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變電站輔助控制系統(tǒng)助力智能電網(wǎng)建設(shè)
一、前言
“十二五"期間國家電網(wǎng)公司提出建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，推進(jìn)“三集五大"體系建設(shè)，其中大檢修體系建設(shè)要求重點(diǎn)是加強(qiáng)業(yè)務(wù)整合，優(yōu)化配置公司檢修、運(yùn)行維護(hù)資源，按照專業(yè)化方向，推進(jìn)設(shè)備巡檢、維護(hù)、操作等一體化管理，積極探索利用社會(huì)資源、提高檢修維護(hù)效率的新模式。
依托生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（PMS），建立“兩級(jí)部署、三級(jí)應(yīng)用"的統(tǒng)一輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，規(guī)范輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)處理、接入和控制，提供輸變電設(shè)備狀態(tài)信息展示、預(yù)警、分析、 診斷、評(píng)估和預(yù)測功能，實(shí)現(xiàn)重要輸變電設(shè)備狀態(tài)和關(guān)鍵運(yùn)行環(huán)境信息等的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。其中變電站是電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著所在區(qū)域的高低壓變換及供電任務(wù)。變電站具有數(shù)目巨大、地域分布廣且很多地處人煙稀少區(qū)域的特點(diǎn)，給維護(hù)管理帶來了諸多不便。隨著電力系統(tǒng)管理體制的深化改革，變電站自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，無人值班或無人值守模式已在電力系統(tǒng)得到大力推廣。除了原有的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）“四遙（遙控、遙信、遙測、遙調(diào)）"功能外，無人值班或值守初期還引入了必要且不可替代的第五遙——“遙視"。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控中心可對(duì)各變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，以便及時(shí)、直接地了解現(xiàn)場情況。生產(chǎn)管理固然非常重要，安全工作（防盜、防火等）也不容忽視，針對(duì)變電站的盜竊、火災(zāi)等屢見不鮮的情況，很多變電站在投運(yùn)前都會(huì)部署防盜防火系統(tǒng)。同時(shí)為了滿足變電站現(xiàn)場運(yùn)行和管理的需要，站內(nèi)還將部署環(huán)境監(jiān)測、門禁、空調(diào)通風(fēng)、給排水等系統(tǒng)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，智能變電站已成為了智能電網(wǎng)中一個(gè)重要組成部分。變電站的智能化全面升級(jí)，不僅需實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的全面升級(jí)，還需實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)的全面升級(jí)。如何大限度的挖掘現(xiàn)有輔助系統(tǒng)的潛力、一定程度的節(jié)約成本、提高系統(tǒng)效率，都是變電站智能化過程中急待解決的問題。
二、設(shè)計(jì)依據(jù)
為確保智能變電站輔助控制系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，規(guī)范性，本方案的撰寫將充分依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：
《電網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及接口 第1部分：技術(shù)要求》 Q/GDW517.1-2010
《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 GB50198
《安全防范工程程序與要求》 GA/T75-94
《保護(hù)接地和防雷接地標(biāo)準(zhǔn)》 IEC364-4-41
《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ115-87
《工業(yè)企業(yè)通信設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ42-81
《電力系統(tǒng)通信站防雷運(yùn)行管理規(guī)程》 DL548-94
《安全警衛(wèi)控制器通用技術(shù)條件》 GB12663-2001
《視音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)》 ITU H.264
《音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)》 ITU-T G.711
《遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備》 GB/T13729-2002
《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》 DL/T860
《循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約》 DL 451-91
《實(shí)時(shí)流媒體傳輸協(xié)議（RTSP）》 IETF RFC 2326
《會(huì)議初始化協(xié)議（SIP）》 IETF RFC 3261
三、系統(tǒng)架構(gòu)圖
智能變電站輔助控制系統(tǒng)主要分為兩大部分，站端監(jiān)控和后臺(tái)管理。
站端監(jiān)控包括各種探測傳感器、數(shù)據(jù)采集單元（環(huán)境綜合監(jiān)控主機(jī)）、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、電子圍欄幾個(gè)部分，實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境狀態(tài)及各項(xiàng)參數(shù)，如環(huán)境溫濕度、門禁狀態(tài)等，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場各項(xiàng)參數(shù)及狀態(tài)上傳到后臺(tái)管理系統(tǒng)。
