变电站辅助设备智能远程监控技术研究与实现

李宣义李铁成李均强栗会峰

(国网河北省电力有限公司电力科学研究院,河北 石家庄 050021)

0 引言

随着国内已基本实现变电站无人值守的全覆盖,目前依托站内辅助监控系统可实现对安防、消防、视频、灯光、环境监测等辅助设备子系统的集中化管控,进而实现站级综合监控、图像分析、综合报警以及各子系统间的联动,并为状态检修、源端维护等变电站站控层高级应用提供支撑[1-4]。但在近年无人值守的站内辅助监控系统仅有部分安防、消防告警总信号接入调度系统,无法有效支撑各级管理、值班及运维班人员实时掌握辅助设备实时运行状态、告警分析、智能联动等远程监控需求,一旦站内辅助设备出现告警或异常,仍需依靠运维班人员到现场消缺,造成大量人、财、物的浪费,同时站内工业视频监控系统仅考虑了安防及环境监视需求,摄像头布点少,覆盖率范围低,难以满足视频监控、机器人巡检等业务需求。

针对上述问题,在现有变电站辅助监控系统基础上,结合实际业务需求,对变电站辅助设备智能远程监控技术方案进行研究,通过搭建支撑地市公司、检修公司、运维班的变电站辅助设备监控系统,实现各变电站辅助系统信息的统一架构、规范接入、远方监控、智能联动,实现地市公司、检修公司、运维班通过辅助设备监控终端及视频监控终端对变电站辅助设备信息的实时监测和管控,解决变电站辅助设备信息相对封闭、无法智能远程监控等问题。

1 智能远程监控方案

1.1 新建变电站辅助设备监控系统方案

新建变电站辅助设备监控系统方案依托新建主站系统和完善现有视频监控系统实现,其系统架构见图1。一是在地市公司、检修公司部署变电运维班辅助设备监控系统主站,接入变电站内辅助设备实时运行、告警分析、智能联动等信息,再将其推送到辅助设备监控终端。二是在地市公司、检修公司部署变电信息综合处理系统,采集变电站视频监控视频数据和变电站端机器人巡检系统巡检数据,实现对变电站监控视频的实时视频监控、智能联动等功能。地市公司、检修公司、运维班通过视频监控终端实现对变电站设备的视频监控。

图1 新建变电站辅助设备监控系统方案架构

变电运维班辅助设备监控系统通过Ⅱ区调度数据网、以IEC104协议接入地市公司、检修公司部署的“变电运维班辅助设备监控系统”;运维班辅助设备监控终端通过Ⅱ区调度数据网,以客户端方式登录“变电运维班辅助设备监控系统”,按授权范围实现所辖变电站辅助设备全面监控;地市公司、检修公司、运维班视频监控终端通过Ⅳ区综合数据网,以客户端方式登录地市公司、检修公司视频监控系统,按权限获取所辖变电站的视频信息。

1.2 变电站内KVM 延伸方案

KVM 延伸方案依托在被监视变电站内部署KVM 设备实现,其系统架构如图2所示。一是在地市公司、检修公司、运维班部署辅助设备事件集成主机和辅助设备监控工作站,其中辅助设备事件集成主机直接接收和存储变电站上送的辅助设备告警信息,实现对管辖所有变电站辅助设备告警信息集中展示和提醒功能,并可按要求配置进行声光报警,辅助设备监控工作站用于告警信息展示和KVM 画面浏览及远程控制。二是在被监视变电站新增KVM 设备,通过专用网络进行连接,将变电站辅助设备监控主机的键盘、显示器、鼠标通过延长器延伸到运维班,借助KVM 实现对某一座变电站辅助系统主界面浏览、远程遥控操作和告警查询等功能,新增辅助设备监控工作站可保持与站端辅助设备监控主机完全一致。

图2 KVM 延伸方案架构

辅助设备事件集成主机和辅助设备监控工作站通过智能运检管控中心交换机组网;变电站辅助设备监控主机,连接KVM 设备,通过Ⅳ区综合数据网通道分别与地市公司、检修公司和运维班相连。

