近年來(lái)，隨著無(wú)人值守變電站的推廣，調(diào)控一體化運(yùn)行管理模式逐步得到應(yīng)用。為進(jìn)一步提高變電站運(yùn)行維護(hù)的安全性及可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備的可視化操作和運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)的同步集中監(jiān)控，變電站智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱輔助監(jiān)控系統(tǒng)）作為變電站內(nèi)統(tǒng)一監(jiān)控調(diào)度的一項(xiàng)輔助控制手段逐步得到應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)變電站存在的問題

傳統(tǒng)的變電站各子系統(tǒng)都是孤立的，出現(xiàn)了一種監(jiān)控“孤島"現(xiàn)象，無(wú)形中降低了系統(tǒng)的實(shí)用性、穩(wěn)定性和安全性，而且增加了投資成本。目前傳統(tǒng)的變電站安防智能化系統(tǒng)主要存在的問題包括：監(jiān)控“孤島"；無(wú)法聯(lián)動(dòng)及事故預(yù)防；消防事件無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)控及預(yù)防；缺乏環(huán)境監(jiān)控手段；不能做到遠(yuǎn)程干預(yù)或制止電氣設(shè)備偷盜行為；站內(nèi)房間機(jī)械門鎖安全性較低；無(wú)法做到對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。因此，采用遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、多維、自動(dòng)的智能化輔助監(jiān)控系統(tǒng)是變電站安全運(yùn)行的條件。

2 變電站智能輔助監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1） 運(yùn)維站

運(yùn)維站作為地區(qū)監(jiān)控主站，安裝部署運(yùn)維站客戶端，通過調(diào)度中心用戶鑒權(quán)管理，分配可管控的變電站監(jiān)控資源。監(jiān)控分布按照各電壓等級(jí)變電站—監(jiān)控區(qū)域—監(jiān)測(cè)點(diǎn)樹形目錄結(jié)構(gòu)、一次接線圖和多級(jí)電子地圖方式，逐層調(diào)閱本地轄區(qū)變電站視頻信息。報(bào)警時(shí)，使報(bào)警地點(diǎn)以醒目的標(biāo)記在電子地圖或目錄標(biāo)志上閃爍，準(zhǔn)確判斷報(bào)警類型和地點(diǎn)。

2） 站端系統(tǒng)

站端系統(tǒng)以站端智能環(huán)境監(jiān)控處理單元（HT500）為核心，將視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防范、火災(zāi)消防報(bào)警、門禁控制、語(yǔ)音對(duì)講、智能控制、SF6泄漏報(bào)警等子系統(tǒng)接入處理單元，進(jìn)行集中管控。

3 系統(tǒng)功能

 1 ）門禁控制子系統(tǒng)

門禁控制子系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑物的構(gòu)造布局和安全防范的管理要求，對(duì)需要控制的各類出入口，按照不同的準(zhǔn)入對(duì)象劃分權(quán)限級(jí)別，進(jìn)行進(jìn)出控制和管理。門禁控制子系統(tǒng)應(yīng)與電子地圖子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、報(bào)警子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)；門口可設(shè)置聲光報(bào)警器，非正常操作或門未鎖好時(shí)，應(yīng)能發(fā)出聲光報(bào)警，相關(guān)技術(shù)要求應(yīng)滿足《GA/T 394—2002出入口控制系統(tǒng)技術(shù)要求》。對(duì)人員逃生疏散口的出入口控制應(yīng)符合《GB 50396—2007出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第9.0.1條第2款的相關(guān)規(guī)定。對(duì)于已建的門禁系統(tǒng)，應(yīng)改造為與本系統(tǒng)兼容的門禁系統(tǒng)。

2 ）環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主機(jī)安裝在監(jiān)控室內(nèi)，通過采集和傳輸技術(shù)的應(yīng)用，利用智能環(huán)境監(jiān)控主機(jī)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)某些重要場(chǎng)所和設(shè)備的工作環(huán)境（如電壓、電流、溫度、濕度、漏水、水位、有害氣體、含氧量、風(fēng)速風(fēng)向、煙霧、明火等）。當(dāng)工作環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)，可及時(shí)顯示、報(bào)警，并可通過通信IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控主站和調(diào)度中心。

該子系統(tǒng)由設(shè)備終端和系統(tǒng)平臺(tái)兩大部分組成，設(shè)備終端主要包含智能環(huán)境監(jiān)控主機(jī)和各種傳感器。系統(tǒng)平臺(tái)主要是在電腦上直觀地顯示被監(jiān)測(cè)量的大小或狀態(tài)，以及被監(jiān)測(cè)量的實(shí)時(shí)值或各種故障發(fā)生的情況。

3 ）視頻與語(yǔ)音對(duì)講子系統(tǒng)

