變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)研究與設(shè)計

王甲甲 吳超 李可

摘? 要：文章結(jié)合電力通信網(wǎng)建設(shè)運行現(xiàn)狀，充分分析了當(dāng)前電力通信網(wǎng)運維管理存在的問題，在此基礎(chǔ)上針對變電站的運維管理，研究設(shè)計了變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效提升電力通信網(wǎng)運維管理的效率和效果，為電力通信網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供有力保障。

關(guān)鍵詞：電力通信;變電站;監(jiān)控;預(yù)警

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0082-02

Abstract： Combined with the construction and operation status of power communication network， this paper fully analyzes the problems existing in the operation and maintenance management of the current power communication network. On this basis， aiming at the operation and maintenance management of the substation， the comprehensive monitoring and early warning system of the substation is researched and designed. The application of the system can effectively improve the efficiency and effect of the operation and maintenance management of the power communication network， thus providing a strong guarantee for the stable operation of the power communication network obstacles.

Keywords： electric power communication; transformer substation; monitor; early warning

1 背景

電力通信網(wǎng)是公司堅強智能電網(wǎng)建設(shè)和“三集五大”體系結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)支撐平臺。目前，國家電網(wǎng)公司（以下簡稱“公司”）骨干通信網(wǎng)絡(luò)已建成了以光纖通信為主，微波、載波為輔，衛(wèi)星通信作為那就多種傳輸技術(shù)并存，覆蓋總部-省公司-市-縣等通信節(jié)點的實體網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備的多元化和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，使得網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度不斷上升，同時對電力通信網(wǎng)運維管理的要求也在不斷提高。

一方面，各種類型的業(yè)務(wù)與電力生產(chǎn)，經(jīng)營和管理的相關(guān)度提升，使得業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的實時性，安全性和帶寬要求更高;而傳統(tǒng)的事后搶修模式不可避免的會影響到一些通信業(yè)務(wù)，這就給電力通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成了一定的威脅。另一方面，通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)故障具有種類多、變化快、涉及的網(wǎng)元多、顯著的時間、空間突發(fā)性等特點。而省市縣三級設(shè)備專責(zé)由于人員編制少，一人多崗的現(xiàn)象十分突出。在非工作日不在崗期間，接到值班人員告知的設(shè)備告警時，由于缺乏有效信息化手段和途徑，無法及時實現(xiàn)各種問題的及時分析、診斷、定位。因此導(dǎo)致故障不能被及時有效排除并影響了業(yè)務(wù)長期穩(wěn)定運行。

本文針對電力通信網(wǎng)運維管理面臨的新需求與挑戰(zhàn)，以變電站運維智能化為目標(biāo)，從理論研究出發(fā)，攻克適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的關(guān)鍵技術(shù)，研究設(shè)計變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)。

2 變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)功能設(shè)計

本系統(tǒng)主要針對業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（包括消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)）和機房設(shè)備（主要包括主機設(shè)備、交換機設(shè)備、機房動力環(huán)境設(shè)備、溫濕度、智能機柜、UPS設(shè)備）進(jìn)行全面管理，監(jiān)視各類子系統(tǒng)的運行情況、監(jiān)視機房設(shè)備的狀態(tài)及參數(shù)。更為重要的是融合了管理措施及監(jiān)視控制，可以進(jìn)行指標(biāo)分析和告警聯(lián)動。

2.1 子系統(tǒng)監(jiān)控功能

（1）消防系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取消防系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與消防主機的通信。接入的數(shù)據(jù)包含：消防點位位置、消防點位告警信息和通道通斷狀態(tài)。消防終端設(shè)備安裝于每一個站點，系統(tǒng)可以監(jiān)測每一站點的消防告警情況，并能實時探測到具體點位的告警信息。

（2）安防系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取安防系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)。接入的數(shù)據(jù)包含：撤防狀態(tài)、欠壓狀態(tài)、被撬狀態(tài)、安防點位告警信息、通道通斷狀態(tài)。安防終端為入侵探測器，安裝于變電站周邊，系統(tǒng)可以監(jiān)測變電站周邊的闖入情況，當(dāng)有非法入侵時，可以實時發(fā)出入侵告警，并且定位到具體入侵位置。

（3）視頻系統(tǒng)。當(dāng)用戶觸發(fā)視頻查看功能時，視頻服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取視頻影像數(shù)據(jù)。監(jiān)測的畫面包括：攝像頭的實時畫面和視頻錄像機中的歷史畫面。變電站區(qū)域均裝有攝像頭，每一個位置都可以查看到視頻影像。系統(tǒng)可以接入這些位置的攝像頭和視頻錄像機，查看每一個位置的視頻信息。

2.2 機房設(shè)備監(jiān)控功能

（1）主機設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取服務(wù)器操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。

（2）交換機設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取交換機的數(shù)據(jù)。

（3）溫濕度、空調(diào)漏水。機房動力環(huán)境自有一套溫濕度、空調(diào)漏水監(jiān)控子系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取到子系統(tǒng)的溫濕度、空調(diào)漏水?dāng)?shù)據(jù)。

（4）智能機柜。通過解析智能機柜的軟件接口獲取智能機柜的環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)。

