變電站遠程監控系統開發論文

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摘要摘要：針對中國電力系統發展的實際需要，開發并應用了GD3000型變電站遠程監控系統，本系統為遠程管理提供幫助，使之能平安可靠地應用于無人值守變電站中。該系統采用新的開放式模塊、分布式處理的概念，可廣泛用于電力系統的無人站及各種信息采集的場合。

摘要：變電站全面監測分布式集中控制

0引言

無人值守變電站要求對現場進行全面的監控。目前，我國電力系統普遍采用的是SCADA系統實現“四遙”功能，但僅此還不能滿足生產現場完全無人化和充分保證變電設備平安運行的目標，因為站內現場還存在設備絕緣、環境視頻圖像監控新問題，解決例如防火、防盜、防止設備絕緣劣化、發熱過度等實時監視，這些新問題使得建立全面的變電站遠程監控系統成為當務之急。

經過調研發現，國內對變電站現場狀況的監測，基本只針對某個獨立單元系統，如電氣指標監測，電視監控、絕緣在線監測、防火防盜監控等，并上傳至局生產管理部門。這些僅僅依靠某一、二項監測結果去了解變電站的狀況往往是片面的，不足以讓后方的生產管理人員實時、全面地把握變電站現場狀況，更不能依靠某一項監測結果對現場進行及時處理，令已經投入的監測系統不能充分發揮應有的功能，導致事倍功半。即便安裝了較多項目的監測系統，但各個系統互不兼容，操作繁瑣，往往集成度不高，一樣達不到理想的監測效果。

經過研制開發的一套具備全面監測項目內容的變電站綜合一體的現場監控系統，將變電站監測推向全面化，使得變電站無人值守成為可能。

1主要研制目標

系統結構模塊化，由電視、火警和保安監控子系統、設備狀態紅外監控子系統、電纜防火、高電壓絕緣在線監測等子系統組成，某些成熟的子系統可直接引進，然后，利用主控系統將各個系統利用軟硬件接口集成在一體，統一協調管理，可大大縮短研制周期，并且保證某個系統的升級，不影響其他子系統和主機系統的運行。

(1)系統采用分布式集中控制技術，把一個變電站分成幾個報警區域，每個報警區域由一臺分級控制器負責區域內的所有報警控制、設備控制。分級控制器再通過數據線和矩陣主機相連。矩陣主機和所有的分級控制器只須一對雙絞線連接即可。系統采用分級控制技術，使系統施工、布線和維護簡單方便，系統可行性提高，某一區域故障不影響其他區域。分級控制器采用標準422/485接口，可和變電站其他設備連聯。

(2)設備運行狀態監控。現有的監控系統，只能監視設備的外部及四周環境，無法監測設備的運行狀態，只能在被監視設備發生嚴重(如起火冒煙、外部變形等)情況下報警，無法將被監視設備發生故障消除在萌芽狀態。因此，要做到真正意義上的無人值守變電站，必須采用紅外熱像儀，完成對變電站主要工作設備(主變壓器、電容器、開關等)的運行狀態監控，及時發現設備故障，及時報警。

(3)電纜防火系統使用纜式定溫探測器對電纜溫升進行報警，大大優于傳統的溫度、煙霧探測器只能起到事后報警功能，無法早期發現故障隱患。

2系統主要結構

GD3000變電站監控系統由監控前端、現場主機工作站、通信網絡和后臺監控中心組成，基本結構如圖1所示。

圖1GD3000變電站監控系統結構圖

2.1監控前端和現場主機工作站

監控前端由各類監測傳感器、攝像機、紅外熱像儀、電纜感溫探測器、防火報警設備組成，監控前端和現場主機工作站組成一套站內系統可單獨工作。

2.2遠程通信網絡

(1)現場主機工作站和后臺監控中心之間，通過VC2000DN編解碼器，光端機采用光纖（E1口）連接，系統工作穩定。

(2)VC2000DN解碼器將2M信號解碼后通過RS-232串口傳輸至監控中心服務器。

(3)后臺監控中心通過監控中心服務器采用以太網交換機，接入MIS網。

2.3后臺監控中心

后臺監控中心一般設在辦公大樓，由系統中心服務器、VC2000DN解碼器、監控客戶終端組成。

(1)硬件設備采用先進的進口設備，確保穩定、可靠和平安，具有強抗干擾能力。

(2)每一個經過授權的客戶終端通過IE瀏覽器即可對監控前端設備進行管理,如實時測量在線各類高壓設備的介質損耗、泄漏電流等，遙控各類攝像機進行環境監控，遙控紅外熱像儀對設備發熱情況跟蹤，接收各類報警消息等。

3系統主要特征

該系統可以完成現場日夜電視監控、高電壓設備絕緣在線監測、電氣設備熱故障紅外熱像實時監控及防火防盜監控，它利用網絡媒介將現場監測系統和局生產調度部門連接在一起，使遠方的生產管理人員對變電站現場狀況了如指掌，為變電站的無人值守創造了良好的前提條件。

(1)系統結構合理、安裝擴展輕松簡捷。

根據電力行業規程，采用開放式結構設計而成，系統配置靈活合理，既可自成體系，又可多級組合而形成監控網絡，各子系統可自由配置組合并實現無代升級；系統自身有很強的可拓展性，和其他系統有較強兼容性。

