无人值班变电站远程智能监控技术

席蓉蓉

国网陕西省电力有限公司铜川供电公司 陕西 铜川 727100

1 研究背景与意义

1.1 实现无人值班变电站的意义

早期的各类变电站，作为电力系统的重要枢纽，均采用轮班运维方式，变电站内部由运维人员管理和操作设备。随着现代智能化技术的进步，经过逐步升级改造的变电站已具备无人值班运行的技术条件[1]，图1为某220kV变电站。使用计算机信息传输等自动化技术，值班人员无需在现场即可对现场各类设备进行操作和管理。无人值守变电站可以有效减少运维人员需求，减少人力资源成本投入。根据监控系统告警信号，调度人员按照不同告警信号等级，安排运维人员赶赴现场处理。并且对于断路器投退和电容器组的投退等单一操作，可由远程监控人员直接计算机操作，大大减少了值班人员需求[2]。因此，无人值班变电站在现代技术条件下已成为智能电网建设趋势。

图1 某220kV变电站

变电站逐步实现无人值班已是智能电网建设趋势，可以提高智能电网运行管理水平，并进一步保证电网的安全稳定[3]。在主观和客观条件上，对变电站无人值班进行分析：

(1)客观因素：变电站内信息繁多，值班人员无法实现实时高效监控。

(2)主观因素：运维人员工作状态易受外界环境影响。不同身体状况、情绪因素等，均会致使值班人员的错误判断。大部分变电站内安全生产事故通报，均是由于工作人员的疏忽大意和不遵守安全规程导致。计算机根据输入的逻辑程序进行判断和处理，计算机程序在一定程度上缺乏灵活性，但严格按照预定程序执行。并且计算机可以准确地收集和整理数据，减少值班人员的大规模数据整理工作。随着计算机系统升级更新和数据资料增加，计算机灵活性也可以进一步改善[4]。

1.2 研究现状

2003年初，南方电网公司开展了一系列科技项目。项目确定了两个目标：平果变、百色变、南宁变于2005年实现集中控制，广西多座变电站于2006年实现集中控制。2005年7月，南宁区域控制中心建成投运，是全国首个500kV电网区域控制中心[5]。其中南宁变电站、百色变电站、平果变电站实现无人值班运行。

国网北京电网控制中心于2007年底正式成立。该控制中心综合管控各变电站运行方案，同时联合地市级调度部门对220kV及以上电压等级变电站的运维方案统一规划调度，合理分配运维任务，综合管控各变电站运行任务[6]。通过信号监控系统和现场视频监控，控制中心可以对现场设备实现远程控制，确保紧急情况处理的时效性。此外，通过现场监控系统，可以有效了解现场设备的具体情况，并指导相关人员对关键设备进行巡视检查，提高变电站巡检的工作成效[7]。

2 变电站智能监控系统

2.1 系统简介

音频和视频信息，有着易于存储、直观和易于检索的特点，可以有效地实现信息共享。网络视频监控系统可以有效采集变电站内音频和视频信息，成为无人值班变电站智能化的一个重要组成部分，适合电力企业的需求。随着无人值班变电站智能视频监控的推广，变电站的巡视系统也发生了相应的变化。在现有信息通信网络的基础上，集中控制中心（集中控制站）等相关监控部门可以实现远程故障通信、视频监控和突发情况的处理等功能，有效提高站内设备运行稳定性。该系统可以称之为“智能监视系统”。智能监控技术可以有效实现无人值班变电站的智能视频监控和实时调度运行，也是实现智能电网进一步发展的关键。该系统可通过摄像头采集实时图像，并通过视频服务器、编码器等对视频信号进行转换，使用数字信号进行远程网络传输。

2.2 系统要求

对于变电站智能视频监控系统，应具备以下功能：

(1) 对无人值守变电站周边情况进行监控和数据采集；

(2) 监测站内电压互感器、电流互感器、绝缘子等关键设备的外观情况；

(3) 通过断路器、变压器等变电站设备采集数据分析设备和电网的运行状态；

(4) 监控直流蓄电池室、微波机房等重要室内设备情况；

(5) 监测GIS、HGIS、断路器等易漏气、漏油设备外观情况；

(6) 配合智能门卫系统，对全站进行防火、防盗监控，危险情况下可以自动报警；

(7) 监测隔离开关和接地刀闸等分合闸设备的具体位置；

(8) 应有较好的拓展能力，以备智能监控系统后期拓展升级使用。

2.3 变电站远程视频监控系统的构成

无人值班变电站远程智能监控系统的主要构成部分是：中心控制室、传输设备、前端设备等。

(1) 前端设备

该无人值班变电站远程智能监控系统的监控装置安装在变电站屋顶，可用于自动记录进出无人值班变电站的相关工作人员和车辆信息，并对站内变压器、重要间隔等相关情况进行监测。监测设施由高倍光学变焦镜头、高清摄像头、解码器等相关设备组成。