變電站智能圖像監(jiān)控及可視對(duì)講系統(tǒng)基于數(shù)字硬盤錄像機(jī)硬件設(shè)備，并以網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件為核心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，主要包括視頻監(jiān)控、錄像管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、語(yǔ)音對(duì)講、遠(yuǎn)程控制、告警管理、視頻識(shí)別及移動(dòng)偵測(cè)、視頻分析與互動(dòng)等功能。

4） 消防報(bào)警子系統(tǒng)

消防報(bào)警子系統(tǒng)主要具有以下功能：對(duì)煙霧、明火、主變消防等火災(zāi)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；報(bào)警聯(lián)動(dòng)，即本地聲光報(bào)警，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)報(bào)警以及手機(jī)短信告警，并且可設(shè)置聯(lián)動(dòng)視頻、門禁、燈光等子系統(tǒng)；可以直接接入煙霧探測(cè)器，也可通過智能接口集成主流消防廠家設(shè)備。

5） 安全防范子系統(tǒng)

安全防范子系統(tǒng)的各探測(cè)器通過報(bào)警線纜與環(huán)境監(jiān)測(cè)主機(jī)連接，報(bào)警時(shí)，報(bào)警信息能夠及時(shí)上傳至環(huán)境監(jiān)測(cè)主機(jī)，并且能聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，例如聲光報(bào)警器。

（1） 在變電站圍墻上鋪設(shè)電子圍欄，基本每面墻設(shè)1個(gè)防區(qū)。如果出現(xiàn)翻墻等入侵行為，電子圍欄采用高壓脈沖的方式進(jìn)行打擊，既不傷害人體又保障了安全。

（2） 具有完整、明確的分界和強(qiáng)大的阻擋、威懾作用。

（3） 每個(gè)防區(qū)接入智能主機(jī)，并且可以和視頻監(jiān)控系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。如出現(xiàn)入侵現(xiàn)象，首先切換到圖像監(jiān)控界面。晚上可及時(shí)打開探照燈進(jìn)行威懾，并可以通過對(duì)講系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程喊話警告。

（4） 系統(tǒng)可以連接振動(dòng)、紅外探測(cè)等各類報(bào)警探測(cè)器，出現(xiàn)警情時(shí)及時(shí)傳送到管理中心（值班維護(hù)人員），實(shí)時(shí)掌握變電站狀況。

（5） 所有報(bào)警輸入都可以和視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

6） 設(shè)備控制子系統(tǒng)

設(shè)備控制子系統(tǒng)提供空調(diào)、風(fēng)機(jī)、燈光以及水泵、除濕器、加熱器等設(shè)備的控制功能。

7） 規(guī)約配置子系統(tǒng)

通過CDT（循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約）或IEC 61850實(shí)現(xiàn)與SCADA、監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)之間的集成和聯(lián)動(dòng)，目前已經(jīng)和國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱南自）、國(guó)電南瑞科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱南瑞）、南京南瑞繼保電氣有限公司生產(chǎn)的系統(tǒng)成功接口。主要功能如下。

（1） 接受變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)刀閘、斷路器等設(shè)備動(dòng)作與視頻、報(bào)警等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。采用RS485方式進(jìn)行單向通信。

（2） 當(dāng)SCADA系統(tǒng)控制刀閘進(jìn)行不同工作狀態(tài)切換時(shí)，輔助系統(tǒng)自動(dòng)將攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)執(zhí)行此次動(dòng)作的相關(guān)設(shè)備，并顯示對(duì)應(yīng)的視頻信息，便于操作人員對(duì)操作結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，節(jié)省了工作人員去現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)的環(huán)節(jié)，大大提高狀態(tài)切換效率并保證刀閘切換質(zhì)量。

（3） SCADA系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)通過正向隔離裝置（網(wǎng)閘）單向通信，輔助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不會(huì)進(jìn)入變電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，保證電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全。

（4） 將輔助系統(tǒng)的溫濕度、門禁、報(bào)警、消防等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給變電站信息監(jiān)控平臺(tái)。系統(tǒng)采用TCP/IP方式進(jìn)行通信。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

1 ）以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的平臺(tái)式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)功

能的全覆蓋

（1） 滿足對(duì)變電站統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一報(bào)表的“四統(tǒng)一"要求，以及信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化和狀態(tài)可視化的智能變電站“四化"要求。

（2） 分層、模塊化、框架化設(shè)計(jì)，同時(shí)支持多種硬件終端，實(shí)現(xiàn)融合優(yōu)化和高可靠代碼復(fù)用。

2） 監(jiān)控主機(jī)的多功能標(biāo)準(zhǔn)化接口和通信規(guī)約保障系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性

（1） 監(jiān)控主機(jī)的多功能標(biāo)準(zhǔn)接口（NO/NC可配置開關(guān)量、4~20 mA模擬量、Modbus、RJ45）能夠接入不同廠家的各種探測(cè)器、傳感器以及安防、消防設(shè)備，具有良好的兼容性，并能夠在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)展解析不同的廠家設(shè)備協(xié)議。

