淺析烏海500KV 變電站技防與運(yùn)維一體化技術(shù)

楊希斌 張彥斌 王欣 王蒙生

摘要：結(jié)合烏海地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)于 500kv 變電站一體化技防與運(yùn)維平臺(tái)的設(shè)計(jì)及構(gòu)架進(jìn)行了分析。由于智能變電站內(nèi)的子系統(tǒng)眾多，環(huán)境情況復(fù)雜，信息的數(shù)據(jù)量大。構(gòu)建信息一體化平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)有效整合、保障電網(wǎng)信息一致性的關(guān)鍵。信息一體化平臺(tái)建立站內(nèi)全景數(shù)據(jù)后，可供系統(tǒng)層各高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。根據(jù)烏海地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展情況，及烏海地區(qū) 500KV 變電站運(yùn)技防與運(yùn)維一體化的設(shè)計(jì)及原則，提出了變電站主站的架構(gòu)，分析了技防與運(yùn)維一體化平臺(tái)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段正處于智能電網(wǎng)的全面建設(shè)階段，一批新建智能變電站已建成投運(yùn)，同時(shí)大批已建變電站面臨智能化改造升級(jí)。

關(guān)鍵詞： 技防與運(yùn)維一體化; ?變電站; ?智能電網(wǎng)

1 緒論

隨著烏海地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展，變電站數(shù)量的迅速增加與運(yùn)行值班人員短缺的矛盾已經(jīng)日益突出，只能依靠技術(shù)手段才能快速而高效地解決這一矛盾。集控主站系統(tǒng)選用北京國(guó)際系統(tǒng)控制公司開(kāi)發(fā)的 APCS3000 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)選用UNIX 系統(tǒng)為支撐平臺(tái)，以 ALPHA 服務(wù)器作為硬件平臺(tái)，同時(shí)該系統(tǒng)可移植到WINDOWS 平臺(tái)的微機(jī)上，具有完備的變電站監(jiān)控功能。

2 變電站技防與運(yùn)維一體化的分析與設(shè)計(jì)

本站 500KV 技防與運(yùn)維一體化平臺(tái)主要是由三大基礎(chǔ)軟件（DB、OD、MIDDLE WARE），六大核心模塊（管理服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、通訊服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)器服務(wù)器、客戶端）構(gòu)成。它的主要業(yè)務(wù)就是環(huán)境監(jiān)測(cè)、音視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、安防和消防系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)及一卡通系統(tǒng)。其主要的核心設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和門禁控制器，第三方設(shè)備主要就是視頻服務(wù)器和消防主機(jī)。其構(gòu)成還包括溫濕度、煙霧、水浸、攝像機(jī)、RFID 等各種傳感器及其配件。

對(duì)于整個(gè)變電站站端設(shè)備的管理和數(shù)據(jù)調(diào)用只通過(guò)一體化綜合主機(jī)

（MVU）來(lái)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，技防與運(yùn)維中心和變電站的一體化綜合主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，一體化的監(jiān)控主機(jī)可以將變電站的安防系統(tǒng)、視頻圖像、紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)、變電站的物理區(qū)域數(shù)據(jù)、一次設(shè)備和二次設(shè)備的布置數(shù)據(jù)等內(nèi)容整合成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)的上傳監(jiān)控中心（地區(qū)中心主站），并且接受監(jiān)控中心的各種指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。本系統(tǒng)變電站站端安裝 500KV 一體化監(jiān)控主機(jī)（MVU，并安裝配套的管理模塊，按照數(shù)據(jù)接口規(guī)范預(yù)留接入地區(qū)中心主站為接口），在監(jiān)控上實(shí)現(xiàn)上述功能。

3 主站的架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主站的設(shè)計(jì)

500KV 變電站一體化技防與運(yùn)維平臺(tái)主站（主站系統(tǒng)）是變電站一體化技防與運(yùn)維的核心，它是實(shí)現(xiàn)變電站一體化技防與運(yùn)維的核心，它是實(shí)現(xiàn)一體化技防與運(yùn)維監(jiān)控功能的人機(jī)接口、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于處理、具體的應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。監(jiān)控主機(jī)（MVU）對(duì) 500KV 變電站端的所有設(shè)備進(jìn)行集中的管理，采用關(guān)聯(lián)性顯示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的全方位綜合監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì) 500KV 變電站的進(jìn)站和作業(yè)人員的安全識(shí)別、智能分析、實(shí)時(shí)監(jiān)控和安全規(guī)范智能報(bào)警。對(duì)于多系統(tǒng)的集中管理的方案，比較常見(jiàn)的主要有三種，如下表所示：