无死角摄像装置安装在无人值班变电站室内，可监控保护室、低压交流室、高压室、直流蓄电池室、微波机房等主要区域的情况，该监测设施由高倍光学变焦镜头、高清摄像头、解码器等相关设备组成。站内任何重要区域都必须有符合要求的智能监控设备，并实时将监控信息通过传输通道传输给远程监控平台。

(2) 信息传输通道

智能监控系统可以将采集到的信号上传到传输网络，然后由信号传输通道传输到监控中心的计算机上，但该过程必须使用通信设备或其他中介通道。

(3) 中心控制室

中心控制室主要接受信号传输通道传送的实时信号，并对相关信息进行分析处理，以供调度中心下达合适运维指令。

3 智能监控系统总体功能

无人值班变电站智能监控系统，应根据运维实际需要，满足实时图像监视、录像等功能，如图2所示。

图2 智能监控系统总体功能

3.1 实时图像监视

智能监控系统可以对现场设备进行图像监视。为保证智能监控装置实时性，须配备电力系统时间同步装置，如图3。智能监控系统对全站所有监控设备集中控制，自动调整监控区域，并调用历史监控图像。根据监控信息分析结果，可以自动调整全方位监视设备的监视方向，以对报警设备进行跟踪监视，并安排运维巡视周期。

图3 无人值班变电站时间同步装置

3.2 录像功能

智能监控系统可以对采集信号进行录像保存。当磁盘保存空间即将使用完毕时，通过调整录制盘容量，可以覆盖图像，即新的录制材料会覆盖原来的内容，使磁盘空间可重复使用。其中，录像功能可根据报警信号触发自动录像功能，并对该录像视频长时间保存。

3.3 报警功能

根据现场实际情况，变电站远程视频监控系统的报警类型可分为监控系统报警和设备报警两种。监控系统报警主要是指智能监控系统存储空间使用完毕报警和传输信号消失报警。设备告警主要指站内重要设备出现异常运行情况，保护设备和智能监控系统发出报警信息。远程监控人员根据报警灯或报警窗口等提示信息，对报警设备进行远程监控定位。根据预定的报警信号级别，通知调度中心下达相应处理指令，同时开启现场警笛、灯光等，控制摄像机掌握现场情况，并及时安排人员前往处理。

报警内容和信号将显示在专用监控屏幕上，所有报警信息具有自动存取功能，可随时查询，保证及时处理，如有需要，可及时打印出来。在多个报警的情况下，可以根据报警级别进行重要和严重问题的优先处理。

3.4 网络门禁系统

网络门禁系统，可对无人值班变电站进出人员自动录像记录，有效解决变电站安全管控问题，加强无人值班变电站的设备运行稳定性。该系统可以有效记录无人值班变电站内人员进出情况，并对每个无人值班变电站进行报警和视频监控，促进工作效率的提高，实现有效的成本控制。

3.5 系统管理功能

系统安全管理和历史资料管理是智能监控系统的关键组成部分。

(1) 系统安全管理

为保障无人值班变电站的安全稳定，智能监控系统可采取多项防护措施，并实现以下功能：

1、工作人员权限分级。根据岗位和运维任务不同，工作人员被授予不同操作权限，并设置权限有效时间。在相应工作时间内，工作人员只能进行批准工作，禁止操作其他内容。

2、采用防死机看门狗功能。智能监控系统出现系统卡顿、死机等报警信息时，可自动对智能监控系统关机重启，恢复正常运行状态。

3、图像智能保存技术。为保证历史保存信息的准确性，对保存图像自动添加实时时间码、特殊文字符号等，防止保存信息出错或人为篡改，加强智能监控系统安全性。

4、信息备份功能。智能监控系统可对报警信号、重要设备跟踪录像等重要信息自动录像。并根据用户需要，对某段采集信息长时间记录保存。

(2) 历史资料管理

智能监控系统根据授权权限，可对历史保存资料进行查看和备份。用户可根据监控区域、监控设备、时间、报警信息等，对历史保存资料进行检索，智能监控系统快速返回查找结果。这种方法可以最大程度控制复杂度，减少检索时间，帮助用户快速查找相应资料信息。

4 总结

随着网络技术在电力系统中的广泛应用，电力系统网络发生了根本性的重大变化。在基础设施建设中，变电站无人值班监控技术已经从最初的遥不可及，变成了今天广泛应用的现实。无人值班变电站智能监控技术的推出，大大减少了人力资源投入，提高了完成任务的能力，创造了高效的工作机制，有效保障电力系统的稳定性，确保了国家电网的可持续发展。