周 軍

（深圳新能電力開發(fā)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳518052）

0 引言

變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)是變電站運(yùn)行和維護(hù)的一體化技術(shù)平臺(tái)，整合了傳統(tǒng)變電站的監(jiān)視、控制、設(shè)備監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理等專業(yè)技術(shù)系統(tǒng)，以“標(biāo)準(zhǔn)化”和“模塊化”為主要原則，以“系統(tǒng)精簡(jiǎn)、信息規(guī)范、界面統(tǒng)一、業(yè)務(wù)協(xié)同”為主要技術(shù)特征，為電網(wǎng)運(yùn)行控制、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和變電站維護(hù)管理提供一站式的支撐。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)較常規(guī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、數(shù)字化變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：通過駕駛臺(tái)，簡(jiǎn)潔、直觀、友好地集成展示了變電站的監(jiān)控和運(yùn)維關(guān)鍵指標(biāo)信息；通過全景數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了變電站全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集和處理；通過運(yùn)維管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了變電站的運(yùn)維一體化管理；通過統(tǒng)一的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了變電站監(jiān)控、運(yùn)維操作的規(guī)范化和便捷化；統(tǒng)一規(guī)范了變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)集控和就地的功能，為集控站及變電站的規(guī)范化管理提供了技術(shù)支撐。

變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)建立在DL／T860標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間信息共享和互操作。全站設(shè)備在功能邏輯上分為站控層、間隔層和過程層；3層設(shè)備之間采用站控層與過程層兩層網(wǎng)絡(luò)連接。各層設(shè)備主要包括：站控層設(shè)備包括監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、設(shè)備管理工作站等。間隔層設(shè)備包括繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波裝置、PMU、網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀及穩(wěn)控裝置等。過程層設(shè)備包括合并單元、智能終端、智能組件等。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 統(tǒng)一信息平臺(tái)

統(tǒng)一信息平臺(tái)接入各種不同數(shù)據(jù)模型的子系統(tǒng)，對(duì)這些不同的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行整合，生成基于IEC61970的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集、統(tǒng)一處理。統(tǒng)一信息平臺(tái)包括測(cè)控、保護(hù)、PMU、故障數(shù)據(jù)錄波、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、一體化電源、環(huán)境等數(shù)據(jù)的綜合采集與統(tǒng)一處理，在站端完成數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用的信息共享。

統(tǒng)一信息平臺(tái)結(jié)構(gòu)自下而上依次為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)交互。統(tǒng)一信息平臺(tái)中的模塊間及對(duì)外信息的信息交互通過數(shù)據(jù)總線完成。數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間（計(jì)算機(jī)間和內(nèi)部）的高速數(shù)據(jù)通信，持基于UDP、TCP等實(shí)現(xiàn)方式，具有組播和單播等傳輸形式，支持一對(duì)多、一對(duì)一的信息交換場(chǎng)合。

3 一體化監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)（圖2）分為3個(gè)大類：監(jiān)控類、應(yīng)用類、作業(yè)類。

圖2 變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 監(jiān)控類

監(jiān)控類功能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控和維護(hù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

電網(wǎng)監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的運(yùn)行與監(jiān)視，包括模擬量、狀態(tài)量數(shù)據(jù)。模擬量包括主變及線路的有功、無功功率、功率因數(shù)、主變及線路的電流、母線電壓、頻率等。狀態(tài)量包括事故總信號(hào)、斷路器位置、刀閘位置、預(yù)告信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、各種設(shè)備的本體信息、工況等，狀態(tài)量支持雙位置點(diǎn)處理。

防誤閉鎖：采用與監(jiān)控系統(tǒng)一體化的設(shè)計(jì)模式，使防誤閉鎖軟件與監(jiān)控系統(tǒng)軟件具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)和統(tǒng)一的圖形界面。采用智能防誤閉鎖五防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作情況的在線監(jiān)視，結(jié)合五防系統(tǒng)中的操作票序列，按票依次開放每步電氣操作，實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)在線閉鎖，并根據(jù)變電站運(yùn)行操作規(guī)則、當(dāng)前變電站的運(yùn)行方式，在對(duì)變電站進(jìn)行整體防誤的基礎(chǔ)上，自動(dòng)生成符合操作規(guī)范的操作票。

順序控制：實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制功能，進(jìn)行開關(guān)刀閘分合、開關(guān)檢同期合、檢無壓合、變壓器分接頭升／降／停、電容器電抗器投／退等操作。

一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)：針對(duì)廠站內(nèi)變壓器、開關(guān)、避雷器等一次設(shè)備，通過與一次設(shè)備智能組件的配合，實(shí)現(xiàn)綜合展示、告警、報(bào)表以及綜合故障診斷功能。

計(jì)量監(jiān)測(cè)：按照相關(guān)電能計(jì)量技術(shù)規(guī)范對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、計(jì)算和管理，精度達(dá)到相應(yīng)級(jí)別的要求。

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：按照電能質(zhì)量技術(shù)規(guī)范對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及告警信息進(jìn)行監(jiān)視。

