牵引变电所辅助监控系统设计与研究

牵引变电所辅助监控系统设计与研究

苏军伟

南京国电南自轨道交通工程有限公司 江苏 南京 210032

摘要：本文介绍了目前牵引变电所监控系统现状，构建了牵引变电所监控系统的总体方案，明确了各子系统的功能要求，并对牵引变电所辅助监控系统的主要功能进行了分析与研究。

关键字：牵引变电所；辅助监控系统；功能分析

1、引言

牵引变电所亭是牵引供电系统中的重要环节，为保障其安全运行，除配置综合自动化系统以外，还设置有安全监控系统、视频监控系统、设备监测系统等监控系统，目前这些系统大多独立运行，同时还采用无人值班有人值守的模式对这些系统进行巡视、检查。结合国铁集团牵引供电节支降耗、改革创新的要求，有必要将各个分散的监控子系统整合在一起，构建统一的牵引变电所辅助监控系统，从而实现真正意义上的无人值班无人值守模式，降低运检压力和运营成本。

2 系统构成

牵引变电所辅助监控系统包含视频监控及巡检、安全防范及门禁、环境监测、火灾报警、动力照明控制、设备在线监测等子系统。通过对各种辅助监控子系统的数据整合、优化及管理，从而实现牵引变电所一体化监控，保障其安全稳定运行。系统构成如图1所示。

图1辅助监控系统构成图

牵引变电所辅助监控系统系统采用分层架构，由间隔层和站控层组成，间隔层包括环境监测装置和辅助设备，站控层包括综合应用服务器、视频服务器、网络设备和站级终端等。系统平台通过标准接口，采集所内辅助设备信息，并将信息纳入辅助监控系统进行统一管理，实现信息共享与告警联动功能。

2.1 间隔层

2.1.1 视频监控及巡检子系统

视频监控及巡检子系统是牵引变电所辅助监控系统的最重要子系统，主要利用监控设备监视牵引变电所场区、所内控制室、高压室等主要设备、环境以及运行安全。主要监视对象为：牵引变压器、断路器等重要电气设备的外观状态；重要开关的分、合闸状态；变电所室外场景情况；变电所控制室场景；变电所出入口以及监视室外高压进线、变压器、馈线等易发热部位的温度等。

2.1.2安全防范及门禁子系统
安全防范及门禁子系统主要通过各种探测器、门禁控制器的综合应用，实现在入侵前的预警功能。主要对牵引变电所围墙、大门以及生产生活房屋门窗进行监视和入侵探测，防止非法闯入，以保障牵引变电所运行环境的安全。安全防范及门禁子系统主要由激光探测器、红外探测器，玻璃破碎探测器，门禁控制器，报警器等设备组成。

2.1.3环境监控子系统
环境监控子系统主要实时监测牵引变电所的运行环境。主要监视内容有：温度、湿度、风速、风向、大气压、降雨量、光照强度等环境信息；电缆井、电缆沟、电缆夹层的易积水区的水位；高压配电室及电缆夹层等SF6气体含量等。环境监控子系统主要由动力环境测控装置、温度传感器、湿度传感器、水浸传感器、SF6探测器等组成。

2.1.4火灾报警子系统

火灾报警子系统通过感温、感烟探测器等传感器装置，实施监测牵引变电所室内主要区域的火灾状态，在火灾发生时启动声光报警以及联动消防灭火设备。主要监视区域有：控制室、高压室、通信机械室等。火灾报警子系统主要包括火灾探测器、手动报警按钮、声光报警器、火灾报警控制器等。

2.1.5动力照明控制子系统

动力照明控制子系统通过动力环境测控装置对牵引变电所设备运行环境进行控制，以满足设备安全运行需要。主要控制对象有：风机、水泵、灯光、空调等。灯光控制可分区域实现控制功能，其他设备控制宜设置一对一控制。

2.1.6设备在线监测子系统

设备在线监测子系统主要是对牵引变电所重要设备进行实时监测，主要监测对象有：高压开关设备状态监测、变压器状态监测、高压电缆状态监测、接地网及回流状态监测等。

2.2 站控层

站控层主要实现数据处理、巡检、智能图像分析、传输、监视等功能，主要包括综合应用服务器、视频服务器、网络设备和站级终端等。

3系统功能

牵引变电所辅助监控系统主要实现对全所视频监视、环境信息监测、安全防范及门禁、火灾报警、动力照明控制、设备在线监测等功能的高度集成和一体化监控，支持采集接入、数据存储、告警处理、传输通信、联动和监控等功能；同时也应能与其他系统进行信息交互。

3.1 一体化监控功能

牵引变电所辅助监控系统能采集视频监控及巡检、安全防范及门禁子系统、火灾报警、环境监控、动力照明设备、设备在线监测等子系统信息，并将这些信息

在站级终端上进行一体化显示，并通过人机显示界面实现相关子系统参数配置，实现相应历史数据的存储和报警信息处理；实现画面修改和数据库维护等功能。

3.2 视频监控与智能图像识别功能

视频监控应具有视频显示、图像存储与回放、视频控制、视频巡检、图像识别、监测等功能。能实现对牵引变电所内设备全天候的远程监视。主要有以下功能：

（1）智能识别各类仪表、油位等信息，异常时报警；

（2）监视重要开关的分、合闸状态，并与综合自动化系统提供信号比对，异常时报警；

（3）对安全防范子系统上送的报警进行图像复核，相关报警信号产生时，应将摄像机对准报警发生地，并采集实时图像，进行智能识别，经图像复核实现智能报警；

（4）对巡检设备进行智能识别，设备外观是否有破损、有变形等情况。

3.3 联动控制功能

联动控制是让辅助监控系统独立的子系统之间具有相关联系，实现系统间的联动控制功能。辅助监控系统的联动联动主要内容包括：

（1）照明、风机、水泵、空调、门禁、摄像头等设备进行远方控制；

（2）入侵行为触发报警，相关摄像机自动凝视侵入目标并启动录像功能，启动声光报警器；

（3）发生火灾报警时，联动相关的视频监控系统摄像头，自动推出报警画面，系统联动闭锁空调、风机，防止火灾蔓延，同时与消防系统联动，启动灭火设备。

（4）水浸探测器报警时，自动启动水泵系统；

（5）SF6气体探测器报警时，自动启动风机系统；

（6）室内温湿度越限时，监控界面自动给出报警信息，并启动风机或空调进行调

（7）与综合自动化系统或SCADA系统进行联动。在操作开关设备或发生事故跳闸时应能联动周围的摄像机，自动将摄像机对准到相关设备，实现多角度视频信息的实时监控，通过智能图像识别实现信息复核，并对整个操作过程进行全程录像；

（8）照明控制系统与视频监视系统、火灾报警系统、安全防范系统等多个系统应实现联动，实现夜间和光线照度不够时提供足够的光线亮度。

4、结语

牵引变电所辅助监控系统构建了一个一体化监控平台，能够将各子系统数据进行分析、整合，并根据需求实现联动功能，提高牵引变电所运营管理水平，实现牵引变电所智能化和无人化要求，降低运营成本。

[1]安英霞. 牵引变电所综合辅助监控系统技术研究. 电气化铁道, 2018, 第3期.

[2]张睿.牵引变电所辅助监控系统的设计与实现.基层建设,2018,第5期.