行異常;實(shí)時(shí)跟蹤;物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù);變電站異常信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng);電力事故響應(yīng)速度

中圖分類號(hào)：TP273+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）12-0143-02

0 引言

隨著電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變電站運(yùn)行越來越趨于自動(dòng)化，變電站無人值守已經(jīng)成為可能。但是，一旦無人值守變電站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)，運(yùn)維人員就需要在第一時(shí)間趕赴該變電站，通過現(xiàn)場(chǎng)查看相關(guān)設(shè)備的告警信息，盡速限制事故的發(fā)生，隔離故障點(diǎn)并解除對(duì)人身和設(shè)備的威脅，根據(jù)事故范圍和調(diào)度指令，及時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行方式，盡速對(duì)已停電的用戶恢復(fù)供電[1-4]。

然而，隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的要求越來越高，變電站事故處理響應(yīng)速度及停電時(shí)間的考核也越來越高，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，如果運(yùn)維人員無法在第一時(shí)間獲取故障設(shè)備的告警信息，難以迅速對(duì)現(xiàn)場(chǎng)異常情況做出判斷并進(jìn)行盡速處理，變電站事故處理就會(huì)嚴(yán)重延遲，影響智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

除了變電站運(yùn)行設(shè)備故障外，小動(dòng)物入侵等異常事件頻繁發(fā)生，建立一套變電站異常信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障信息、SF6表計(jì)、小動(dòng)物入侵等異常信息，幫助運(yùn)維人員在第一時(shí)間獲取異常告警信息，提升設(shè)備故障解決效率和異常事件的響應(yīng)速度，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，具有重要的意義。

1 研究目標(biāo)及簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)依托物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，通過在變電站主控室及設(shè)備場(chǎng)地安裝遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視等檢測(cè)裝置，對(duì)重要設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控畫面、SF6表計(jì)、小動(dòng)物是否入侵等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如在主控室監(jiān)控主機(jī)、室外SF6表計(jì)、繼保室電纜進(jìn)出線處等場(chǎng)所安裝遠(yuǎn)程監(jiān)視跟蹤裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備異常事件告警、SF6表計(jì)異常變化、小動(dòng)物入侵等，可有效減少異常設(shè)備及表計(jì)巡視次數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡檢，大大提高運(yùn)維人員工作效率[5]。

本系統(tǒng)還結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，通過微信平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)告警功能，可以極大方便運(yùn)行人員對(duì)告警信息的及時(shí)獲取和分享，為運(yùn)行人員及時(shí)掌握變電站異常情況提供實(shí)時(shí)信息。

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，本系統(tǒng)著力于建設(shè)一套變電站設(shè)備異常遠(yuǎn)程監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過構(gòu)建的移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)視變電站異常事件告警信息[6]。該系統(tǒng)日常可以對(duì)變電站輔助監(jiān)控進(jìn)行有效的補(bǔ)充，當(dāng)變電站設(shè)備出現(xiàn)異常告警時(shí)可第一時(shí)間通知運(yùn)行人員，必要時(shí)，還可以把相關(guān)信息第一時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員，提高多部門多專業(yè)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)響應(yīng)速度和事故處理效率，盡速解決故障，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性[7]。

2 系統(tǒng)技術(shù)方案

變電站設(shè)備異常遠(yuǎn)程監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)如圖1所示，可分為三層架構(gòu)，即監(jiān)測(cè)層、服務(wù)層和應(yīng)用層。

監(jiān)測(cè)層：主要指各監(jiān)測(cè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)，即對(duì)變電站內(nèi)主控室監(jiān)測(cè)電腦、室外設(shè)備數(shù)據(jù)表計(jì)等場(chǎng)所安裝探測(cè)器，然后將采集的視頻通過移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸，當(dāng)發(fā)現(xiàn)攝像機(jī)視角內(nèi)有異常時(shí)，通過手機(jī)微信端推送的警報(bào)信息顯示出來[8]。

