胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著計算機網(wǎng)絡技術不斷完善，多個行業(yè)都將互聯(lián)網(wǎng)技術運用到生產(chǎn)管理中。在變電站中，管理人員往往需要安排大量的人手以確保對電力系統(tǒng)的有*監(jiān)控，企業(yè)的人力成本提高同時監(jiān)控工作效率低下。計算機網(wǎng)絡技術的出現(xiàn)給了生產(chǎn)管理新思路，在當下一些變電站建設電力系統(tǒng)自動化，以實現(xiàn)對于電力系統(tǒng)的無人值守。無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)應用多項技術實現(xiàn)對變電站進行無人遙控、監(jiān)視、消防等值守工作。

關鍵詞：無人值守變電站；網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理

0 引言

在過去，變電站受科技的限制，監(jiān)控系統(tǒng)的技術較為落后功能比較單一。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時其報警信息的傳輸流程較為簡單，超出系統(tǒng)范圍將無法傳輸視頻的信號，難以實現(xiàn)遠距離控制。在這種情況下值班人員必*值守避免突發(fā)情況造成企業(yè)損失。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性都較低，企業(yè)不得不在此基礎上增加值守人員。計算機網(wǎng)絡技術的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)局面限制，電力企業(yè)應采用無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對變電站的實施、遠程、高*監(jiān)控，及時處理突發(fā)狀況提高生產(chǎn)效率。

1 無人值守變電站的發(fā)展歷史

影響變電站生產(chǎn)、運行效率的原因之一是監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。在傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中，變電站難以實現(xiàn)對電網(wǎng)的遠程控制，同時系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低，導致技術人員不能及時檢測電氣設備運行狀態(tài)，在故障出現(xiàn)時難以有*排除。由于穩(wěn)定性較差，監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤發(fā)信號和通訊中斷等現(xiàn)象。值班人員不能及時獲知電網(wǎng)的狀態(tài)。在變電站電力系統(tǒng)實際運行中，系統(tǒng)出現(xiàn)通訊中斷，現(xiàn)場一旦出現(xiàn)設備異常或跳閘事故，技術人員將不能及時獲取事故的報文信息，造成電力系統(tǒng)不能安全穩(wěn)定運行。隨著電力企業(yè)的飛速發(fā)展，社會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了更高的要求。在社會大眾的嚴格要求下，電網(wǎng)的生產(chǎn)、運行、管理、分配的高*性與穩(wěn)定性都需要無人值守系統(tǒng)實現(xiàn)。該系統(tǒng)利用網(wǎng)絡在線監(jiān)測對電力設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，實施獲取電網(wǎng)的運行參數(shù)并對參數(shù)進行檢測與自診斷，通過通訊網(wǎng)絡及時將異常信息與數(shù)據(jù)傳輸至電力主管部門系統(tǒng)。無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)避免了終端設備出現(xiàn)通訊中斷的現(xiàn)象，當發(fā)生跳閘事故，系統(tǒng)將及時把報文信息傳輸于電力主管部門系統(tǒng)，技術人員能及時對故障進行判斷，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了設備間通訊速率之間的匹配，確保網(wǎng)絡數(shù)據(jù)儲存器緩存不被逐步占據(jù)，避免進網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的風險。控制交換機在系統(tǒng)中的升溫范圍，避免過熱保護重啟引發(fā)的網(wǎng)絡通訊中斷。可以看出無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)不但能實現(xiàn)對電網(wǎng)的實施遠程控制，還避免了設備故障引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，因此在變電站的值守中將運用這一系統(tǒng)可提高管理工作的效率，降低電網(wǎng)安全事故帶來的損失。

2 采取無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

無人值守變電站網(wǎng)絡系統(tǒng)由電力設備運行監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡信息傳輸系統(tǒng)、管理中*軟件系統(tǒng)及遠程監(jiān)控系統(tǒng)構成。通過對路由器、交換機及多個監(jiān)控設備的連接，將監(jiān)控圖像由交換機和路由器上傳至遠程監(jiān)控系統(tǒng)。為了保證遠程監(jiān)控的有*性，監(jiān)控系統(tǒng)可支持手機端登錄，以保證監(jiān)控工作能打破地點限制。通過SNMP協(xié)議對網(wǎng)絡監(jiān)控管理終端進行管理，電力設備通訊異常、過熱及中斷工作依靠系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)的自診斷實現(xiàn)。異常數(shù)據(jù)將直接傳輸至電力主管部門系統(tǒng)或手機端。

3 無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的構成

3.1電力設備運行監(jiān)控系統(tǒng)

變電站電網(wǎng)的穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)管理中至關重要的環(huán)節(jié)，技術人員必*對運輸、配送環(huán)節(jié)進行有*監(jiān)控。電網(wǎng)中涉及多種變壓設備、電力設備，設備的運行出現(xiàn)故障電網(wǎng)運行將被中斷。電力設備運行監(jiān)控系統(tǒng)對變壓器、線路等電力設備進行監(jiān)控。其功能在于：（1）在線監(jiān)測電力設備，系統(tǒng)在實際運行中及時采集設備運行參數(shù)，并對參數(shù)進行針管與判定，及時響應異常數(shù)據(jù)；（2）對設備現(xiàn)場環(huán)境進行監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)安裝人員可在當下環(huán)境中確定相關設施的安裝，例如在變電站主控室和高低壓室中應安裝數(shù)字化攝像機。

3.2信息傳輸系統(tǒng)

