電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用

0智能化控制系統(tǒng)近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，公共交通的現(xiàn)代化建設作為經(jīng)濟的生命線，具有越來越重要的意義。保證供電系統(tǒng)的安全運行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任務。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中,變電站管理的網(wǎng)絡化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展的必然趨勢,變電站的無人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。目前,我國大部分地區(qū)電力部門已經(jīng)解決了電力維護的問題,實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、統(tǒng)一管理、集中調度。為了保證供電系統(tǒng)安全正常的運行,電力企業(yè)已經(jīng)對變電站建立了監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的“四遙”即遙測、遙信、遙控、遙調。為了進一步提高供電安全,電力系統(tǒng)的“四遙”正在向“五遙”邁進。1控技術優(yōu)點,實現(xiàn)了變電站管理的高效運行電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了動力環(huán)境監(jiān)控技術和數(shù)字視頻監(jiān)控技術的完美結合,不僅大大降低了電力通信機房基礎設施的維護成本,而且通過可視化管理,有效地提高了變電站管理的安全性,為整個電網(wǎng)的高效運行提供了充分的保障。1.1監(jiān)視和控制的目應用于電力系統(tǒng)的監(jiān)控是以計算機為基礎的系統(tǒng),對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制,利用監(jiān)控系統(tǒng),調度員可以掌握電網(wǎng)當前的運行狀況以及發(fā)展趨勢,給電網(wǎng)的調度帶來極大方便,同時可以對電力系統(tǒng)的擾動進行在線快速分析,預測事故跳閘的后果。1.2現(xiàn)場設備的運行變電站的監(jiān)控系統(tǒng)是電網(wǎng)調度的基礎,已成為電力調度不可缺少的工具,在提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性和經(jīng)濟效益,減輕調度員的負擔,實現(xiàn)電力調度的自動化與現(xiàn)代化,提高調度效率和水平方面有著不可替代的作用。通過監(jiān)控系統(tǒng),用戶可以了解和控制現(xiàn)場設備,主要表現(xiàn)在以下方面。1)監(jiān)控系統(tǒng)可以提供變電站線路的電壓、電流、電度、開關的分閘與合閘等信息的測量。為工作人員對這些信息的分析和處理提供數(shù)據(jù)窗口,保證變電站的正常運轉。2)工作人員可以通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)向現(xiàn)場的測控設備下達控制命令(包括開關的分閘、合閘等),從而實現(xiàn)通過計算機對變電站的運行進行有效控制;同時,監(jiān)控系統(tǒng)還起到對遠程設備進行參數(shù)調節(jié)、修改以及向上級電力調度系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)、向中心監(jiān)控系統(tǒng)上傳電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)等作用。3)在變電站的運行過程中會不可避免的出現(xiàn)線路短路、線路過載以及過電壓等非正常情況,除此之外其他的運轉情況也會發(fā)生變化。這些情況很容易造成對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性以及安全性的影響,因此需要及時響應。監(jiān)控系統(tǒng)的報警功能,能夠保證電力系統(tǒng)的各種非正常情況及時得到響應。2系統(tǒng)調度管理監(jiān)控系統(tǒng)具有對遠程設備進行參數(shù)調節(jié)、修改以及向上級電力調度系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)、向中心監(jiān)控系統(tǒng)上傳電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的作用,所以電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)的架構設計分為多級機構,包括調度中心、集控中心(巡檢中心)和變電站等各級監(jiān)控中心,各中心負責查看、管理轄區(qū)范圍內的系統(tǒng)信息,以滿足各級管理部門權限管理的需要。