服務(wù)層：服務(wù)層主要指云端服務(wù)器，云端服務(wù)器安裝有基于人工智能的圖像識(shí)別程序，可以對(duì)終端設(shè)備采集到的照片和視頻進(jìn)行對(duì)比分析，通過與基準(zhǔn)狀態(tài)的對(duì)比，可以識(shí)別出主控室異常告警信息、SF6表計(jì)、小動(dòng)物是否入侵等異常變化，并據(jù)此生成警報(bào)信息推送給應(yīng)用層[9-10]。

應(yīng)用層：微信公眾號(hào)支持富媒體交互，傳輸內(nèi)容多樣，本系統(tǒng)利用微信公眾號(hào)作為數(shù)據(jù)推送平臺(tái)，可以像特定人員推送特定信息，并且可以隨時(shí)隨地交互。當(dāng)接收到服務(wù)層推送的警報(bào)信息時(shí)，通過微信公眾號(hào)推送給運(yùn)行人員，運(yùn)行人員可以及時(shí)查看告警信息，有需要時(shí)還可以分享給相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員。

2.1 主要技術(shù)要點(diǎn)

2.1.1 移動(dòng)偵測(cè)技術(shù)

移動(dòng)偵測(cè)也稱為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，常用于視頻監(jiān)控及報(bào)警。通過攝像頭按照不同幀率采集得到的圖像會(huì)被CPU按照一定算法進(jìn)行計(jì)算和比較，當(dāng)畫面有變化時(shí)，如主控電腦畫面報(bào)警圖片彈出或畫面異常時(shí)，計(jì)算比較得出的數(shù)字會(huì)超過閾值并指示系統(tǒng)自動(dòng)作出相應(yīng)的處理。本系統(tǒng)使用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)事件告警信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)與響應(yīng)。

2.1.2 移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信技術(shù)依賴于無線通信，可以使設(shè)備擺脫有限通信的空間限制，接收和發(fā)送信息更為自由，本系統(tǒng)應(yīng)用層通過微信平臺(tái)服務(wù)及服務(wù)號(hào)接口進(jìn)行了微信小程序開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢及報(bào)警推送等功能。

2.1.3 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

電力物聯(lián)網(wǎng)可以為電網(wǎng)的基本運(yùn)行和企業(yè)的現(xiàn)代化運(yùn)行模式提供全方位的支持。重點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)的感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層：感知層主要包括統(tǒng)一信息模型，包括統(tǒng)一標(biāo)識(shí)和統(tǒng)一語義，統(tǒng)一數(shù)據(jù)表示格式，安全保護(hù)等形式相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及傳感器芯片、標(biāo)準(zhǔn)化通信模塊和信息格式轉(zhuǎn)換設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層主要指統(tǒng)一通信協(xié)議的研發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)化通信芯片、無線通信設(shè)備、骨干通信設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化接入網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等的研發(fā)，網(wǎng)絡(luò)層包括多種通信融合技術(shù)，可以解決長(zhǎng)距離信息的可靠傳輸。應(yīng)用層位于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的頂部，可通過分析處理后的數(shù)據(jù)為用戶提供智能服務(wù)。

2.1.4 微信交互技術(shù)

使用微信公眾號(hào)作為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，有良好的用戶交互體驗(yàn)，支持豐富的媒體呈現(xiàn)形式，包括圖片、視頻、音頻等，隨時(shí)隨地交互?？蓪?duì)接任何系統(tǒng)，信息通信效率高。微信是目前最受歡迎的信息交流平臺(tái)，本文中使用微信數(shù)據(jù)接口所制作的公眾號(hào)可以實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物移動(dòng)監(jiān)控警報(bào)、表計(jì)變化告警燈。 信息在特定的群體中傳輸，大大提高了信息傳播的效率和針對(duì)性。

2.2 系統(tǒng)主要功能

2.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

平臺(tái)可對(duì)電力設(shè)備事件告警通知，表計(jì)異常變化等異常告警信息通過輔助監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)預(yù)覽現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像。