信息傳輸是無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵所在，技術人員只有通過信息傳輸才能及時獲知信息檢測工作。信息傳輸系統(tǒng)對設備傳出的信息的指令進行控制并傳達，收集到的數(shù)據(jù)信息將被輸出至集控端，集控端負責對接收數(shù)據(jù)的分析，分析完畢后集控端將發(fā)出調控指令，設備響應指令并執(zhí)行。信息傳輸系統(tǒng)由無線的網(wǎng)絡、寬帶的網(wǎng)絡、個人用戶組成。這一系統(tǒng)讓變電站實現(xiàn)遠距離控制、遠距離接受和遠動通信數(shù)據(jù)的開入量等功能。

3.3管理中*軟件系統(tǒng)

隨著社會的進步，我國的社會生產(chǎn)力逐漸上升，而這離不開電力的支持。為了維持社會生產(chǎn)和居民生活，變電站在運行中電網(wǎng)將形成大量的數(shù)據(jù)，管理中*需要實時處理這些數(shù)據(jù)信息。為此變電站需要龐大管理中*軟件系統(tǒng)支持電網(wǎng)的運作，且該系統(tǒng)不但要滿足當下的電網(wǎng)要求，隨著社會的不斷發(fā)展，系統(tǒng)還需對今后更為龐大、復雜的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行計算、處理，這一工作具有一定的難度。在無人值守變電站網(wǎng)絡系統(tǒng)中，管理中*軟件系統(tǒng)的使用較為廣泛。管理中*軟件系統(tǒng)在變電站中起到大腦的作用，它能通過信息傳輸系統(tǒng)實時獲取電網(wǎng)中所有電力設施的運行數(shù)據(jù)，并及時進行分析。管理中*軟件系統(tǒng)的強大之處在于其運算、分析工作的高*性與性，通過對數(shù)據(jù)的快速計算處理進行運行信息的準確判斷，確保所下達指令的正確。管理中*軟件系統(tǒng)為變電站的運行保駕護航，實現(xiàn)實時監(jiān)測、處理、傳送的功能，提高了變電站管理的效率，實現(xiàn)變電站的智能化。

3.4遠程監(jiān)控系統(tǒng)

遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了工作人員對變電站的遠距離監(jiān)控，借助遠程監(jiān)控系統(tǒng)變電站可進一步減少值班人員，在降低人力成本的同時，提高了監(jiān)控效率，可以說遠程監(jiān)控系統(tǒng)是無人值守變電站網(wǎng)絡系統(tǒng)的直接表現(xiàn)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)需要將監(jiān)控、防盜、遠距離控制、自動報警和消防等系統(tǒng)結合在一起，從而將監(jiān)控的圖像遠距離傳輸至終端。為了進一步提高變電站的安全性能，在做到監(jiān)控的同時還需進一步加強報警、消防。當突發(fā)狀況發(fā)生時，若工作人員未能及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控信息時，系統(tǒng)的自動報警消防功能將采取緊急措施，降低變電站損失。遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過功能可劃分為前端的信號采集處理子系統(tǒng)、信號傳輸子系統(tǒng)以及遠程監(jiān)控子系統(tǒng)。前端信號采集處理子系統(tǒng)由報警信息采集裝置、音頻信息采集裝置等構成。將這些裝置的設置于變電站內部，可實現(xiàn)對變電站監(jiān)控信息的實時的檢測及報警等等。這些子系統(tǒng)的功能在于實時采集電氣量，電氣量是指在電力系統(tǒng)中的各種參數(shù)，比如電壓值，電流值、頻率、阻抗等等。對運行設備的電氣量進行監(jiān)測，當有異常數(shù)據(jù)時可對電網(wǎng)系統(tǒng)進行遙控，即閉鎖功能。遠程監(jiān)控系統(tǒng)可支持PC端和手機端，PC端的監(jiān)控通過監(jiān)控中*PC機與線路配置連接實現(xiàn)，手機通過底層接口獲取網(wǎng)絡通訊，借助業(yè)務邏輯層登錄APP處理信息。

4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)

4.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設備包括監(jiān)控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層設備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠方監(jiān)控、調度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監(jiān)控功能。

針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比*，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡結構，站控層網(wǎng)絡采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

4.2應用場所：

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。

4.3系統(tǒng)結構

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實時監(jiān)測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。

4.4.2報警處理

監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發(fā)生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規(guī)定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開關事故跳閘到次數(shù)或開關拉閘到次數(shù)，推出報警信息，提示用戶檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3調節(jié)與控制

操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能，允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現(xiàn)場操作。

級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設備進行定時控制操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控制。

4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

4.4.4用戶權限管理

系統(tǒng)設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

5 系統(tǒng)硬件配置

6 結語

總而言之，變電站為社會生產(chǎn)提供能源支持，其運行的穩(wěn)定性至關重要。無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)打破傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的限制，實現(xiàn)了對變電站的遠程監(jiān)視、防盜、消防、遠程控制和報警等功能。該系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值守，提高了監(jiān)控效率降低了監(jiān)控成本。

參考文獻

[1]莫桂洋.淺談無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)[J].技術與市場,2019，(06):195-195.

[2]張燈耀.淺談實現(xiàn)無人值守變電站集中監(jiān)控的方法[J].中國高新技術企業(yè),2009，(23):15-16.

[3]黃小強.淺談無人值守變電站自動化技術[J].華東科技：學術版,2013，(06):213-213.

[4]張書偉,多恩,石洲華,等.無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)[J].綠色科技，2018，(16):243-247.

[5]秦志明.淺談變電站無人值守綜合遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用[J].中國科技博覽，2012，(11):160-160.

[6]李慶珍.淺談無人值守變電站的監(jiān)控管理[J].技術與市場,2013，(01):105-105.

[7]鄧軍.淺談無人值守變電站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)[J].

[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版．