一方案和二方案相結(jié)合的方式，同時(shí)利用二方案開(kāi)發(fā)小軟件， 建立集中的數(shù)據(jù)服務(wù)器，這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)融合。但是該方案在系統(tǒng)的反應(yīng)速度與功能的調(diào)整方面都有很大的局限性。對(duì)于三方案，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理保證其運(yùn)行的效率，其次考慮多冗余保證系統(tǒng)的安全。系統(tǒng)的架構(gòu)，主要由四臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成：接口服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、web 服務(wù)器。

所有的數(shù)據(jù)都統(tǒng)一接入到數(shù)據(jù)服務(wù)器，再由一個(gè) web 服務(wù)器進(jìn)行管理分發(fā)，通過(guò) web 服務(wù)器統(tǒng)一與終端進(jìn)行交互。在一般的情況下，工作人員直接接觸到的是一體化技防與運(yùn)維平臺(tái)的終端系統(tǒng)，包括固定辦公和移動(dòng)辦公兩部分。

4 技防與運(yùn)維一體化平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件架構(gòu)

（1） 服務(wù)器

在系統(tǒng)規(guī)模較小且服務(wù)器性能滿足需要時(shí)可以將支撐平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)控， 在線分析等應(yīng)用服務(wù)器予以分組合并。各類服務(wù)器宜盡量統(tǒng)一到少數(shù)幾種配置型式，以便于系統(tǒng)部署和維護(hù)。服務(wù)器應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)的多 CPU 系統(tǒng)、高帶寬系統(tǒng)總線和 I/O 總線;具有高速運(yùn)算能力和 I/O 吞吐能力;具備集群技術(shù)和系統(tǒng)容錯(cuò)能力。

（2） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括交換機(jī)、防火墻、網(wǎng)絡(luò)連接線纜等。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)端口數(shù)量除滿足需求外， 還必須留有備用，所有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須具備網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴抑制功能，所有交換機(jī)內(nèi)置硬件防火墻。

（3） 移動(dòng)終端設(shè)備

移動(dòng)終端設(shè)備包括手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備。移動(dòng)設(shè)備的選型需滿足南網(wǎng)和試點(diǎn)單位對(duì)移動(dòng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化要求，設(shè)備防護(hù)等級(jí)和安全等級(jí)滿足相關(guān)規(guī)范。

4.2 數(shù)據(jù)訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)

本節(jié)研究了基于 web 的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，確定了 My SQL 作為數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于數(shù)據(jù)訪問(wèn)具有透明性，即數(shù)據(jù)訪問(wèn)關(guān)鍵要掌握交互的內(nèi)容，所以本節(jié)研究了數(shù)據(jù)交互的基本協(xié)議，然后確定了交互的數(shù)據(jù)內(nèi)容和格式，最終實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)的基本環(huán)節(jié)包括客戶端和服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，服務(wù)端負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，并對(duì)客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。目前市面上常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)有My SQL、SQLServer、Oracle等，這些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)很多已經(jīng)在市場(chǎng)上存在超過(guò)十年，充分證明了其對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的能力。本研究從費(fèi)用最低的角度考慮，一開(kāi)始選擇了開(kāi)源的 MySQL，不同于 Oracle ?這樣的收費(fèi)軟件，MySQL 的社區(qū)版本是完全免費(fèi)的。當(dāng)然 MySQL不是唯一的開(kāi)源軟件，但在所有開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中他的技術(shù)支持是最強(qiáng)的。

5 總結(jié)

本文對(duì)烏海電網(wǎng)調(diào)控一體化系統(tǒng)變電站技防與運(yùn)維模式的轉(zhuǎn)變和優(yōu)化進(jìn)行了探索性分析和方案設(shè)計(jì)，通過(guò)變電站的合理高效技防與運(yùn)維，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 周鄴飛，徐石明.智能變電站數(shù)據(jù)中心初探[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（18）：57-61

[2] 胡雄文 黃義超 基于500kV變電站復(fù)雜技術(shù)環(huán)境的全站技防系統(tǒng)與一體化運(yùn)維管理平臺(tái) 厚創(chuàng)科技 2019