500 kV变电站通信机房动力及环境监控系统研究

王晓勇，田明光，张延童，徐彬泰，吕新荃

（国网山东省电力公司信息通信公司，山东 济南 250001）

500 kV变电站通信机房动力及环境监控系统研究

王晓勇，田明光，张延童，徐彬泰，吕新荃

（国网山东省电力公司信息通信公司，山东 济南 250001）

动力及环境监控系统作为保障变电站通信机房可靠运行的信息化技术手段，可以有效支撑电力通信网络的安全稳定运行。在当前500 kV变电站逐步推行无人值守模式的大背景下，如何建设适合自身特点的通信机房动力及环境监控系统已成为共同关注的重要课题。结合山东地区500 kV变电站通信机房运行现状，在讨论分析监控对象和内容的基础上，给出山东地区500 kV变电站通信机房动力及环境监控系统的建设实施方案。监控系统在山东地区的实际应用，有效降低了变电站通信机房内通信设备的故障率，保障了电力通信网络的可靠运行。

动力及环境监控系统；建设方案；系统结构；监控中心；监控子站；应用成效

0 引言

动力及环境监控系统可以结合不同通信机房的设备特点和工作环境，对通信机房内的通信电源、蓄电池组、空调等设备以及温度、湿度、水浸等环境量实现“遥测、遥信、遥调、遥控、遥视”等功能［1］。 动力及环境监控系统已在公网和专网通信系统中得到广泛应用，成为保障通信机房安全稳定运行的有效技术手段。

近年来，随着全国各地区500 kV变电站不断推行无人值守模式，对通信机房可靠运行提出了更加严格的要求。在此背景下，如何建设适应新形势和满足新需求的动力及环境监控系统，持续提升通信机房管理水平，逐步成为共同关注的重要课题。

1 监控需求分析

1.1 山东地区500 kV变电站通信机房运行现状

目前，山东地区已投运42座500 kV及以上变电站，多数配置有独立通信机房。变电站通信机房内运行着大量光传输设备、调度交换设备、综合数据网等通信设备，有效支撑着山东电网的平稳有序运行。部分通信站点作为国家电网公司一、二级骨干传输网的通信中继站，例如500 kV岱宗变电站承载着上海庙—山东±800 kV直流特高压工程的继电保护、安全控制装置、调度自动化等重要数据业务，直接关系到特高压电网的安全稳定运行［2］。

变电站通信机房内的通信用电源设备和机房工作环境是保障通信设备安全运行的关键和基础，一旦出现异常将影响到电力通信网络的可靠运行，甚至可能触发各层级的电网事故，重要性不言而喻。由于山东地区500 kV变电站通信机房数量多、分布相对分散，且已实行无人值守，导致通信运维人员的运行维护工作繁琐复杂，管理水平难以持续提升，辖区内电力通信网络的安全运行存在较大压力。

1.2 集中监控需求分析

“三集五大”以来，随着山东地区500 kV变电站通信机房的运维职能发生调整，运维主体变更为山东信通公司。山东信通公司致力于三级电力骨干通信网网架结构优化和运维管理水平提升，考虑原有监控系统采取分散监控且功能单一，是制约高效率和智能化运维的“瓶颈”，已无法满足电网发展对电力通信网络建设的新要求，为实施集中监控提供了重要动机。

同时，由于山东地区500 kV变电站已全面推行无人值守模式，通信运维人员无法实时掌握通信机房工况信息，导致通信机房存在较大隐患。按照DL/T 544—2012《电力通信运行管理规程》要求，对于无人值守的通信站点，应具备相应的远程监测手段，监测数据应能够及时传送到所属中心站或24 h有人值守的通信站点［3］。因此，在当前人力资源有限条件下，寻求利用先进技术手段对通信机房采取集中监控，以适应新形势和满足新需求尤其重要。

2 监控对象和内容

2.1 监控对象的选取

山东地区500 kV变电站通信机房内动力及环境监控系统重点实现高频开关电源、蓄电池组、机房空调运行数据及告警信息的实时监控以及机房温湿度、水浸、视频图像等环境量的监控。因此，监控对象可大致分为两大类：动力设备和机房环境［4］。

动力设备：高频开关电源、蓄电池组等通信用电源设备。

机房环境：机房温湿度、机柜内温湿度、浸水信息、机房实时图像画面以及机房空调。

2.2 监控内容的确定

山东地区500 kV变电站通信机房内动力及环境监控系统选取动力设备和机房环境为监控对象，监控内容则是对监控对象的工况信息实现“遥测、遥信、遥调、遥控、遥视”等功能。山东地区500 kV变电站通信机房内动力及环境监控系统监控对象和监控内容如表1所示。

