1 引言
变电所监控系统将不同仪表监测、室内的环境、周界防盗功能使用,开发出一个综合变电所服务平台,同时在物联网技术的支持下供变电所系统的调度、设备维护、设备巡检、应急抢险等人员使用。具体来说,变电所监控可将视频监控系统、智能门禁系统、变电所周界安防系统、系统报警系统等融为一体,变电所统一管理、控制、维护,为变电所工作人员提供基础信息分析,实现变电所的无人值守。
2 行业现状
电力工业的发展,变电所电力网络规模的扩大,电力设备日益更新,变电所要实现运行变电所系统一体化、巡视自动化、监控智能化等目标,开发出变电所综合服务平台。传统的变电所监控方案显然无法满足需求,同时基于物联网技术,结合变电所测控技术的研究,将物联网相关技术应用于变电所测控领域的技术,使其具备统一管控系统,可连接动力环境与视频监控数据,为系统的二次开发提供开放式接口,确保监控系统可更广泛的功能扩展及提供更佳的服务[1]。本系统可以将电力参数、低压保护、安防视频、电站环境等多系统数据集成到一个软件平台,并可以进行网页发布、3G传送、短信告知等,确保电站安全可靠运行。作为电网的末端设备,要求保障安全性和可靠性,否则会给电网公司带来极大管理上的负担。因此数字化变电所系统应该具备智能业务管理和部署系统。简单管理一直是电网数据网关注的重点,并能够实现批量部署、批量配置、批量升级、业务可视化部署,省却部署的时间和人力,提高数字化变电所的效率。
为使变电所监测平台设计做到保障人身安全、供电可靠、技术先进、经济合理和维护方便。 本技术研究适用于交流电压变电所新建 、扩建或改建工程的变电所监测。变电所监测设计应根据工程特点、规模和发展规划,正确处理近期建设和远期发展的关系,远近结合,以近期为主,适当考虑发展的可能。 变电所监测设计仪表通信多样性、远距离传送特点、根据所址环境、地区供电条件和节约电能等因素,合理确定设计方案。 变电所监测采用的设备和器材,符合行业的产品技术标准,并应优先选用技术先进、经济适用和节能的成套设备和定型产品,视频一体化,统一网管的。如图1所示:
大型新型电力设备大量使用,无人值守变电所的日益增多,都给电力设备运行维护和管理人员带来了许多新的问题,并且已经严重制约了无人值守变电所的快速发展。由于各电力厂家设备采用的通讯接口并没统一行业标准,所以结果就是变电所智能设备在通讯接口的上存在的随意性,且数量、种类众多,RS232/RS485/LAN并存[4]。并且电力设备系统相对独立,传输信息方法需要不同的方法,就造成了网络资源的浪费,我们对其进行整理,在物联网技术的高速环境下开发众多设备系统相对独立的计算机软件,设备运行管理带来管理成本的减少,方便工作人员处理故障等,不需要投入大量的现场调试时间和人力,有利于大面积推广。
以上存在的问题,本项目改变传统的工作人员定时巡检方法,提出了变电所智能设备状态综合监测系统的设计方案。同时运用物联网技术成熟的技术,结合系统众多智能电力设备方便地接入数据采集数据,采用先进、可靠的通讯技术,将所采集数据信息传输到开放实时数据库系统等,在计算机处理,物联网的技术,使现场设备运行状态信息能及时得到集中处理。通过物联网实现视频、监控一体化,可以网页发布、3G传送、短信告知、视频等功能实现无人值守,发现危险情况,更好更快的适应电力事业的发展。
3 项目设计
变电所是输变电网分布的核心节点,变电所数目巨大、分布广等特点,管理维护比较困难,变电所多以遥控、遥信、遥测、遥调、遥视作为主要的管理手段,但随着国家提出“智能电网”样板,已经逐步成为当前变电所管理的发展新方向[2]。本方案无缝连接到各个子系统,开发出统一的综合服务平台,再基于物联网的智能变电所监测系统,对变电所的安防、照明进行智能控制,并实现电力综合监控系统的互连和高可靠性。系统为变电所提供一个安全节能、先进智能的环境,让用户充分享受到现代科技带来的方便。变电所监控系统主要是对各变电所有关数据、环境数据、监控图像直接地了解和掌握各个变电所的情况,对发生的情况做出反应。
4 关键技术
4.1 视频监控
变电所视频监控,经过十几年的发展,逐渐从模拟向数字转变;从标清向高清升级;从最初的“看得见”发展到现在可以“看得清、看得全、看得细、看得明白”。变电所监控系统主要是对各变电所、通信站的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视,实时、直接地了解和掌握各个变电所、通信站的情况,及时对发生的情况做出反应。如今应用了高清监控,可以更好地结合环境参量数据实现可视化在线监测数据,包括油压检测、温湿度检测等数据,一旦发生异常情况,及时报警。
