浅谈智能变电站辅助控制系统设计

浅谈智能变电站辅助控制系统设计

吕楠周颖昱

（国网冀北电力有限公司廊坊供电公司河北省廊坊市065000）

摘要：为了实现变电站各类辅助设备的全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理，在智能变电站中需要将视频监控子系统、消防子系统、门禁子系统、环境监测子系统、安全警卫子系统、灯光智能控制子系统等整合成一套完整的系统—智能辅助控制系统。本文以廊坊地区某110千伏变电站智能辅助控制系统的设计为例，分析该系统各个环节的设计细节及注意事项。本文结合廊坊地区智能变电站辅助控制系统的设计过程，分析了辅助控制系统设计的深度及工作的难点，为今后的相关设计提供参考。

关键词：智能变电站；辅助控制系统；设计

1前言

智能电网是以信息技术为基础，对实际电网的物理设备（包括一次设备、二次保护自动装置和采集、监视、控制及其它自动化设备）的静态模型参数和动态运行数据进行全面的数字化采集、监视、分析和控制，实现电网规划、勘测、设计、管理、运行、维护等各个环节的全程信息化，进而实现电网在控制中心的可视化与智能化调度。为了实现变电站各类辅助设备的全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理[1]，在智能变电站中将视频监控子系统、消防子系统、门禁子系统、环境监测子系统、安全警卫子系统、灯光智能控制子系统等整合成一套完整的系统—智能辅助控制系统。辅助系统综合监控平台（虚线框内）各子系统连接、和其他系统的连接见图1所示。

图1辅助控制系统网络拓扑图

2辅助控制系统主要功能介绍

智能变电站辅助系统综合监控平台主要考虑对全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境进行全天候的状态监视，以满足电力系统安全生产所需的监视设备关键部位的要求，同时，该平台应满足智能变电站安全警卫的要求。

辅助系统综合监控平台以网络通信（DL/T860协议）为核心，完成站端视频、环境数据、安全警卫信息、人员出入信息、火灾报警信息的采集和监控，并将以上信息远传到监控中心或调度中心。

在视频监控子系统中应采用智能视频分析技术，从而完成对现场特定监视对象的状态分析，并可以把分析的结果（标准信息、图片或视频图像）上送到统一信息平台；通过划定警戒区域，配合安防装置，完成对各种非法入侵和越界行为的警戒和告警。

通过和其他辅助子系统的通讯，应能实现用户自定义的设备联动，包括现场设备操作联动，火灾消防、门禁、SF6监测、环境监测、报警等相关设备联动。并可以根据智能变电站现场需求，完成自动的闭环控制和告警，如自动启动/关闭空调、自动启动/关闭风机、自动启动/关闭排水系统等。

3辅助控制系统的设计

本文以廊坊地区某110千伏变电站智能辅助控制系统的设计为例，分析该系统各个环节的设计细节及注意事项。

本次设计通过辅助控制系统实现对变电站视频、环境、安防、消防等辅助系统信息数据的综合采集，根据变电站运行维护实际需求，实现对变电站辅助系统的实时自动控制、智能调节、在线分析、协同互动等高级功能，并可替代传统人工巡检方式，通过视频图像远程展现一次设备运行情况、运行环境状况。变电站智能辅助管理系统的投入运行，可极大的减少人员投入，优化人力资源配置，提高人员的工作效率。该变电站智能辅助控制系统拓扑图如图2所示。

图2某变电站智能辅助控制系统拓扑图

3．1照明子系统的设计

3．1．1室内照明系统

室内照明系统根据站内实际使用要求分为若干区域（如：主控室、10kV开关室、一楼走廊及门厅等区域），各个区域的照明总控电源开关集中于一楼或二楼墙壁配电箱内。本控制系统将通过环境信息处理单元发出指令，通过中间继器、接触器对各个区域的总控开关（各个区域的总控开关日常处于断开状态。如遇特殊情况可手动相应开关置于闭合状态，事件处理完毕要将开关还原到日常断开状态。）进行短接通电控制，从而实现对室内各个照明系统的控制。

3．1．2室外照明系统

室外照明系统亦可分为若干区域，各区域总控电源开关置于集中控制配电箱内，在此照明系统中增加多功能光控开关，光控开关的输入、输出端与照明系统各区域总控电源开关输入、输出端并接。照明系统各区域总控电源开关日常处于断开状态，当光照度低至无法看清实物时，多功能光控开关的输入、输出将被导通，给室外各区域照明系统提供电源。

3．2温湿度监测子系统的设计

温湿度监测系统将在主控室等主要区域内均匀分布安装温湿度探测器，探测信息将以5-20mA电流信息方式传输至环境信息处理器，再由该处理器将信息通过通信智能接口设备传输至站端智能辅助系统服务器进行监测。

