智慧变电站监控系统智能联动技术浅析

智慧变电站监控系统智能联动技术浅析

谢菊梅 谷聚辉

国网新疆电力有限公司昌吉供电公司 新疆 昌吉 831100

摘要：随着绿色低碳能源技术革命的深入推进，对电力系统的建设提出了更高要求，在传统功能基础上需进一步扩展和丰富。设备状态评估是变电站运维的关键一环，研究采用先进传感技术对变电站设备状态参量、消防、环境、动力等进行全面采集，如利用超声波带电检测等在线监测装置实现对主设备状态的多维度评估。本文基于智慧变电站监控系统智能联动技术浅析展开论述。

关键词：智慧变电站；监控系统；智能联动技术浅析

引言

随着电网的不断发展，逐渐产生了一些严重的问题，变电站作为电网中的重要一环，其安全与否影响电网的整体运行情况。变电站主要工作包括正常操作、状态检测、事故判断和处理，但变电站是高强度高辐射场所，工作人员长期工作在此环境下，影响身体健康。而智能监控系统可以远距离对变电站的电气设备及运行状态进行监控，保证工作人员的身体健康。但目前变电站使用的监控系统，仅具有远程监控能力，还需要人工来分析和解决问题。

1系统的总体设计构架

变电站是实现高压变电的重要设备，在进行输电和配电控制中，需要对变电站进行智能视频监控，以提高变电站智能运维管理水平。采用嵌入式的控制技术可以提高变电站智能视频监控系统的优化水平，其相关的设计方法研究在输电配电和电网优化设计中具有重要意义。为了实现变电站智能视频监控系统设计，首先分析变电站集成智能监测系统结构模型，并结合嵌入式交叉编译方法进行系统的软件开发[2]。采用监控组态软件设计技术，进行变电站智能视频监控系统的程序开发控制。建立变电站智能视频监控系统的嵌入式控制模块，通过功能模块化分析和集成视频信息处理方法，进行变电站智能视频监控系统的集成设计，变电站智能视频监控系统建立在嵌入式的控制平台上，采用嵌入式的B/S构架方法，进行变电站智能视频监控系统的程序控制，提高变电站智能视频监控系统的智能控制和集成信息处理能力。系统主要功能模块有视频信息采集模块、监控组态软件模块、交叉编译模块、程序控制模块、远程信息传输模块、人机交互模块等。根据变电站智能视频监控系统的总体结构分析，监控组态软件进行底层控制，视频信息采集器进行变电站智能视频监控的视频信息采样，在Buffer中执行交叉编译控制，在Cache组件中进行变电站智能视频监控的缓存控制，提高变电站智能视频监控的过程控制能力。

2视频采集卡设计

可视化管理可以实现管理的可视化、透明化。采用传感器远程监控变电站，通过智能移动终端实时监控变电站，并通过更具体的图像信息来表达实时监控情况，使工作人员直观了解变电站的运行状态。为此，实现基于智能可视化管理的变电站智能监控系统设计。采集数据是监控系统最重要的工作，在变电站的周界、重要设备、开关处安装高清摄像头，由远程控制中心下达指令，通过视频监控准确地显示出现异常情况的位置和图像，并传送至可视化模块。其异常情况的捕捉主要通过视频采集卡实现，视频采集卡将采集的模拟视频信号、电平信号实时转换为数字信号，并且进行压缩编码，将视频信号转换为MPEG格式保存在数据库中。视频采集卡为24位，采集速度每秒30帧，分辨率640×480，能实时动态地采集视频信号，具有性能稳定、图像清晰的优点。采用PCI总线技术，在计算机中同时安装4张视频采集卡，每张均可采集4个方向的数据，以扩大系统监控的范围。