4.2 视频统一网管的实现
国内多数变电所监控,安全生产的系统并不完善,首先想法就是没有智能监控不会影响生产。因此,几个摄像机+DVR/NVR构成简单的视频监控系统就可以了,变电所简单的控制[Z]。在这种思想下一方面动力环境监控系统和视频监控系统所组成的监控系统是割裂的两个独立的系统,变电所端与各级中心的值班人员需要通过两套系统来对变电所进行监控;另一方面,两套系统都是显示基本的数据和简单的告警信息,电力数据判断需要值班人员自己分析,有的需要请示领导,问题处理时间慢,如果出现分析差错,后果不堪设想。
4.3 电力综合监控系统的互连和高可靠性
监控系统最终目的是要为电力系统安全生产。相比以前监控系统,必须有非常好的设备互连性能,统一性。为电力系统的二次开发提供开放式接口,确保电力设备监控系统可更广泛的功能扩展,对系统以后的升级做好充分的准备,为提供电力工作人员提供服务。电力综合监控系统可提供标准的COM、API、RTU等接口。可实现与综合自动化系统、SCADA系统、智能门禁系统、消防系统、照明控制系统等系统的互联[3]。此外,在功能提升的同时,系统的可靠性也得到较大提升。以往购买几个简单摄像头、视频服务器就可以完成变电所视频监控的情形将成为历史。系统实现综合监控,对视频监控、环境监测、安全防范、消防报警、门禁等子系统进行整合并建立相关联动,从而节约成本、提高系统效率。
4.4 变电所的监控功能更丰富
对于变电所的安防,也是系统综合智能服务平台的一个最要组成部分,同时供电力系统的其它方面,如调度人员、电力设备维护、设备巡检等。变电所监控可将视频监控、门禁、周界安防、报警系统等,融合统一管理系统平台,控制、维护,为电力工作人员提供基础信息分析;此外,各部分电力人员可以依照管理权限、级别等,查看系统视频图像、门禁信息、告警信息,结合成本工作人操作要求,实现变电所的无人值守;系统的融合还可使各部门人员能够掌握更多的信息,对设备状态、环境状态综合判断,做出良好的判断和相应。
4.5 系统硬件设计
目前各类设备具有众多形式的通讯接口,因此作为系统重要的硬件部分设备运行状态信息采集仪,应满足所有主流通讯接口及尽可能多的通讯接口的要求,并采用模块化的设计思想;同时,选用嵌入式32位实时操作系统(RTOS)作为系统传输和通讯平台,具有较强的可靠性和可扩展性,支持远程升级和调试[4]。
4.6 本系统计算机管理分析软件
(1) 直观的实时监控功能
(2) 完善的告警处理功能
(3) 丰富的业务支持功能
(4) 友好的软件接口
5 项目开发方法
5.1 多系统的无缝连接到开发综合服务平台。
通过物联网连接变电所的周围智能安防,变电所内部智能照明,危险地区气体含量、温度湿度等数据。可实现与综合自动化系统、调度自动化系统、SCADA系统、门禁系统、消防系统、照明控制系统等系统的通过物联网技术互联。相对以前国内的研究,本项目更突出物联网技术、3G、无线技术大量安全的应用。针对变电所分布广,所在地点环境比较复杂,在每个变电所的投入成本不能过高的特点。如图2所示:
5.2 电力综合监控系统的互连和高可靠性的软件平台。
系统平台数字化、功能完善化提升的同时,平台的安全性、可靠性也得到较大提升,首先在物联网技术的支持下,对多个系统的连接、传输、发送达到高的水平,平台的开发在之前的项目中有一定的基础,借鉴国内外先进经验和成熟的技术提高平台可靠性。
5.3 智能统一化
视频一体化,统一网管的实现,利用网页发布、3G传送、短信告知、视频等功能实现无人值守,及时的发现危险情况。
6 结束语
本项目的研究还可以在电力监测方面提高智能化、一体化发展、进一步加强国内电力系统项目合作,促进和提高理论研究水平和经济效益与社会效益。
参考文献:
[1] 商国才.电力系统自动化[M].天津:天津大学版社,2007.
[2] 黄泗兴.设计“五遥”应变注意的问题[J].农村电气化,2008,(4):16-18.
[3] 曹体居.110KV变电站优化设计[J].科技咨询,2010,(6):61-63.
[4] 彭歆北,余志兰.移动通信助力电力行业信息化前行[J].世界电信,2009,(2):34-35.
作者简介:张迁礼(1982-),男,助理研究员,主要从事工业自动化系统集成和开发。