变电站智能化安防统一平台的设计

摘要：目前，无人值班模式的变电站很多处于人烟稀少的地方，运维人员每周只安排一至两次时间对变电设备进行巡视和维护工作。经过对无人值班变电站辅助系统的多年建设，各地区供电公司或检修分公司分别在不同的变电站或公司内部区域现场建立了各自的单元安全设施。

关键词：供电；变电站；设备；

中图分类号：U223文献标识码： A 文章编号：

前言

随着国民经济的发展和电力供给消费的日益增加，变电站数量增长迅速。电力行业为了顺应减员增效的改革潮流，变电站无人值班模式在各地推广。目前，计算机和通讯技术的发展，使得凡具有“四遥”功能（即遥测、遥信、遥控、遥调）的变电站就已经具备了无人值班运行的条件。

选题背景及其意义

然而，近年来电力设施遭人为破坏及偷盗情况频频出现，电力管理部门对变电站安全防范的需求极为迫切，因为人民的生活、生产与电力行业息息相关，一旦电力设施遭破坏，就会造成大范围停电，后果不堪设想。因此，运用最新的计算机技术、网络通信技术、无线传输技术，建立完善的、智能的变电站辅助系统，实现变电站各辅助设备数据整合、二次共享利用，集中管理，对变电站人员进出、各区域环境、温度、设备状态、火灾、水灾、电缆温度、高压开关温度、周界等进行实时在线全方位监控，并有效降低各种运行成本，是无人值班变电站智能化管理必然的趋势。

国内外研究动态

为保障变电站设备的正常运行，存在着多套保障系统，这些保障系统被统称为变电站辅助系统。辅助系统的存在大大提高了变电站设备的运行安全性，已经成为了变电站内不可或缺的内容。

国内供电企业、设计院、电力设备厂家对于变电站辅助系统和设备的设计及应用做了研究和探索，其中对于视频监控、安防系统的研究及应用占绝大多数。从2009年提出建设坚强智能电网以来，一大批对智能变电站的介绍的论文涌现而出，但多数为智能变电站网络的构建及设备在线监测系统的研究。

目前，各地区供电公司或检修分公司分别在不同的变电站或公司内部区域现场建立了各自的单元安全设施，如视频、消防、门禁、防盗联网告警系统等。但传统变电站内辅助系统具有以下特点：

（1）标准不一，互不兼容

目前变电站辅助系统中各个子系统大多为独立建设实用，存在多厂家设备共存，数据产生、储存、传输格式各不相同、技术标准互不统一、互不兼容，难以形成统一有效的管理；各个子系统信息不能共享，在变电站内形成了辅助系统的多个信息孤岛，无法满足变电站集中管理、统一监控的要求。

（2）各子系统间相互独立，无联动机制

现有的各辅助子系统均自成体系，互相独立，缺少以事件为核心的多系统联动策略和机制，对事前预防、事中跟踪、事后分析缺乏有效的支撑手段，尤其是视频监控子系统作为“四遥”的有力补充并没有起到应有的作用。同时各子系统的信息监测与控制功能脱节，无法根据变电站运行维护的需求实现智能调节、自动控制等高级应用。

（3）报警监控模式被动，容易误报、漏报

现有的辅助系统缺乏智能化、主动化的管理手段，变电站多采用人为主观判断的被动监控模式，这很容易由于人员的主观因素而产生误报、漏报现象，甚至是报警信息无人处置。同时报警信息的多头管理，无专人监控，容易造成问题不能闭环处理。

（4）各辅助设施的控制局限性

目前变电站辅助系统的自动化程度较低，部分设施需要不同人员的人工手动直接控制，远远不能满足变电站的智能化自动控制需求。

（5）设备资源浪费，运行维护成本高

各种独立的辅助设备各自为阵、分散管理，造成人力和设备的严重浪费，不仅运维成本高，而且影响工作效率。其中部分设备长期运行不正常，日常实用和专业维保脱节，对变电站的安全稳定运行带来了很大的隐患。

基于以上情况，为满足变电站长期安全稳定运行的需要，必须妥善解决目前变电站辅助系统存在的问题，实现整个变电站所有辅助系统联网集中监控、统一管理、有机配合、信息共享。

