變電站輔控平臺及工業視頻改造范文

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摘要：為了適應變電站無人化后存在的無法及時獲取現場相關信息的缺點，通過變電站輔控平臺將消防、安防、視頻監控等子系統集成后傳輸至遠程后臺，從而提高了變電站現場信息獲取的便捷性。原先已有的作為視頻監控和其他子系統聯動的對象視頻監控系統已無法滿足需求，因此需要對變電站整個視頻監控系統進行改造，繼而滿足清晰、遠程以及聯動的需求。

關鍵詞：輔控平臺；協議轉換；工業視頻；預置點；遠程巡視

隨著變電站無人化的推進，運維人員須定期對變電站進行巡視，如何提高巡視的效率和針對性，就需要在未開始巡視前遠程對變電站現場進行巡查，發現問題，在人工巡視時有目的性和針對性。但是目前傳統變電站的計算機監控系統、視頻監控系統均無法滿足無人變電站運行的要求。另外，原先在變電站有人值守基礎上設置的視頻監控系統在清晰度、覆蓋面、遠程監控等方面已經無法滿足當前運行的需求[1-2]。因此，需要一套系統來填補計算機監控系統的空白，另外，還需要對現有的視頻監控系統進行升級改造，從而實現對現場設備的遠程巡查。

1變電站輔控平臺

隨著智能變電站的推進以及變電站無人值守的實施，除了原來自成體系的主設備的遠程監控之外，對相關輔助設施的遠程監控的需求也變得越來越強烈。雖然目前也有視頻監控、安全警衛、消防等遠程監控系統的存在，但是這些系統各自獨立、自動化程度不高、不具備智能控制的功能。如燈光遠程控制，門禁管理，環境監測等系統在傳統變電站內并沒有得到很好的應用。因此有必要對現有的各個系統加以整合，進行聯動控制，并將燈光控制、門禁管理、環境監測等系統添加進來，形成一個整體的、聯合的便于遠程監控的有機系統。為了滿足變電站在無人值班的情況下，對變電站發生的事情能夠做到快速的響應，以及對相關設備進行遠程遙控操作，需要設計一套變電站輔助控制系統。該控制系統通過一個主控制裝置連接各個子系統，繼而通過網絡實現遠程監控。變電站的輔助控制系統包括以下幾個部分：視頻監控系統、動力監控系統、照明監控系統、消防系統、安防系統、環境監測系統、水位及雨水泵監控系統、SF6氣壓監測系統、避雷器泄露電流監測系統。該輔助監控系統結構圖如圖1所示。由于各個子系統的生產廠家不同，導致每個系統采用的數據傳輸協議不一定相同。為了使得數據傳輸通暢，需要協議轉換裝置來將不同子系統的數據傳輸協議轉換成統一的協議[3-4]，再通過路由器進行數據的網絡傳輸。

2子系統功能

2.1視頻監控子系統

視頻監控系統作為整個輔助控制系統的核心部分，除了擔負著整個變電站視頻監控、遠程巡視的功能，還承擔著與其他系統的聯動功能，即在其他子系統發現異常時，在輔助控制系統的視頻顯示界面調出對應點的視頻畫面，讓工作人員可以在遠程后臺查看，從而降低對相關故障的決策響應時間，避免一出現問題就需要人員趕往現場的弊端。

2.2消防監控子系統

一般變電站都已經安裝了健全的消防監控系統，因此在設計該輔助控制系統時需要將原有的消防控制系統集成到該輔助控制系統中，其中涉及到數據傳輸協議的轉換以及當發生火災報警時與視頻控制系統的聯動設計。

2.3安防監控子系統

安防監控系統是所有變電站的標配系統之一，其包含門禁系統、周界報警等。它和消防系統一樣也需要協議轉換以及實現視頻聯動。

2.4動力監控子系統

該系統由空調監控裝置和通風機監控裝置組成，并與環境監測子系統進行聯動。為了確保小室內的設備良好運行，小室內的溫濕度需要控制在合適的范圍內，因此當溫濕度超過設定的范圍時，需要聯動空調和通風裝置進行調節。

2.5照明監控子系統

該系統能控制變電站內各照明燈的開和關，并能在其他子系統發現異常聯動視頻子系統時，根據環境監測子系統的照度數據，判斷是否要打開相關照明。

2.6環境監測子系統

該系統主要提供變電站室內和室外的溫濕度、照度，室外的風力、降雨量等環境數據，為相關的控制方式提供參數。

2.7水位及雨水泵監控子系統

目前變電站的雨水監控系統主要由雨水泵和水位測控2部分組成，其設計往往比較固定，且忽略了降雨量對雨水流入速度的影響。該子系統主要監控的是變電站內的雨水井的水位以及雨水泵的狀態。同時，需要利用環境監測系統中的降雨量數據來綜合設定雨水泵的工作狀態。

2.8SF6壓力監測子系統

目前的監控系統只是在SF6泄露至報警值、閉鎖值時才會有相應的告警信息，而在這之前無相關告警信息，平時只能靠人工定期進行現場巡視來檢查相關氣室的壓力。因此需要該系統來實時顯示現場各氣室的壓力值，并在報警時聯動視頻子系統在遠程后臺進行查看。

2.9避雷器泄露電流監測子系統

由于變電站所處的環境、設備運行的時間等因素，變電站避雷器泄露電流往往有超過標準值達到報警的限值，因此需要通過該系統實時監控變電站各個避雷器的泄露電流值，并將該系統集成到輔助控制系統中。當發現泄露電流超標告警時，可聯動視頻子系統進行遠程查看。