2.2.2 告警推送功能

當(dāng)顯示屏畫面出現(xiàn)異常：如告警事件突然彈出或變化時(shí)，手機(jī)微信端可以及時(shí)推送告警信息及圖片。如圖2所示。

2.2.3 記錄分析功能

可以進(jìn)入微信平臺(tái)查看相關(guān)告警詳細(xì)信息，及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)情況。

2.2.4 報(bào)警信息分享

本系統(tǒng)可方便地通過共享設(shè)備告警以及通過微信分享。

2.2.5 自動(dòng)錄像

裝置自動(dòng)錄像并存儲(chǔ)在當(dāng)?shù)?，并可隨時(shí)調(diào)取查看，如圖3所示。

3 應(yīng)用情況及展望

本系統(tǒng)開發(fā)完成后，首先應(yīng)用于國(guó)網(wǎng)臺(tái)州供電公司XX變電站中，在變電站主控室監(jiān)控電腦安裝了一套變電站設(shè)備異常遠(yuǎn)程監(jiān)視跟蹤裝置，并接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，用騰訊微信公眾號(hào)作為信息推送平臺(tái)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，本系統(tǒng)使用方便，對(duì)于實(shí)時(shí)獲取變電站內(nèi)異常信息，實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行效果明顯，可有效提高事故響應(yīng)速度，因此極具推廣價(jià)值。

下一步，隨著電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、等五代移動(dòng)通信技術(shù)等的發(fā)展，該系統(tǒng)也將根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展不斷完善，變電站內(nèi)信息移動(dòng)交互會(huì)更便捷、更安全，未來電力物聯(lián)網(wǎng)專用通信網(wǎng)的建設(shè)，將使當(dāng)前系統(tǒng)具備更為嚴(yán)格的用戶身份識(shí)別、驗(yàn)證、鑒權(quán)制度，不同用戶按照等級(jí)提供相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更高的安全性和可靠性;同時(shí)也會(huì)更好的應(yīng)用在變電站工作人員身份識(shí)別、工作票、環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等范圍，提高變電站事故智能處理的響應(yīng)速度，為智能電網(wǎng)的建設(shè)添磚加瓦。

4 結(jié)論

本文闡述的變電站異常信息實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)解決了目前無人值守變電站廣泛存在的問題即變電站發(fā)生故障或異常時(shí)，運(yùn)維人員無法第一時(shí)間獲取變電站內(nèi)異常信息的問題。本系統(tǒng)在保證運(yùn)維人員第一時(shí)間獲取相關(guān)重要異常信息的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站小動(dòng)物入侵、SF6表計(jì)等異常信息進(jìn)行跟蹤報(bào)警。本系統(tǒng)還可以把相關(guān)信息第一時(shí)間轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員，提高多部門多專業(yè)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)響應(yīng)速度，降低了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)邏輯清晰、使用簡(jiǎn)單并且有較好的推廣價(jià)值。

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Substation Abnormal Information Real-time Acquisition System

LIAO Hua， RAN San-rong， LIN Peng， ZHAO Ai-fang， XIONG Xing-xing

（State Grid Zhejiang Electric Power Co.， Ltd.， Taizhou Electric Power Supply Company， Taizhou? Zhejiang? 318000）

Abstract：With the promotion of unattended substations， when the substation equipment is operating abnormally， the operation and maintenance personnel cannot obtain the alarm information of the equipment in the first time， and it is impossible to track the related information of the abnormal equipment in real time， which greatly delays the response speed of the electric power accident. The risk of safe operation of the grid is also increased. In order to reduce this risk， this paper relies on the Internet of Things and mobile communication technology to develop a real-time acquisition system for substation anomaly information based on WeChat platform. The on-site monitoring video can collect alarm information such as abnormal state of the device in real time， and the abnormal alarm information is pushed at a time by WeChat platform， thereby greatly improving the response speed of the power accident.

Key words：unattended substation; equipment operation abnormality; real-time tracking; the Internet of Things and mobile communication technology; substation abnormal information real-time acquisition system; power accident response speed