表1 监控对象和内容

高频开关电源。监测开关电源工作状态和采集交流输入电压、电流，整流模块输出电压、电流等运行参数。

蓄电池组。监测蓄电池组工作状态和采集蓄电池组组电压、组电流、组标示温度、单体充放电电流等运行参数。

机房空调。监测机房空调（风机、压缩机）工作状态和采集空调工作电压、负载电流等运行参数。

机房温湿度。监测机房重要工作区域的温湿度及触发阈值越限告警。

机柜温湿度。监测机房重要设备（例如SDH、OTN、PTN等光传输设备）机柜内的温湿度及触发阈值越限告警。

浸水信息。采集机房敏感区域漏水情况及触发水浸报警。

视频图像。实时采集机房重点工作区域的视频图像画面。

3 监控系统建设方案

3.1 监控系统基本架构

山东地区500 kV变电站通信机房动力及环境监控系统采用较为实用的扁平化组网结构［5］，由监控中心和监控子站两级组成，系统基本结构如图1所示。

监控子站设置在辖区内各座500 kV变电站的通信机房，采集现场各种数据，包括动力设备和机房环境的各类工况信息，并与监控中心完成交互通信，实现数据上传和主动告警，便于调度值班人员全面掌握机房内各通信设备的运行工况［6］。

监控中心设置在国网山东省电力公司本部，主要完成监控子站所上传数据信息的汇聚、处理、备份，为通信调度值班人员提供调度决策，以便及时安排通信运维人员到站处理各类设备缺陷和故障。

监控中心与监控子站之间的数据传输承载于山东省骨干SDH光传输网络。监控子站将所采集的数据信息转换为标准以太网信号，通过网络交换机接入监控子站侧SDH设备，再经独立的SDH业务通道传输至监控中心数据库，完成数据信息的汇聚［7］。

3.2 监控中心建设方案

监控中心作为整个动力及环境监控系统的监控和管理中心，主要由网络交换机、数据库服务器、应用服务器、前置服务器、磁盘阵列、管理工作站等网络设备组成，如图2所示。

图2 监控中心方案

省公司本部监控中心的主要网络设备配置。

网络交换机。用于组建本部监控中心的网络平台，负责接入数据库服务器、应用服务器、管理工作站等网络设备。同时，预留连接通信管理系统SG-TMS 的通信接口［8］。

数据库服务器。作为监控中心关键设备，主要用于存储监控数据、管理数据和控制数据，具体包括参数配置、告警信息、操作维护记录、现场采集数据等。

应用服务器。主要负责承载监控中心各种软件模块，包括数据库存储、数据库备份、数据转发、用户鉴权、系统管理、WEB服务、SQL Server数据库管理、视频监控等服务软件。

前置服务器。主要负责轮询监控子站采集上传的数据信息，处理后发送到数据库和管理工作站。同时，可根据监控子站地址下发监控中心的控制操作命令。

管理工作站。主要负责提供图形化的人机界面，实现用户交互监控功能，包括实时监控数据和告警信息显示、处理及视频浏览、摄像机控制等视频监控功能，以及提供历史数据查询、报表打印等服务。

3.3 监控子站建设方案

根据每座500 kV变电站通信机房的设备情况和机房环境，配置相应的传感器、协议转换装置和汇集装置，对机房内的动力设备和机房环境进行监控。另外，在通信机房设置1套子站监控单元，实现机房现场各类数据采集、处理和转发。

以山东地区济南500 kV变电站为例，通信机房监控子站建设方案如图3所示。

图3 监控子站典型建设方案

济南500 kV变电站通信机房监控子站的建设实施方案如下［9-11］。

高频开关电源监测。配有监控模块的高频开关电源，利用智能接口通信，采取协议转换的方式获取电源设备的运行参数和告警信息；非智能高频开关电源，则通过加装辅助测量装置实现运行参数和告警信息的采集。

蓄电池组监测。在蓄电池室设置1套蓄电池监控单元，配合直流电流变送器完成蓄电池组运行参数采集，选取433M无线通信方式完成数据传输。

机房空调监测。机房内的精密空调（智能空调），利用智能空调的智能接口采集信息，经协议转换可获取空调的相关运行参数；普通空调（非智能空调），采用交流电流变送器和远程红外空调控制器实现监控。

机房温湿度监测。在机房地板上2m和设备前0.4m处区域安装数字温湿度传感器，通过有线方式将测量数值上传至子站监控单元［12］。

机柜内温湿度监测。在关键通信设备的机柜内安装无线温湿度传感器（内置5 V电池），采用Zigbee无线方式上传测量数值至子站监控单元处理。

浸水信息监测。在机房空调下方及进出水管等敏感区域安装水浸传感器，采集机房浸水信息，交由现场监控单元进行处理。

视频监控。在机房合适位置安装2套高清红外网络摄像机，同现场子站监控单元并接入网络交换机，完成机房视频图像信息的实时采集。

4 监控系统应用

山东地区500 kV变电站通信机房动力及环境监控系统始建于2007年，后期经历一、二期升级改造工程，系统覆盖范围和实现功能得到了不断提升和完善，逐步演进为现有结构合理和功能完善的动力及环境监控系统。截至目前，该系统已覆盖省公司本部中心传输机房、1座1 000 kV变电站以及37座500 kV变电站等通信站点。按照工程实施计划，预计2017年底前可实现辖区内42座500 kV及以上变电站的全面接入。