3工業視頻改造

由于視頻監控系統在整個輔助控制平臺起著重要作用，能否實現在發生異常時，人員能夠遠程清晰查看變電站現場的相關設備情況，決定其能否替代工作人員現場檢查。但是目前變電站現有的監控系統由于投運時間早、運行時間長，其從設計、硬軟件技術、通信技術等存在以下一些缺點：視頻監控系統圖像質量差，長期運行后臟污造成無法清晰地顯示所監視的畫面。攝像頭的安裝數量較少，無法滿足無人化對視頻監控的要求。視頻監控系統一般就地安裝在變電站內，無法遠程進行查看。視頻監控系統相對獨立，無法與其他系統進行聯動。因此，若要實現輔控平臺的功能，需對變電站現有的視頻監控系統進行升級改造，使其滿足當前無人化運行的相關要求。下面著重從工業視頻攝像頭的布置、巡視分類以及巡視策略[5]幾個方面介紹一下工業視頻改造及其應用。

3.1攝像頭布置方案

整個變電站內的攝像頭應根據現場的具體位置進行設置，以需求為導向做到設備全覆蓋。對于雙母線的220kV區域采用地面云臺與構架球機相結合的方式進行布設。2個設備間隔中間布設1臺地面云臺，視角范圍為正母隔離開關、副母隔離開關、開關及開關分合閘位置、避雷器及避雷器泄露電流表計、線路壓變等；220kV部分出線構架上裝設1臺構架球機，視角范圍為：流變及流變油位、線路隔離開關、上方引線（避雷器，壓變，線路出線）。如圖2所示。對于3/2接線的500kV區域采用構架球機+周邊云臺的方式進行布設，通過高低結合的方式達到設備的全覆蓋。如圖3所示。35kV區域由于各站場地設備數目和位置不同，具體布設應以“設備為導向”的原則進行布設。

3.2預置點的設置方法

預置點的設置可分4類，第一類：默認預置位，即攝像頭正常情況下的攝像頭位置，用于全站安防和設備整體覆蓋；第二類：事故應急預置位，滿足事故應急情況下，設備狀態和外觀的快速調閱；第三類：遠程巡視預置位，滿足遠程巡視對所有設備外觀完好和站內設備上方漂浮物的檢查。第四類：設備專項巡視預置位，借助部分事故應急預置位，開展站內充油設備、地基沉降導致設備引線拉緊、構架螺栓是否緊固等精細化巡視。

3.3工業視頻遠程巡視分類

目前開展的工業視頻遠程巡視分為日常巡視、一次設備特巡、設備檢修作業巡視、設備異常巡視。日常巡視包含工業視頻軟硬件檢查、現場變電設備檢查、臺風、汛期時場地內情況檢查；一次設備特巡主要針對人工無法巡視到的部位或較難看清的設備部位，如主變本體上方、線夾、流變油位等；設備檢修作業巡視主要負責查看現場檢修進度及安全文明作業等；設備異常巡視主要針對異常設備的實時調閱及異常設備的定期跟蹤。

3.4工業視頻遠程巡視策略

日常巡視時，利用視頻監控平臺中的輪巡功能，以每個攝像頭作為一個輪巡間隔。通過調閱該輪巡方案即可進行自動輪巡。巡視人員只須按照預先編制的日常巡視設備對應表逐項確認打勾。采用該輪巡方案不僅時間短，而且不容易遺漏設備[6]。針對一次設備特巡，利用全站攝像機的遠攝變焦功能，對全站每個間隔的斷路器、隔離開關、流變及主變等一次主設備設置預置位，并對該預置位進行命名。在發生特殊事故異常（流變發生爆炸、低抗著火等）時，可方便而及時地定位到異常設備并進行外觀巡視檢查，避免異常設備可能對現場巡檢人員產生的人身傷害。設備檢修作業巡視是指對檢修作業現場的關鍵節點進行巡視，主要巡視現場布置、設備狀態核對、查看檢修工作進度及安全文明生產、巡視設備驗收及設備狀態核對等。設備異常巡視主要針對異常設備的實時調閱及異常設備的定期跟蹤。包括無功設備、場地著火，流變、開關等爆炸情況的實時調閱，充油設備存在滲漏情況時的定期跟蹤巡視。

4結論

從上面各子系統的功能不難看出，變電站輔助控制系統不是簡單的系統集成，而是一個有機的整體，各個系統間信息共享，但是又確保各個子系統能獨立運行。通過工業視頻的改造，使得工作人員可以遠程查看變電站現場的相關設備，極大地減少了人員投入，優化了人力資源配置，提高了人員的工作效率和管理水平。

參考文獻

[1]岳增坤，楊帆.基于換流站的智能輔助控制系統研究[J].南方能源建設,2015,2(3):118-121.

[2]王雷濤,張侖山,易永輝.基于智能變電站智能輔助控制系統的研究[J].電氣應用,2013,5:74-77.

[3]曹亮，鄒榮盛，張巧玲.智能輔助控制系統設計研究[J].電力學報,2015,30(2):149-154.

[4]尉鑌，楊希斌，郭懷東.智能生產輔助控制系統在變電站中的應用[J].電力科學與工程,2011,27(6):37-41.

[5]張祖茂.變電站視頻監控系統智能運維的研究與實現[J].科技創新與應用,2017,9:53-54.

[6]郭琳,馬玫.基于視頻監控的變電站遠方輔助巡視操作系統[J].信息系統工程,2017,1:23-24.

作者：蔡海偉 李冠強 李杰 余大成 羅斌 單位：國網浙江省電力有限公司檢修分公司