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1、无人值守变电站运行智能监控与报警系统的应用（内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局，内蒙古 锡林浩特 026000）摘要随着电力的全面快速发展和自动化技术的迅速提高，计算机技术在各个领域的应用以及电子元器件在电力工程技术中的广泛应用，使得变电站运行已经可以实现数字化，无人值守变电站管理模式的推广，变电站巡检制度的建立，在巡检中心、集控中心（集控站）等相关部门通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理，即系统通过摄像机采集现场图像，经编码器和视频服务器后，视频信号直接变换成数字信号进入网络系统，各监控点的实时图像经光纤或其它网络系统传输到控制中心、
2、分中心，在控制中心只需要利用计算机键盘和鼠标的简单操作，就能实现对现场设备的实时监视与控制，大大提高了变电站运行和维护的安全性和可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。关键词图像处理 变电站 智能监控 1. 系统特点变电站无人值守综合信息智能监控报警系统是为电力系统变电站在无人值守状态下运行代替人工值班，集中处理和监视重要电力系统运行数据和状态、分析各专业子系统的核心数据的传输、以及保障安全调度的重要辅助支撑平台。在自动化系统运行层面上第一时间发现系统运行存在的异常情况，及时提醒值班人员进行相应的处理；在支撑系统层面上主要是随时掌握变电站内各个区域的温度湿度、
3、环境状况、安全防火、核心服务器和网络设备运行情况，通知主站值班人员和运维人员及时排除异常和故障，保证变电站系统在最佳工作环境下长时间、不间断稳定运行，保证变电站内各个系统运行的安全性和使用寿命。系统的重点是对变电站内自动化、通信及相关应用系统的监视，包括运行系统的本身及其它所处理的数据的特性，动力环境状况的监测是系统的重要组成部分。2系统要求1) 一体化集成监控平台系统提供统一的软硬件支撑平台，将变电站的动力环境监视、电网设备管理和运行监视、状态诊断、分析和智能预警实现一体化集成，功能覆盖全面，信息集成度高，从而达到“集中监控、集中维护、集中管理”的目标。2) 可视化的展现平台系统通过图形方式
4、，直观可视化地展现了监控对象和状态，特别是基于图形实现可视化的设备管理，图数一体，为运行维护工作提供直观准确的基础数据，形象直观的监控界面。图形表达内容丰富，操作界面友好。3) 综合告警管理平台系统提供了统一的告警发布和处理平台，实现对告警信息的集中监控，告警信息提供智能化的归并和自动复归处理，并可按设备层次自动逐级递升，提供了告警源的快速定位和相关设备信息的关联查询。告警处理与运维流程结合，实现了基础信息的共享和告警的闭环管理。提供了多种形式的告警发布，如短信、电话或邮件，实现了告警的主动即时通知。4) 平台化的软件支撑环境系统采用平台化、工具化的软件设计思想，提供了集中数据采集平台，图形展
5、现平台、集中告警处理平台、业务流程平台和数据展现平台，使系统具有充分的可扩展性，随业务的变化，能快速调整业务处理流程、系统配置和权限管理，适应业务的变更而达到实用化。1.3. 系统的建设范围系统将在电业局电力调度中心建立变电站无人值守综合信息智能监控与报警系统的主站系统；能够完成对各个变电站采集的数据进行实时分析，并实时过滤提取有可能导致故障或事故的潜在的危险信息，在第一时间发布给主站值班人员、运维人员和相关责任人。系统将在各个变电站建立变电站无人值守综合信息智能监控与报警系统的子站系统，对生产控制区、非控制区、管理信息区、自动化系统的运行状态及设备状态进行监视、对通信和网络状态及设备状态的监