(2)使用簡單方便。只需登錄上網（局域網）或撥號上網(INTERNET)，均可通過IE瀏覽器對前段變電站設備進行管理。

(3)系統控制面板和圖形界面（GUI）友好。基于WINDOWS系列操作系統的用戶友好界面程序，簡單易學。

(4)高電壓設備絕緣在線監測系統功能強大。高電壓設備絕緣在線監測系統主要用于中型、大型變電站，對主變壓器套管、耦合電容器、電流互感器、電壓互感器、主變壓器鐵心、主變壓器中心點套管、各種避雷器、斷路器等高電壓設備絕緣狀況進行在線監測。主要監測項目有摘要：介質損耗、泄露電流、等值電容、母線電壓、頻率、鐵心電流、零序泄露電流、諧波分析等。可以自動或手動監測上述各量及變化率，進行數據統計和處理，打印其結果或變化曲線，進行絕緣情況的綜合評判。

(5)圖像傳輸速度快、品質高。傳輸圖像分辨率352×288～704×576可調,彩色32Bit,亮度256級，速率25楨/s（PAL制）-30楨/s（NTSC）制。①圖像遠程傳輸硬件壓縮，圖像效果明顯好于軟件壓縮，云臺移動時，圖像仍保持清楚。②局域網接收采用軟件解壓縮，用戶不限。③最新網絡視頻監視壓縮芯，傳送極高質量圖像直接上10/100M以太網，網絡傳輸可達到30幀/s。④網絡視頻傳輸采用最新的IP呼叫方式，只有當視頻服務器接收到網絡連接請示時才響應請求發送圖像，且占用帶寬不超過50kbps，網絡能力強大。變電站的圖像、監測信息、通過光纖2M口傳輸圖像，至供電局監控中心，有關部門在辦公室使用電腦上網即可遠程查看和控制前端設備。變電站的監視圖像、監測信息也可直接上變電站已有的局域網。

(6)紅外熱像故障監測測溫準確。

采用紅外熱成像儀對整個變電站的關鍵部位實施監測和黑夜監視，能夠把握關鍵設備的運行狀態。①焦平面紅外熱成像儀，有線連接，設定工作方式后自動工作。②遠程網絡控制，手動實現視場內熱故障搜尋。③全屏任意點測溫、偽彩色顯示，設定溫度報警，溫度分辨率≤0.1℃。④全數字化存儲，確保圖像數據同現場情況相同。⑤功能強大的分析軟件，自動形成報告輸出。

(7)主動報警、減少損失。

對紅外入侵、煙敏、電纜防火等報警點的設防摘要：可進行任務設防、定時程序設防、人工手動設防，當所設防的點出現報警后，系統可就地進行報警處理，并在前端按權限切換至報警現場的圖像，主動提醒生產管理人員，使各種異常得到及時處理，將損失降到最小，并建立圖像、地點、時間等資料的數據庫供查詢和硬盤錄像。

(8)先進的抗干擾技術。

在變電站強電磁場干擾下，可以保證系統工作穩定，符合GB6833.1中規定的靜電放電敏感度試驗、電源瞬態敏感度試驗、輻射敏感度試驗、傳導敏感度試驗要求。

4經濟、社會效益分析

GD3000型變電站遠程監控系統在泰安供電公司桃園變電站已投入運行，在公司MIS網絡覆蓋的范圍內，各級有關部門的計算機都可以隨時監測變電站現場的情況，在生產管理、調度中發揮了巨大的功能，創造了明顯的經濟效益和社會效益。

4.1經濟效益分析

(1)該系統可以在任何時間、任何地點通過MIS網絡實時、準確地為領導和生產管理人員提供變電站的現場情況，可操縱前臺攝像機進行變電站現場巡視，完全代替運行人員日常例行巡視。

(2)該系統可進行遠紅外測溫工作，遠程操縱帶云臺的紅外熱像儀即可測出變電站關鍵設備的溫度，從而把握設備的運行狀態，減少不必要的檢修工作。

(3)該系統的火警和保安監控裝置可實現對變電站的防火、防盜保護。獨具特色的電纜防火預警子系統可對變電站各種類型的電纜進行感溫監測，一旦溫度達到設定值即進行報警，將異常消除在萌芽狀態中。

綜上所述，經過測算，投入該系統后每年節約不必要的現場檢修、巡視、測溫投入的人工、材料和臺班等直接費用至少達20萬元。

4.2社會效益分析

GD3000型變電站遠程監控系統投入后也收到了良好的社會效益摘要：①提高了供電的可靠性；②提高了電網運行的效率；③提高了配電設備技術水平；④提高了企業現代化管理水平，達到科學管理，合理運營的目的；⑤達到減員增效、提高勞動生產率的目的；⑥改進對無人值班變電站或少人職守變電站隱患的監控能力，提高服務質量，從而提高為用戶服務水平，樹立供電企業的良好形象。

4.3平安方面

杜絕了設備的無依據檢修，從而大大減少了帶電現場的工作量，是減少電力事故發生、實現平安生產“可控、在控”的行之有效的辦法。

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5結束語

GD3000型變電站監控系統是一套具備全面電力監測項目的綜合一體化系統，各子系統均代表當前國內最新技術成果應用，該系統已通過山東省電力集團公司科技成果鑒定，適合應用于當前電力系統變電站無人值守場合。