随着动力及环境监控系统的建成和推广应用，通信调度值班人员已实现通信机房的7×24 h无缝隙监控。一旦电源设备发生故障或机房工作环境出现问题，系统将自动触发告警，值班人员可以及时告知运维人员赶赴现场处理，有效保障了电力通信网络的安全可靠运行。根据《山东省电力通信设备运行统计分析评价报告 （2016年）》，2016年山东地区三级电力骨干通信网全网通信设备故障率较2015年降低了 5%［13］。

5 结语

500 kV变电站通信机房动力及环境监控系统作为电力通信网络的重要组成部分，在电网建设、生产、运行等方面发挥着重要作用。山东信通公司为持续深化监控系统对变电站通信机房稳定运行的重要支撑作用，确保实现对山东地区三级电力骨干通信网络及时有效的集中监控，积极开展了对变电站通信机房动力及环境监控系统的应用研究工作。

系统的建设和推广应用，将全面提升山东信通公司对电力通信网络的管理水平和掌控力度，为电网发展提供更可靠、更高效的通信支撑。

［1］中国通信标准化协会.通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统：YD/T 1363.1—2005［S］.北京：中国标准出版社，2005：1－6.

［2］徐彬泰，刘磊，张延童，等．变电站动力环境监控系统传输方案研究［J］.电力信息与通信技术，2015，13（10）：29-32．

［3］国家能源局.电力通信运行管理规程：DL /T 544—2012［S］.北京：中国电力出版社，2012：1－12.

［4］刘希禹．通信电源与空调及环境集中监控系统［M］.北京：人民邮电出版社，1999．

［5］张正江．电力通信机房动力环境监控系统应用研究［J］.数字通信，2014，41（1）：49-51．

［6］骆宇平．变电站通信机房动力环境监控系统建设研究［J］.中国高新技术企业，2015（36）：12-13．

［7］刘淼，陈玮．南方电网超高压公司通信机房动力及环境监控系统解决方案［J］.信息通信，2014（3）：220-221．

［8］昝继业，于浩，李振伟，等．.基于传输系统的机房动力环境监控策略研究与实现［J］.电力信息与通信技术，2015，13（6）：55-59．

［9］陆旭，项东，郭志军．.电力通信局（站）动力环境监控系统应用研究［J］.数字技术与应用，2016，12（1）：63-64．

［10］侯永涛．动力环境监控系统若干问题的探讨［J］.电信工程技术与标准化.2010，23（4）：81-86．

［11］于新洋．变电站通信机房动力环境监控系统的设计及应用［D］.吉林：吉林大学，2013．

［12］中国通信标准化协会.通信中心机房环境条件要求：YD/T 1821—2008［S］.北京：中国标准出版社，2005：1－8.

［13］张庆，刘磊，徐彬泰，等．电力通信机房基础环境控制和优化方式研究［J］.电力信息与通信技术，2015，13（10）：20-23．

Research on Power and Environment Monitoring System Construction of 500 kV S ubstation C ommunication E quipment R oom

WANG Xiaoyong，T IAN Mingguang，Z HANG Yantong，X U Bintai，L V Xinquan
（Information and Telecommunications Company，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

Power and environmentmonitoring system is an important technicalmeans to ensure the safety and stable operation of the communication equipment room of the substation，which is essential for the communication system of the power network operating reliably.Under the background of that the 500 kV substations are gradually implemented with unattended mode，how to build the power and environmentmonitoring system for the respective characteristics of each region has become a common concern.In this paper，a solution for the power and environment monitoring system applying to the 500 kV substations in Shandong area is developed based on the analysis and discussion on the current status of 500 kV substation communication equipment room，the objects and their contents to bemonitored.The practical application of themonitoring system in Shandong area effectively reduces the failure rate of the communication equipment in the communication room of the substation and ensures the reliability of the power communication network.

power and environmentmonitoring system；solution；system structure；supervision center；supervision sub-station；application performance

TP277

：B

：1007－9904（2017）08－0049－04

2017-02-07

王晓勇（1987），男，工程师，主要从事电力通信工程建设管理及电力通信网线路运维检修工作；

田明光（1965），男，高级工程师，主要从事电力通信网技术管理工作；

张延童（1981），男，工程师，主要从事电力系统通信设备运维检修工作；

徐彬泰（1987），男，工程师，主要从事电力系统通信设备运维检修工作；

吕新荃（1989），男，助理工程师，从事电力系统通信设备运维检修工作。