6、视、对变电站系统运行支撑的动力环境和主控室环境的监视。变电站子系统的建设也可以简化，在子站中只对变电站的动力环境数据进行采集，而变电站的运行数据可由主站系统在电业局电力调度中心自动化机房和信息机房进行。这种方式可使得监控系统更加优化，投资减少，运行更加安全可靠。只是在建主站系统的同时也要建一套自动化信息机房综合信息智能监控与报警系统。1.4. 变电站子系统硬件、采集对象及其主要功能1.4.1数据采集系统数据采集控制系统通信接口系统视频采集控制系统实时状态数据运行事件数据模型配置数据历史时序数据视频流媒体数据变电站综合运行监控系统站端数据库动力运行环境安全防盗给排水采暖通风网络服务器状态消防火警
7、系统变电站监控系统一次设备状态监测通信状态监测摄像机摄像机系统通过三种方式获得变电站运行的全面监控数据和相关基础资料数据，一是由本系统直接采集和控制的设备数据，二是与现有相对对立自系统的数据通信接口，三是在变电站端人工维护的配置参数数据和各类图档数据。1.4.2数据采集系统在站端主要实现以下监控设备信息的集中采集和相关控制输出，包括：1) 防盗安全系统：变电站周边电子围栏、门禁控制系统、红外对射系统。2) 动力环境监视：环境温室度、风速、烟感、浸水，站内直流屏监视、蓄电池监视等。3) 视频监视与控制：视频信号采集和控制、灯光控制联动、异常位置联动。4) 自动控制输出：包括电缆沟抽水控制、采暖通
8、风控制、灯光照明控制等。5) 数据采集还可以进一步扩展到站内网络和相关服务器、通信设备的运行状态。1.4.3通信接口进一步实现与其它独立监控系统的统一接口信息集成，包括：1) 消防火警系统接口2) 变电站一次设备状态监测系统3) 变电站当地监控系统监控接口4) 变电站通信监控系统接口1.4.5人工维护数据1) 各类监测设备的基本参数、配置数据、运维管理数据。2) 变电站相关图档，如站内平面布置图、隐蔽工程图等。3) 变电站的一次设备接线图、二次屏柜、端子图等。4) 基于61970的变电站CIM模型描述（或从变电站监控系统获得），便于一次、二次、辅助监测信息的集成。1.4.6子站监控系统数据采集
9、层数据管理服务层应用功能层系统互联服务层基于SOA的WebService服务基于IEC104的数据通信服务主站集中监控系统调度通信网络通道管理实时数据库管理和服务历史及配置数据库管理和服务异常告警分析和发布图形化监控展现和控制系统管理和维护在线闭环控制视频数据管理服务规约处理层通信接口视频采集子端系统的软件由四个层次构成：1) 数据采集层：完成通信通道管理、规约分析，采集各类监测设备的状态和相关事件信息；通过通信接口，与其它独立系统实现数据通信。2) 数据管理服务层：系统采集监控的数据进行集中管理，分别提供基于实时类的状态事件数据管理和服务、基于配置和时序数据的历史类数据管理和服务、视频数据管
10、理和服务。3) 应用功能层：a) 异常告警分析和发布：提供对各类监测数据的告警模式定义，告警在线分析、告警归并、告警确认和告警发布，其中告警发布需要根据告警的不同等级，实现不同的发布方式。b) 在线闭环控制：根据设定的控制规则和当前设备的实时状态，自动产生控制输出，并检测是否达到控制目标，如未能达到控制目标，则产生告警。c) 图形化的展现和控制：提供对变电站综合运行监控系统的实时监控图形展现、基于设备图形对象选择的控制输出、历史运行/告警数据查询等功能。d) 系统管理和维护：提供对系统的各项维护功能，包括权限管理、基础参数配置信息定义、监控图形维护、数据分析统计和报表等功能。4) 系统互联服务