在單獨的一套專網(wǎng)中,充分融合個功能模塊,有效進行日常監(jiān)控、應急分析和現(xiàn)場決策,提高電量供應的可靠性以及電網(wǎng)設備運行維護的效率,同時提高系統(tǒng)的自動化運行水平,減少管理成本。系統(tǒng)架構如圖1所示。在變電站、集控中心和調度中心分別組建監(jiān)控中心局域網(wǎng)絡,并且各級監(jiān)控中心之間設計成松耦合方式,滿足變電站監(jiān)控信息上報給集控中心和調度中心,接受上級監(jiān)控中心業(yè)務指導,同時,變電站監(jiān)控中心具有遠端存儲機制,在上級監(jiān)控中心設備故障或通信鏈路中斷時,變電站監(jiān)控中心能夠獨立運行,避免造成基礎監(jiān)控數(shù)據(jù)丟失,確保變電站設備安全可靠地運行。3監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方案由于系統(tǒng)架構中所示的各級機構中心均要組建監(jiān)控中心局域網(wǎng)絡,這就要求監(jiān)控系統(tǒng)支持全IP組網(wǎng)與多級組網(wǎng),能滿足電力各級部門對圖像監(jiān)控的不同需求,并且組網(wǎng)方式符合電力行業(yè)垂直管理模式和電力系統(tǒng)管理現(xiàn)狀。監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)應遵循以下原則。1)系統(tǒng)組網(wǎng)遵循分層控制的原則:分為調度中心、集控中心和變電站三級,以滿足調度中心和集控中心對變電站現(xiàn)場情況的數(shù)據(jù)采集和調度控制。2)先進性原則:采用成熟可靠的技術,硬件設備選用當前的主流設備同時考慮余量,保證系統(tǒng)以后的擴展。3)可靠性原則:系統(tǒng)可支持雙機備份功能,在一臺設備出現(xiàn)故障時不影響整個系統(tǒng)的運行,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。4)綜合性:網(wǎng)絡結構以及硬件平臺具有較大的兼容性,能夠融合多個廠家的多種類型設備,便于以后管理和系統(tǒng)升級及擴充。本次監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)某地區(qū)的配電系統(tǒng)用電監(jiān)測的實時監(jiān)控,監(jiān)測范圍包括各個變電站的遠程實時監(jiān)測。系統(tǒng)組網(wǎng)如圖2所示。在整個監(jiān)控系統(tǒng)中,由于變電站分布范圍廣與監(jiān)控中心的距離遠,所以系統(tǒng)網(wǎng)絡采用電力系統(tǒng)專網(wǎng)進行組網(wǎng),各個變電站的現(xiàn)場情況,通過電力通信專網(wǎng)直接傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務器、監(jiān)控/管理客戶端和電視墻上,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)通。由圖2系統(tǒng)組網(wǎng)圖可見,整個監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩大部分,監(jiān)控現(xiàn)場和監(jiān)控中心。3.1視頻編碼系統(tǒng)作為電網(wǎng)系統(tǒng)的樞紐,對變電站進行無人監(jiān)控是保證電力系統(tǒng)正常運行的重中之重。變電站的監(jiān)控設備主要包括報警主機、網(wǎng)絡硬盤錄像機、攝像機、拾音器、照明設備及各類報警探頭,變電站監(jiān)控設備的主要作用是采集現(xiàn)場的告警信息—現(xiàn)場的環(huán)境及視頻,同時根據(jù)監(jiān)控中心的控制指令執(zhí)行響應操作。報警探頭包括紅外線偵測器、水淹、玻璃破碎器、煙霧傳感器、應急鈴。變電站內各自動化系統(tǒng)實時聯(lián)動。變電站內同時發(fā)生多點報警時,系統(tǒng)將按報警級別高低和時間優(yōu)先進行處理,優(yōu)先上傳重點報警點的音視頻等告警信息,同級別的報警信息按照時間優(yōu)先順序上傳。視頻編碼器是每個變電站監(jiān)控點的核心,分別通過視頻接口控制接口、音頻接口、報警接口接入攝像機、拾音器和紅外線偵測器、水淹器、玻璃破碎器、煙霧傳感器、應急鈴等報警設備。變電站所有監(jiān)控的圖像都通過攝像機采集,攝像機采集范圍包括:變電站周邊、門口、電氣設備以及通信機房等。紅外線偵測器主要部署安裝在變電站的周圍院墻處,防止有人翻墻入內,如有人觸到紅外線時就會發(fā)出警報信號。水淹器和煙霧傳感器均應用于室內,檢測站內的環(huán)境與煙塵,預防水災和火災的發(fā)生,警情發(fā)生時及時發(fā)出信號告警。玻璃破碎器主要保障站內環(huán)境不遭到破壞,當有人非法破窗而入或因自然原因玻璃出現(xiàn)破裂時能及時發(fā)出警報。