3．3出入口及周界报警系统的设计

3．3．1双鉴探测

在室内各主要门上方安装双鉴探测器，以微波和红外方式同时探测该门区域内的移动和发热物体，如探测到将以开光量形式将报警信号传输至环境信息处理器，再由该处理器将信息通过通信智能接口设备传输至站端智能辅助系统服务器进行监测。同时发出指令，使环境信息处理器开关量输出端使能，驱动声光报警器报警工作。同时联动该区域摄像机进行视频监视。

3．3．2红外对射探测器

为了完善围墙上电子围栏系统，将在站大门两端安装一对红外对射探测器（门两端分别安装一台发射机和一台接收机），以红外激光束拦截大门上方空间，如遇遮挡将发出开关量报警信号，信号及报警处理同双鉴探测器。

3．3．3电子围栏

电子围栏系统使用一台双防区高压脉冲发生器，两个防区的探测端使用两回路交叉，四线制围栏，间距以人，猫等不能通过或通过触碰围栏线为准。各个防区围栏线断路、接地、相邻短路脉冲主机都会发出开关量报警信号，信号及报警处理同双鉴探测器。电子围栏系统图如图3所示。

图3高压脉冲电子围栏系统结构图

3．4门禁子系统的设计

该门禁子系统由站内提供不间断电源，使该门禁系统始终可以正常工作，以防断电开门现象出现；可灵活设置多个时间组、门状态、节假日时间和不同用户的各种权限，各种时间可精确到分（远程通过软件设置某编号磁卡可用，并可设置使用时间，超出此时间范围此卡将失效。）。

任何开门动作都将联动摄像机进行视频监视；同时具有多种开门方式：卡、密码、卡+密码、卡或密码、多卡和多卡+密码等方式；门禁控制器采用当今尖端32位ARM技术，自主研发高速算法，刷卡开门时间少于0.1秒。特殊功能具有APB（防重入方式），支持双向APB与区域APB，可限制人员按规定路线行走。同时具有多个门的门点互锁功能，可实现任何时候仅能打开一个门，防止非法人员跟随进入。

3．5消防子系统的设计

将消防子系统与智能辅助控制系统相联，在辅助控制系统主机上显示消防系统的详细信息，包括：火灾报警部位、设备安装位置、设备运行状态、故障报警信号、有关消防设施的动作状态返回信号等，并能够实时打印输出各种有关数据报告。火灾时，图形计算机应自动

弹出相应报警区域的平面图，并发出声光报警，报警信息存储于数据库中，成为历史记录，便于以后查看。系统亦可与视频监控系统联动，视频监控系统自动对发生警情区域进行监测。相关联动由辅助控制系统软件实现。

3．6遥视子系统的设计

针对现场实际情况布置相应功能摄像机。对于空间较大区域应配置可旋转云台和可变倍、变焦摄像机，并且具备预置位功能，可设置报警联动功能（摄像机经过设定时间后可自动返回守望位，即正常监视位置）。对于小空间区域可设置定焦摄像机。视频软件可设置报警弹出画面功能。本站内共安装13套动点摄像机、1套定点摄像机，具体布局依照变电站实际情况而定。摄像机安装布点要完全符合安全规范，保证安全距离。

3．7恒温恒湿系统的设计

站内恒温恒湿系统为独立系统，单独运行（包括空调压缩机、温湿度探测器、排风机、百叶窗等），此系统各个环节均由空调控制器进行检测、控制。辅助控制系统厂家需与恒温恒湿系统空调厂家配合联调，使辅助控制系统可远程对站内恒温恒湿系统进行实时检测、干预、历史数据导出等操作。通信由空调系统厂家开放通信协议，辅助控制系统厂家进行接口兼容性开发。

4结论

本文结合廊坊地区智能变电站辅助控制系统的设计过程，分析了辅助控制系统设计的深度及工作的难点，为今后的相关设计提供参考，并得出以下几点结论：

（2）智能辅助控制系统设计对于设计人员来说，必须清楚地了解掌握各系统间的通信及控制流程，从设计上实现各子系统之间的物理连接，通过系统联调保证相关设备之间的正确联动。

（3）由于国家消防管理规定，消防子系统通常与辅助控制系统不是同一厂家，而两个系统之间又需要通信，这需要设计人员及时与相关厂家沟通，要求消防厂家提供技术协议，并预留通信接口。如果条件允许，可以预约厂家去现场查看情况，一起讨论后制定方案，这样就可以做出切实可行的方案。

参考文献：

[1]钟连宏.智能变电站技术与应用.中国电力出版社.2010.12.183-185