11、层：采用SOA的架构，以WebService的服务方式，提供视频的浏览控制服务，实时监控画面的浏览服务，告警信息的查询、发布服务，为基于B/S架构的上级主站系统提供基础信息服务。基于IEC104服务协议，为上级系统提供实时监测数据、事件信息的服务。1.4.7联动控制基于异常告警，系统应充分体现智能化的处理过程，实现在线闭环联动，包括设备的闭环控制联动和系统响应联动二方面。1) 当发生入侵事件时，系统在晚间应自动打开照明灯，同时启动本地的告警灯，播放警告录音，对入侵人员进行威胁。根据入侵点的位置，自动定位摄像机，进行录像。主站监控系统除发出报警外，自动弹出对应监控视频画面。2) 当站所内环境温室
12、度出现异常时，应自动启动除湿器、加温器或风扇，在规定的时间内不能达到控制目标，则自动产生告警，通知相关人员处理。3) 当电缆沟水位达到设定值时，自动启动排水泵，达到控制水位。4) 当电力设备运行发出异常预警时，能根据设备平面布置图，自动定位对应设备，调用就近的摄像机，在主站除发出告警外，自动推出相应的图形和摄像视频监视窗口。预警事件就地闭环控制事件复归达到控制目标未达到告警发布摄像机联动及录像推出监控画面值班员告警确认通知相关人员故障处理回复处理结果故障处理记录1.4.8系统设备功能 系统服务器：用于系统的管理；数据处理；信息发布。 温湿度传感器：用于变电站机房内温度和湿度的监测。 离子烟雾传
13、感器：用于变电站机房内火灾烟雾的监测。 浸水传感器：用于变电站机房内外电缆沟内雨水水位或机房内空调冷凝水泄漏的监测。 智能门禁系统（包括：门禁开关系统控制器、电源、电控门锁或红外门禁开关、读卡器、门磁、识别卡、通信接口、安装机箱、支架等）：用于防止变电站的院落和机房的非法入侵。 高压脉冲电子围栏（包括：高压脉冲发生器、信号监测发送器、声光报警器、UPS电源、高低压不锈钢绞线围栏、安装立柱、绝缘子、支架、螺丝螺母等）：用于防范入侵人员翻爬变电站的围墙。 室内外红外灯摄像机或枪形摄像机（包括：摄像机、云台、解码器、具有加温和散热功能的摄像机罩壳或普通罩壳、电源、红外灯、安装支架）：用于对变电站内设
14、备和人员活动实施全天候不间断的监控。 高速一体化球形摄像机（包括：摄像机、云台、解码器、电源、安装支架）：用于对变电站内设备和人员活动实施全天候（夜晚需灯光配合）不间断的视频监控。 视频服务器：用于摄像机云台的控制；视频信号的采集、处理、传输和发布，用以实现遥视、遥调。 数据采集器终端：用于实施对浸水传感器；温湿度传感器；离子烟雾传感器；电子围栏报警信号；门禁开关状态信号；红外双鉴探测器；蓄电池组的电流、电压监测数据的采集；变电站内空调工作状态的监测数据的采集；变压器风机的工作状态监测（采集其中一相）数据的采集；散热配电屏空开分合状态的监测数据的采集（或通过摄像机监视）。实现对变电站值班室PC
15、机的远程重启控制（电源控制、来电自启动、远程登录）；变电站高压开关室风机的远程控制；电子围栏的远程撤布防；安防系统的远程复归；门禁远程遥控；照明控制，在夜晚系统有报警信号发生时，可自动或人工远程控制启动受控光源，用以震慑非法入侵者和配合视频监控。实现真正意义上的遥信、遥测、遥控和遥调。 终端服务器：用于终端设备的数据采集，如UPS、PM表、故障录波器等的数据采集。 网络交换机：建立10/100M局域网和数据传输网：用于数据的交换和传输。 GPRS模块：用于无线适时发布报警短信息。 语音自动拨号模块：用于有线适时查询报警信息。 声光报警器：当系统有报警信号发生时，此报警器立即产生响应，发出声响和闪光，用以震慑非法入侵者和提醒维护人员。