視頻編碼器通過報警主機與報警探頭相連,當發(fā)生告警時通過站端處理單元進行聯(lián)動,在監(jiān)控中心實現(xiàn)視頻控制和畫面切換。作為音頻對講設備,拾音器通視頻編碼器的音頻接口接入到變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中,主要保障監(jiān)控中心和監(jiān)控現(xiàn)場的語言通話,實現(xiàn)監(jiān)控中心對監(jiān)控點的遠程調度、遠程維護和指導。3.2遠端圖像的上傳作為系統(tǒng)的核心,監(jiān)控中心實現(xiàn)整個系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和集中控制。監(jiān)控中心由各種響應服務器及服務器群、監(jiān)控/管理客戶端、磁陣、多媒體交換單元、電視墻、話筒、打印機、網(wǎng)絡接入等設備組成。監(jiān)控中心接收的遠端圖像可瞬間傳到電視墻或客戶端顯示設備上,一覽無余可實現(xiàn)監(jiān)控中心對監(jiān)控現(xiàn)場的點對點或點對多點指揮。監(jiān)控中心可以根據(jù)整個監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模靈活部署服務器,一臺服務器上可以同時部署多個軟件,這樣可以在滿足需求的情況下節(jié)約成本;也可以將其分別部署在不同的服務器上,提高監(jiān)控中心處理能力,還可以對關鍵核心服務器進行容災備份。3.3監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡化的要求在典型組網(wǎng)圖中,監(jiān)控中心設備統(tǒng)一部署在一個局域網(wǎng)內。在實際應用中,可以根據(jù)用戶現(xiàn)實網(wǎng)絡狀況,將監(jiān)控中心設備多級組網(wǎng)、分布部署,以便實現(xiàn)系統(tǒng)信令集中控制、統(tǒng)一管理,每天信息就近存儲轉發(fā),從而優(yōu)化網(wǎng)絡負載,降低網(wǎng)絡壓力,充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)功能主要為安保監(jiān)控;移動視頻監(jiān)控;動環(huán)監(jiān)控;調度自動化系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)互聯(lián);應急指揮系統(tǒng)的互聯(lián)。4電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)遠程圖像傳輸電力系統(tǒng)中變電站分布散亂,按照原始的管理模式,要對整個行業(yè)進行監(jiān)督,就要安排專人不間斷的進行檢查巡視,遇到突發(fā)事件難以解決,這樣既浪費人力物力又難以取得成效,不利于對整個電力系統(tǒng)的運行、維護、監(jiān)督、管理。傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)受技術發(fā)展的局限,只能進行現(xiàn)場監(jiān)視,簡單的報警信息傳輸,無法實現(xiàn)遠距離傳輸視頻信號,對于前端的具體情況的了解、事件的確認是非常困難的,無形中降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以將變電站的遠程實時圖像信息通過現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)傳輸?shù)窖矙z中心等相關部門,進行日常監(jiān)控、應急分析和現(xiàn)場決策,提高電量供應的可靠性以及電網(wǎng)設備運行維護的效率,同時提高系統(tǒng)的自動化運行水平,減少管理成本。通過聯(lián)動設備,對各類突發(fā)事件及治安案件進行預防或錄像抓拍取證。電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以在監(jiān)控中心對監(jiān)控現(xiàn)場的設備和環(huán)境進行遠程24小時全天候監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)設備隱患,對故障或事故進行有效處理,同時可以將監(jiān)控現(xiàn)場狀況實時傳送到電力調度、電力安全保衛(wèi)部門、操作巡檢隊等相關職能管理部門,實現(xiàn)各取所需的分專業(yè)管理,減少原理電力管理的中間環(huán)節(jié),提高供電管理效率和整體自動化水平,減少供電管理成本,有助于電力企業(yè)真正實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場的無人值守和安全保衛(wèi)。由此可見,綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供供電安全、提高管理效率,滿足現(xiàn)在電力系統(tǒng)需求的同時也能適應以后監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。5實時、