（5）UPS設(shè)備。通過在現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)采集器，采集UPS的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集器接入內(nèi)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸至后臺服務(wù)器。

2.3 業(yè)務(wù)線監(jiān)控功能

公司日常運行依賴各個業(yè)務(wù)，監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)，獲取業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行信息，對于維護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運行、預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)故障情況、保證公司正常運作具有很大幫助。

業(yè)務(wù)線監(jiān)控是通過監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)所在線路上的所有種類的設(shè)備，來監(jiān)督業(yè)務(wù)線的優(yōu)良情況，為評價業(yè)務(wù)線的健康程度提供依據(jù)。

3 變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)軟件分為公共服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層、底層服務(wù)層、協(xié)議接入層四個層次，其中：

公共服務(wù)層：包含一些后臺告警模塊、外部接口模塊和管理員管理模塊內(nèi)容。

應(yīng)用服務(wù)層：是系統(tǒng)功能的實現(xiàn)層，完成監(jiān)控管理的所有業(yè)務(wù)邏輯，并且面向用戶進(jìn)行信息呈現(xiàn)。本系統(tǒng)采用B/S模式呈現(xiàn)用戶界面，用戶端無需安裝任何專門的客戶端軟件，只需要在瀏覽器上即可使用全部功能。

底層服務(wù)層：完成采集數(shù)據(jù)、運算以及存儲功能，并且提供組態(tài)畫面供系統(tǒng)設(shè)計員設(shè)計界面。

協(xié)議接入層：根據(jù)實際情況，以靈活的方式接入各種被管設(shè)備的實時狀態(tài)與參數(shù)。

系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示：

4 變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)的特點

（1）跨平臺。本系統(tǒng)軟件采用先進(jìn)的跨平臺技術(shù)J2EE為開發(fā)平臺，服務(wù)端可以穩(wěn)定運行在Unix/Linux/Windows等各種操作系統(tǒng)平臺下，用戶可以根據(jù)需要靈活選擇。

（2）B/S架構(gòu)。本系統(tǒng)軟件采用B/S模式開發(fā)，用戶只需要有瀏覽器即可完成全部操作，無需安裝專門的客戶端軟件。

（3）耦合設(shè)計。系統(tǒng)采用模塊化松耦合設(shè)計方式，系統(tǒng)至少包含應(yīng)用服務(wù)模塊（主程序服務(wù)）、采集服務(wù)（采集接入服務(wù)）、流媒體服務(wù)及web服務(wù)，各服務(wù)模塊可部署在不同的物理服務(wù)器上。

（4）采集服務(wù)模塊、流媒體服務(wù)模塊均采用分布式架構(gòu)，可根據(jù)采集數(shù)據(jù)的增加進(jìn)行橫向擴展，支持Scare-out擴展方式。

（5）實時性。實時數(shù)據(jù)采用push模式，提高系統(tǒng)實時性。

（6）Flash動畫效果。本系統(tǒng)軟件以Flash動畫形式實現(xiàn)用戶界面，能以Flash動畫的形式形象地表現(xiàn)被監(jiān)控對象的實時狀態(tài)和參數(shù)。

（7）組態(tài)功能。本系統(tǒng)軟件具有畫面組態(tài)功能，并且提供形象、豐富的動畫元件和圖元，用戶可以通過簡單的鼠標(biāo)點拖動作和參數(shù)設(shè)定自由組合監(jiān)控畫面。

（8）自動模板。對同一類型的設(shè)備可建立統(tǒng)一的設(shè)備模板，新增設(shè)備時可以直接套用此模板，生成相應(yīng)的資源配置信息，提高資源錄入效率;同樣，對同一類型的設(shè)備可建立統(tǒng)一的畫面模板，新增設(shè)備時可以直接套用此模板直接生成監(jiān)管畫面。

（9）歷史回放。系統(tǒng)能將歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，并能夠從任意時刻開始回放選定的歷史監(jiān)控畫面，回放時應(yīng)具有自動播放、暫停、快進(jìn)等功能，并且支持視頻系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)間的聯(lián)動。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合電力通信網(wǎng)建設(shè)運行現(xiàn)狀，充分分析了當(dāng)前電力通信網(wǎng)運維管理存在的問題，在此基礎(chǔ)上針對變電站的運維管理，研究設(shè)計了變電站綜合監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)和機房設(shè)備進(jìn)行全面管理，并具有跨平臺、耦合設(shè)計、實時性、Flash動畫效果、歷史回放等優(yōu)良特性，該系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大提升電力通信網(wǎng)運維管理的效率和效果，為電力通信網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王晴.電力企業(yè)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理平臺的研究與設(shè)計[D].長春：吉林大學(xué)，2016：1-66.

[2]高發(fā)琪，陳永生.城軌交通運行圖自動編制及優(yōu)化系統(tǒng)的研究[J].微型機與應(yīng)用，2012，15：3-5.

[3]買哈鋪熱提·外力，趙夢原，艾斯卡爾·艾木都拉.基于關(guān)鍵詞的維吾爾單文檔自動文摘技術(shù)研究[J].計算機工程與應(yīng)用，2015，51（16）：130-135.