3智慧变电站内智能联动的技术实现方式

智慧变电站内智能联动总体可分为主设备监控系统与辅控子系统/视频监控系统联动、辅控子系统间及其辅控子系统/视频监控系统间联动两大类。某智慧变电站内各类智能联动实现所对应的信息流。需要指出的是，在智慧变电站智能联动控制策略设计中，需考虑电力系统网络安全分区的特殊要求，防止出现部分联动所需信息无法获取的情况。受网络安全分区的限制，主设备监控与辅控子系统/视频监控系统联动仅考虑信息的单向流动。主设备监控系统通过防火墙与辅助设备监控系统通信，采用DL/T634.5104—2009协议或UDP协议。主设备监控系统发给辅助设备监控系统信息内容主要包括一次设备的遥控预置、变位信号、非电量告警信号、单体一次设备融合后的总告警信号和保护动作跳闸信号等。布置在安全Ⅱ区的辅控子系统之间的联动可以直接进行信息交互，联动功能设计更为方便，但辅控子系统与视频监控系统之间的联动仍然只能进行单向的信息传输。在智能联动执行过程中，辅助设备监控主机通过正向隔离装置与视频监控主机单向通信，采用UDP协议。辅助设备监控主机发给视频监控主机的联动信息包括一次设备的遥控预置、变位、非电量告警信号、保护动作跳闸信号等主设备信息，和灯光设备的遥控开启命令、消防设备的遥信变位信号、氧气在线监测的遥测告警信号、辅助设备融合后的总告警信号等辅助设备信息两个部分内容。

4监控信息自动验收装置

变电站监控信息自动验收装置作为自动验收系统核心部分，其设计采用面向服务的体系架构(Serviceorientedarchitecture，SOA)。软件功能模块化设计，具备HMI人机交互界面，根据用户需求灵活配置到系统不同节点，构建面向应用、安全可靠、资源共享、易于扩展的支持系统。装置应用Linux操作系统，开发语言采用跨平台开发包Qt，数据库采用实时数据库和SQLITE数据库。整个软件架构以实时数据库以及SQLITE数据库为核心，应用软件功能模块化分为SCL文件解析模块、xlsx处理模块、MMS通信模块、IEC104通信模块、全景扫描模块、报告管理模块等。实时数据库主要存储SCD文件解析后的数据，是模块数据交互的基础；SQLITE数据库具有使用方便、数据处理速度快，轻量级等优势，主要负责中间数据的临时存储、配置信息存储、报告存储。考虑到自动验收装置需要同时仿真多个IED，为了程序的稳定性，对每一个通信模块采用独立的进程设计，每一个进程都与数据库进行交互，MMS通信模块支持多实例方式与监控后台与远动装置同时通信，支持遥信、遥测数据的突变、周期、总召、品质变化数据上送服务，支持报告实例号监视及报告ID编辑。IEC104通信模块用于与调度主站通信，实现主站前置配置信息静态校核、监控信息自动验证及监控画面动态验证等功能。遥信全景扫描模块用于扫描远动装置所收到的MMS信息与转发的IEC104信息之间的转发关系，对应关系的查找以SOE时间为基准，基于发送的MMS报文，转发的IEC104报文同一个信号将拥有同样的SOE时间。

结束语

随着电力技术的发展，调度监控系统需要在智能变电站中采集大量的设备运行状态信息，包括一次设备状态数据、二次设备状态数据和辅助设备数据，导致信息接入验收的工作量非常大。在工程调试阶段，由于技术手段和调试工具的缺失，远动信息对点工作主要依赖人工在主站端与厂站端之间通过实时通信方式进行。同时，目前远动对点工作需要在站内其他调试工作基本完成后开展，往往安排在工程调试末期，调试周期十分紧张，调试人员极易出现遗漏的情况。因此，如何根据智能变电站的技术特点以及工程调试过程中遇到的技术、管理上的缺陷，研究出一套切实可行的信号验收系统，提高信号验收工作的效率，对加快智能变电站的建设具有重要意义。

参考文献

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[4]苏小青,黄继君,许榕.变电站监控信息数据自动生成平台的开发与应用[C].江西省电机工程学会.2019年江西省电机工程学会年会论文集.江西省电机工程学会:江西省电机工程学会,2019:337-338.

[5]王晓卉,王慧楠.智能变电站监控信息管理模式改进的探究[J].数字通信世界,2019(11):260-261.