（2） 標(biāo)準(zhǔn)CDT和IEC 61850通信規(guī)約，不但能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)視頻、門禁、環(huán)境、安防、消防、采暖通風(fēng)、排水等多種功能和設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng)控制，還能實(shí)現(xiàn)與南瑞、南自等廠家SCADA、綜自等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)和集成。

（3） 監(jiān)控主機(jī)集成了環(huán)境監(jiān)控單元、燈光控制單元、串口服務(wù)器以及門禁控制單元，1臺(tái)設(shè)備即實(shí)現(xiàn)變電站綜合監(jiān)控的全功能，在小站配置1臺(tái)，大站配置多臺(tái)，互不影響，保證整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)具有可擴(kuò)展性。

3） 監(jiān)控主機(jī)的高集成度和脫機(jī)式獨(dú)立工作屬性保障了系統(tǒng)成本優(yōu)化

（1） 智能環(huán)境監(jiān)控主機(jī)具有不需要其他設(shè)備配合就可獨(dú)立工作的屬性，能夠滿足從小開閉所到35~1000 kV變電站、從改造站到新建站、從單站式到大規(guī)模集中聯(lián)網(wǎng)等各種類型的需求，使系統(tǒng)具備較大的靈活性和成本可控性。

（2） 監(jiān)控主機(jī)的多功能接口，集成度與歸一化程度較高，能夠兼容并利用現(xiàn)有絕大部分設(shè)備，有效保護(hù)客戶的已有投資。

（3） 監(jiān)控主機(jī)可以根據(jù)變電站的實(shí)際需要進(jìn)行配置，小站1臺(tái)、大站多臺(tái)，不需要另外配置服務(wù)器，能夠降低成本。

4）“通信級(jí)"多業(yè)務(wù)集成優(yōu)勢(shì)

“通信級(jí)"集成：采用底層通信級(jí)集成方式，能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，不但擁有諸如硬件集成、數(shù)據(jù)庫(kù)集成以及平臺(tái)集成等各種集成方式不具備的優(yōu)勢(shì)，而且避免了這幾種集成方式的缺點(diǎn)。

5） 集中監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度優(yōu)勢(shì)

（1） 統(tǒng)一界面下對(duì)視頻、門禁、環(huán)境、SF6、火災(zāi)消防、安全防范所有狀態(tài)的監(jiān)控；

（2） 統(tǒng)一的設(shè)備配置管理、故障調(diào)度；

（3） 統(tǒng)一的報(bào)表日志管理。

6） 系統(tǒng)的可靠性保障優(yōu)勢(shì)

（1） 全部設(shè)備可脫機(jī)運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)斷線、服務(wù)器故障等情況下不影響任何報(bào)警、定時(shí)控制、設(shè)備聯(lián)動(dòng)等功能。

（2） 核心設(shè)備全部采用嵌入式技術(shù)，避免普通的工控機(jī)、PC機(jī)的不可靠性，從根本上解決因網(wǎng)絡(luò)安全而帶來(lái)的一系列問題。

（3） 主要核心硬件輔助控制主機(jī)、門禁控制器為自主研發(fā)生產(chǎn)，經(jīng)過大規(guī)模應(yīng)用的考驗(yàn)，穩(wěn)定可靠。

7） 多系統(tǒng)智能聯(lián)動(dòng)控制優(yōu)勢(shì)

（1） 實(shí)現(xiàn)多功能的聯(lián)動(dòng)配置管理，定時(shí)或智能聯(lián)動(dòng)；

（2） 消防、視頻、門禁、環(huán)境、安防、采暖通風(fēng)、排水等多種功能和設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng)控制。

（3） 所有操作、報(bào)警、聯(lián)動(dòng)等全部記錄。

5 部署應(yīng)用情況

在35 kV伊和烏素地區(qū)級(jí)主站部署了重點(diǎn)場(chǎng)所（主控室、開關(guān)室、工具室等）的溫、濕度環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，門禁控制系統(tǒng)，2個(gè)防區(qū)的電子圍欄入侵探測(cè)（4路高清球機(jī)聯(lián)動(dòng)）、多路紅外對(duì)射探測(cè)、室內(nèi)外燈光照明系統(tǒng)、重點(diǎn)場(chǎng)所煙感消防在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，多路的電纜溝水浸監(jiān)測(cè)，見圖 4所示。同時(shí)接入16路高清數(shù)字球機(jī)視頻信號(hào)自動(dòng)巡視（站內(nèi)場(chǎng)所全覆蓋）、主控室開關(guān)柜軌道機(jī)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控、100多路刀閘閉合信號(hào)聯(lián)動(dòng)視頻信號(hào)、200多路無(wú)線電纜測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。