后臺(tái)管理系統(tǒng)分為硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)，硬件平臺(tái)包括網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、服務(wù)器、客戶機(jī)等，服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，基本任務(wù)是數(shù)據(jù)的維護(hù)和數(shù)據(jù)的處理。軟件平臺(tái)主要功能包括集中采集、管理站端系統(tǒng)，平面顯示站端實(shí)時(shí)情況，包括當(dāng)?shù)氐貓D、主接線、設(shè)備工況、實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)曲線與歷史數(shù)據(jù)曲線等界面，直觀的描述現(xiàn)場環(huán)境狀態(tài)。
四、變電站輔助控制系統(tǒng)助力智能電網(wǎng)建設(shè)系統(tǒng)組成
4.1視頻監(jiān)控子系統(tǒng)
變電站視頻監(jiān)控子系統(tǒng)是變電站智能輔控系統(tǒng)中一個(gè)重要子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對(duì)全站重要電氣設(shè)備、安裝地點(diǎn)及變電站環(huán)境、變電站安全進(jìn)行全天候的視頻監(jiān)視。變電站視頻監(jiān)控范圍區(qū)域?yàn)樽冸娬局骺厥?、二次設(shè)備室、高壓室、電纜層、電容器室、獨(dú)立通信室等室內(nèi)設(shè)備場景情況，另外對(duì)變電站大門、進(jìn)站道路、主控樓門窗等重要區(qū)域的安全情況進(jìn)行視頻監(jiān)視，對(duì)變電站重要設(shè)備外觀運(yùn)行狀態(tài)的視頻監(jiān)視主要有斷路器、敞開式刀閘的分、合狀態(tài)，變壓器油位等。
硬盤錄像機(jī) 高清球機(jī) 高清槍機(jī)
4.2環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)
環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站重要場所和重要設(shè)備的工作環(huán)境（溫度、濕度、漏水、水位、風(fēng)速、SF6濃度、氧氣濃度等）狀態(tài)，對(duì)工作環(huán)境的異常情況及時(shí)告警，對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)， 以及與其他輔助控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。
SF6+O2氣體變送器 溫濕度傳感器 水浸探測器
臭氧傳感器 噪聲傳感器 風(fēng)速傳感器
4.3設(shè)備控制子系統(tǒng)
設(shè)備控制子系統(tǒng)將所有的智能設(shè)備集成到智能控制界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有智能設(shè)備的統(tǒng)一管理與控制操作，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)智能設(shè)備的控制。
智能風(fēng)機(jī)/水泵/燈光控制單元 空調(diào)控制器 智能除濕器
4.4火災(zāi)報(bào)警及消防子系統(tǒng)
火災(zāi)報(bào)警及消防子系統(tǒng)通過感煙探測器、感溫探測器等探測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站室內(nèi)主要區(qū)域的火情狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)相關(guān)生產(chǎn)輔助系統(tǒng)進(jìn)行視頻錄像并采取相關(guān)措施防止火災(zāi)蔓延。
煙霧探測器 明火探測器 火災(zāi)報(bào)警主機(jī)
4.5門禁管理子系統(tǒng)
門禁管理子系統(tǒng)作為變電站一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，具有對(duì)變電站大門及 相關(guān)門戶出入遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、保安防盜報(bào)警、多種開門方式及 狀態(tài)自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程讀取、分析處理等多種功能。
門磁傳感器 門禁控制器 電磁鎖 開門按鈕
4.6安全防范子系統(tǒng)
變電站安全防范系統(tǒng)主要是通過各種探測和傳感技術(shù)的綜合應(yīng)用， 針對(duì)變電站周界場所，實(shí)現(xiàn)在入侵破壞前的預(yù)警作用。主要是對(duì)圍墻、大門、窗戶進(jìn)行監(jiān)視和入侵探測，防止非法侵入，以保障變電站場地及周邊環(huán)境的安全。
紅外雙鑒探測器 紅外對(duì)射探測器 電子圍欄
4.7后臺(tái)系統(tǒng)
在主控室安裝一面2260*800*600mm標(biāo)準(zhǔn)屏柜，配置服務(wù)器、電源管理控制單元、局內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)、UPS不間斷電源等設(shè)備，安裝于機(jī)柜內(nèi)。系統(tǒng)具有專家診斷功能，對(duì)通信中斷、軟件故障能夠提示故障原因，并對(duì)各種告警給出相應(yīng)的處理意見。系統(tǒng)能夠?qū)?bào)警事件的位置、內(nèi)容等進(jìn)行準(zhǔn)確定位。集成監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備或子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)控制，提高設(shè)備、子系統(tǒng)運(yùn)行效率，避免人為延誤操作，使得各個(gè)子系統(tǒng)之間真正能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流動(dòng)和資源共享，因此也保證用戶在現(xiàn)有的投資及最小的硬件投入實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜控制及完善的監(jiān)控功能。