通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)：具有報(bào)文監(jiān)視及存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文實(shí)時(shí)在線分析等功能，支持基于SNMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)流量等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的可視化監(jiān)視與報(bào)警功能。對(duì)站控層、過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化監(jiān)視，通過對(duì)通信報(bào)文的分析，檢驗(yàn)通信報(bào)文的編碼正確性、參數(shù)合法性等指標(biāo)。

視頻及環(huán)境監(jiān)控：具有將環(huán)境、安防、門禁消防系統(tǒng)等子系統(tǒng)接入的能力，采用DL／T860標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)通信。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用獨(dú)立視頻通道，整合到一體化監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)與其他專業(yè)系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)。支持對(duì)輔助設(shè)備的操作與控制。

消防監(jiān)視：實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防系統(tǒng)報(bào)警信息，并與視頻及環(huán)境監(jiān)控模塊聯(lián)動(dòng)。

站用電源監(jiān)控：采集交流、直流、不間斷電源、通信電源等站內(nèi)電源及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制。

遠(yuǎn)程瀏覽：實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)發(fā)布功能，通過Ⅲ區(qū)遠(yuǎn)程登錄進(jìn)行瀏覽。

3.2 應(yīng)用類

智能告警：對(duì)告警信息進(jìn)行分層、分類、過濾、合并，以便于告警信號(hào)的分析。

電壓無功調(diào)節(jié)：利用變壓器自動(dòng)調(diào)壓、無功補(bǔ)償設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，實(shí)現(xiàn)電壓無功控制，保證系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化控制。

智能閉鎖：在設(shè)備或者系統(tǒng)異常的情況下，對(duì)設(shè)備操作進(jìn)行閉鎖提醒。

狀態(tài)評(píng)估：實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)、量測(cè)數(shù)據(jù)等中的可疑或者壞數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)并告警提示。

保護(hù)管理：實(shí)現(xiàn)變電站保護(hù)裝置的設(shè)備參數(shù)、軟壓板、定值等在線查看和存儲(chǔ)、修改等管理功能。

事故分析：包括事故相關(guān)的電網(wǎng)信息和設(shè)備信息。在故障情況下對(duì)事件順序記錄、保護(hù)事件、相量測(cè)量數(shù)據(jù)及故障波形等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和綜合分析，生成分析結(jié)果，以保護(hù)裝置動(dòng)作后生成的報(bào)告為基礎(chǔ)，結(jié)合故障錄波、設(shè)備臺(tái)賬等信息，生成故障分析報(bào)告。

設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)：獲取主站對(duì)設(shè)備的評(píng)價(jià)結(jié)果，并進(jìn)行可視化展示。為狀態(tài)化檢修、生產(chǎn)調(diào)度和故障處理提供數(shù)據(jù)支持。

3.3 作業(yè)類

設(shè)備臺(tái)賬：從生產(chǎn)管理主站獲取設(shè)備銘牌、技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行維護(hù)、更換記錄等臺(tái)賬信息，提供以設(shè)備為對(duì)象的一體化模型。

缺陷管理：從生產(chǎn)管理主站獲取設(shè)備缺陷信息，并且發(fā)起設(shè)備缺陷流程，提供缺陷信息的查詢及統(tǒng)計(jì)等功能。

巡視管理：從生產(chǎn)管理主站獲取巡視計(jì)劃及巡視記錄信息，提供巡視到位率及設(shè)備隱患統(tǒng)計(jì)分析。

交接班管理：與生產(chǎn)管理主站交接班人員同步，提供變電站監(jiān)測(cè)、監(jiān)控運(yùn)行告警信息，形成運(yùn)行日志并和告警信息聯(lián)動(dòng)，同時(shí)獲取交接班管理信息及運(yùn)行日志記錄，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)行日志記錄和運(yùn)行記錄聯(lián)動(dòng)。此外，還通過單點(diǎn)登錄實(shí)現(xiàn)了一體化操作。

工作票管理：從生產(chǎn)管理主站獲取工作票記錄信息，提供工作位置、設(shè)備信息、安措信息、人員信息等，并實(shí)現(xiàn)工作票數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

操作票管理：從生產(chǎn)管理主站獲取操作票記錄信息，提供工作位置、設(shè)備信息、操作項(xiàng)、人員信息、停電范圍等，并實(shí)現(xiàn)操作項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。

檢修管理：從生產(chǎn)管理主站獲取檢修計(jì)劃信息和檢修工單信息，提供檢修計(jì)劃完成情況統(tǒng)計(jì)和設(shè)備檢修情況統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修報(bào)告查看。

4 結(jié)語

本文提出了一種基于統(tǒng)一信息平臺(tái)的變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，著重解決不同廠家間交流共享的數(shù)據(jù)模型問題，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集、統(tǒng)一處理，在站端完成數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同專業(yè)、不同時(shí)間尺度、不同類型、不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，統(tǒng)一整合和存儲(chǔ)管理，為各專業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)互通、實(shí)現(xiàn)全維度的業(yè)務(wù)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

［1］于爾鏗，周京陽(yáng)，劉廣一，等.能量管理系統(tǒng)（EMS）的技術(shù)發(fā)展［J］.中國(guó)電力，1997，30（8）：3－5.

［2］劉晨暉.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報(bào)理論與方法［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1987.

［3］牛東曉，曹樹華，趙磊，等.電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998.