2 智能远程监控方案的比较和选择

2.1 安全性

在安全分区方面,“新建变电站辅助设备监控系统”模式下,变电站站端的辅助设备监控系统、地市公司、检修公司的变电运维班辅助设备监控系统均部署在Ⅱ区,符合国家能源局《国能安全[2015]36号》文件要求,辅助设备监控应部署于非控制区(即Ⅱ区)。“KVM 延伸”模式下,KVM 作为站端系统控制的延伸,不符合调度数据网安全管理要求,该模式下,变电站站端的辅助设备监控系统、地市公司、检修公司的变电站辅助设备监控系统均部署在Ⅳ区,仅实现辅助设备远方监视,无法进行远方操作。

2.2 功能性

新建变电站辅助设备监控系统方案采用集中监控模式,除了实现全面监控外,可在此基础上,进一步开发数据统计、告警分析、预警决策等服务各级运检管理的高级应用,更侧重管理;KVM 延伸方案采用分散监控模式,主要实现站端系统界面的远程监视,监视信息、功能和站端完全一致,无法进行远方控制。

a.KVM 延伸模式:远程浏览监视站端系统界面,与站端信息完全一致;各站分散监视,通过KVM 进行逐一切换,无法进行远方操作。

b.新建监控系统模式可根据监控需求,开发相应监控界面,监控信息范围可控,可以进一步开发数据统计、告警分析、预警决策等高级应用;实现集中监控,综合所辖变电站信息管理、展示方式,侧重管理功能。

2.3 可扩展性

新建变电站辅助设备监控系统方案,架构更为完整,监控模式灵活,方便调整监视信息及展示方式、用户权限分配管理、数据分析及预警决策等高级应用扩展,能够有效解决未来辅助设备监控信息与其他系统的信息交互问题;KVM 延伸方案仅实现了站端界面的远程监控,是站端系统的延伸,站与站之间分散监控,每个新增变电站需KVM 通道扩容,不具备高级应用功能扩展以及与其他系统的信息交互能力。

2.4 方案选择

通过上述3个方面比较论证,新建变电站辅助设备监控系统方案符合网络安全要求,且功能适应性和可扩展性更好,在成本可控的条件下,该方案更适合变电站辅助设备智能远程监控现状和未来发展趋势。

3 智能远程监控的实现

采用新建变电站辅助设备监控系统方案需要在地市公司、检修公司和运维班层面分别作以下适应性改造。

3.1 地市公司与检修公司

部署辅助设备监控系统服务器及软件系统,实现对所辖变电站辅助设备运行、告警、联动等信息的接收、展示、存储、历史查询及运维班授权管理等。部署辅助设备监控工作站,通过客户端方式,进行监控信息交互,监视、查看辅助设备运行状态、历史记录,实现辅助设备远程控制。部署调度数据网交换机,用于地市公司、检修公司辅助设备监控系统组网。部署变电信息综合处理系统服务器及软件系统,实现对所辖变电站视频信号的接收、监视、录像查询、远程控制及运维班授权管理等。变电信息综合处理系统在变电信息综合处理模块项目中单独立项。

部署监控工作站,通过客户端方式,进行远程视频监控、录像查询、远程控制。部署综合数据网交换机,用于地市公司、检修公司变电信息综合处理系统组网。变电站站端系统应支持IEC104协议、国网视频B接口协议,实现站端系统与监控系统数据上传、信令下发。地市公司、检修公司与运维班、变电站之间应具备Ⅱ区调度数据网、Ⅳ区综合数据网通信通道,满足辅助设备监控信息、视频监控信息的通信要求。Ⅱ区调度数据网通道两端应部署纵向加密装置,保证辅助设备数据通信安全。

3.2 运维班

部署辅助设备监控终端(主、备),通过客户端方式访问地市公司、检修公司变电运维班辅助设备监控系统,按权限范围,进行所辖变电站监控信息交互,监视、查看辅助设备运行状态、历史记录,实现辅助设备远程控制。按需部署调度数据网交换机,用于地市公司、检修公司设备组网。部署视频监控终端,通过客户端方式,进行远程视频监控、录像查询、远程控制。按需部署综合数据网交换机,用于运维班视频监控终端设备组网。Ⅱ区调度数据网通道两端应部署纵向加密装置,保证辅助设备数据通信安全。

4 结束语

从变电站无人值守实践出发,对变电站辅助设备智能远程监控技术进行研究,通过搭建支撑地市公司、检修公司、运维班的变电站辅助设备监控系统,实现变电站辅助系统信息的统一架构、规范接入、远方监控、智能联动,进一步提高对变电站辅助设备告警的应急处置能力,可有效解决变电站辅助设备信息相对封闭、无法智能远程监控等问题,为变电站无人值守提供强有力的技术支撑。