三、课题研究内容

基于对目前国内外变电站辅助系统分析总结，本课题将研究设计一种智能化的安全生产在线监控系统，将变电站各种需要的辅助功能通过先进的数字远程监测、远程控制技术和IT网络传输技术搭建在一套集监控、门控、环境、设备监测、远程控制为一体的智能化安防统一平台之上，实现监测变电站的实时运行环境，对变电站各种设备的运行状况及影响变电站安全运行的因素实现在线全方位监控，为变电站的安全生产提供可靠的保障，并有效降低实际运行维护成本。相对于目前变电站内各种辅助系统，本课题研究设计的统一平台主要在以下几个方面进行着重提升和改进：

1. 对所有子系统进行统一管理、集中监控；

2. 所有子系统实现信号的统一上传、统一联动、统一控制；

3. 重点考虑各子系统之间的联动关系，对数据进行充分的二次利用；

4. 采用模块式管理，变电站可以根据自身需要任意选择所需的子系统；

5. 数据库格式和数据接口实现统一，使设备运行维护扩展更加便捷。

6. 各子系统可以独立运行，最大限度保证整个平台的稳定性。

研究方案及难点

研究方案：

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作

第二章 变电站智能化安防统一平台概述

2.1 变电站安防需求分析

2.2 统一平台的组成及概述

2.3设计思想和原则

第三章 变电站智能化统一平台的设计

3.1 统一平台的体系结构

3.2 子系统方案设计

3.3 统一平台软件设计

第四章 变电站智能化统一平台的应用论证

第五章 总结

研究难点：

1、各子系统的统一联动、控制

平台的各个子系统都应可靠联动，其相互作用的策略应基于实际运行经验，并考虑到预想事件的发生。

2、数据的二次利用

实现各个子系统产生数据的二次共享利用，必须要统一各个子系统数据发生格式、传输格式和存储格式，而目前运用中的各安防系统均没有统一的数据标准。

3、模块式管理

实现模块式管理必须采用分层共享的系统体系结构。

预期成果和可能的创新点

预期成果：

研究设计一种智能化的安全生产在线监控系统，将变电站各种需要的辅助功能通过先进的数字远程监测、远程控制技术和IT网络传输技术搭建在一套集监控、门控、环境、设备监测、远程控制为一体的智能化安防统一平台之上，实现监测变电站的实时运行环境，对变电站各种设备的运行状况及影响变电站安全运行的因素实现在线全方位监控，为变电站的安全生产提供可靠的保障，有效降低实际运行维护成本。并在实际变电站中得到初步应用。

可能的创新点：

1、先进的平台体系结构

统一平台将采用分层分布的体系结构，分别是源数据采集层、数据持久层、业务逻辑层、表示层，保证平台的先进、安全、可靠等设计原则。

2、先进的模块式架构

统一平台将采用模块式架构，可以根据不同的变电站需求，选择任意功能的模块。降低了变电站辅助系统改造的成本，并且实现了运行过程中易扩展、易操作、易维护等要求。

3、完善的系统报警上传逻辑和联动技术

统一平台将采用完善的系统报警上传逻辑，实现从现场各子系统前端信号到各处理终端的实时联动机制。

4、在线检测前端设备故障及网络通讯自恢复机制

通过使用网络及设备工作状态智能检测与捕获技术，使得当网络发生故障或设备发生故障并恢复后，在不需要人工重新启动软件的情况下，可立即恢复使用，保证整个统一平台的可靠运行。

六、主要参考文献

[1] 国家电网公司. 变电站智能化改造技术规范[S]. 2011:5-6.

[2] 康健民, 袁敬中等. 变电站智能辅助控制系统综述[J]. 华北电力技术，2012(5).

[3] 鲁东海, 孙纯军, 秦华. 基于物联网技术的智能变电站辅助控制与监测系统设计与应用[J]. 华东电力, 2011(04).

[4] 陈建平, 张俊康. 变电站远程视频辅助巡视操作系统建设与应用[J]. 供用电, 2011(02)