智能化变电站辅助设施集控平台的设计研究

徐 成 仇砚秋

（国电南瑞科技股份有限公司变电分公司）

0 引言

变电站智能化强调信息的数字化、信息共享的标准化以及通信平台的网络化。结合实际需求实现实时协同互动、实时自动控制、实时在线分析决策以及实时智能调节等。从目前来看，智能化更加侧重数据分析功能、在线监测功能、自动执行功能以及高级应用功能，但是却并没有涉及到火灾报警功能、采暖通风功能、图像监视功能等辅助设施只能控制系统，变电站智能化逐渐深入，为了能够搭建全站的辅助控制、辅助监测平台，那么就需要做好变电站辅助设施智能控制系统运行，成为变电站的智能化发展新趋势。

1 智能化变电站概述

智能化变电站是指应用现代信息技术和智能化技术，通过对变电站各个组件和设备实现智能化控制和管理，提高变电站的安全性、可靠性和智能化水平。智能化变电站是智能电网建设的重要组成部分，是实现能源可持续发展和能源安全的关键技术之一。

在目前的变电站建设过程中，智能化已经成为了一个非常重要的发展方向。智能化变电站通过实现设备自动化、数字化和网络化，提高了设备的监控能力和数据处理能力，可以实现集中控制和维护，提高变电站的运行效率和可靠性。同时，智能化变电站还可以实现对设备故障的快速诊断和处理，提高了设施的维护效率和管理水平。

目前，国内外已经有很多智能化变电站建设案例。智能化变电站在国内主要应用于城市电网的建设，在国外主要应用于大型能源企业的电网建设。随着国内外能源市场的逐步开放和电力市场化的推进，智能化变电站的建设将会迎来更广阔的发展空间。

在智能化变电站建设过程中，如何实现对设备的智能化管理和控制，成为了智能化变电站建设的瓶颈之一。针对这个问题，本研究设计了一种智能化变电站辅助设施集控平台，通过对设备数据的采集和处理，实现对变电站设备的智能化管理和控制，为变电站的安全性和可靠性提供重要支持［1］。变电站智能化安全管理系统如图1所示。

图1 变电站智能化安全管理系统

2 智能变电站辅助设施控制系统功能

智能化变电站的目标在于推广少人值班或无人值班的模式，然而传统的变电站辅助设备控制系统已经无法满足变电站生产的需求。随着计算机技术、图像识别和网络通信等技术的快速发展，辅助设施控制系统的智能化功能和监控范围的扩大化已经奠定了坚实的基础。在此基础上提出一种新型智能化变电站辅助设施控制技术。除了传统的辅助设备和控制系统功能，辅助设施智能控制系统实现了信息数据的分层分类和智能化，同时提供了数据信息共享的自由，以及各子系统之间的智能联动和综合监控平台。在此基础上结合物联网和云计算等先进科学技术，构建出一种基于智能控制、通信网络及互联网的新型辅助系统——综合监控平台。采用分层化、分区化分布式结构的综合监控平台，以智能控制和EC标准为核心，通过综合服务器和中间件，实现前端上传信息的整合分类。利用中心平台和智能设备智能化处理图像和事件，全天候监控和智能化控制变电站的主要电气设备、周围环境和关键性设备安装点等，实现主界面监控量的一体化现实，分类存储相关数据信息，从而实现各个子系统之间和子系统内部职能联动。智能变电站是以电力自动化技术为基础，融合先进的通信和计算机控制技术而构建成的数字化电力系统。一套智能的照明系统。在整个变电站中，通过智能照明控制系统能够及时掌握现场运行情况，并根据实际需要实施相应的措施，确保变电站安全稳定地工作，提高供电质量和可靠性。智能照明系统融合了智能分析推理、信息采集、信息传输和反馈控制等多种功能，以适应环境变化和用户需求，实现照明系统内各类信息的自动采集，并通过有效的逻辑分析、推理和判断，结合实际需求进行形式存储、显示和传输，同时利用事件实现变电站照明设备的远程开启和关闭操作，满足夜间模式摄像机监视的需求。监测环境的系统。环境监测系统由环境数据处理、无线传感器和气体探测器组成，实现了对变电站排水系统、采暖通风系统、动力设备室和变电站电器设备室等的实时监测。通过分析监测数据，可以对设备自动控制和自动调节进行准确的分析，并在环境监测系统后台展示设备的健康状况、气体数量和水分含量［2］。智能辅助控制系统见表1。

表1 智能辅助控制系统结构

火灾自动报警系统，消防系统。消防联动控制系统则是由多个独立的智能节点组成的一个网络系统，通过无线网络与集控中心进行通信，实现了对整个地区范围内的防火灭火工作的统一指挥管理。智能辅助设施系统在变电站中的应用，可显著提升变电站的运行效率和安全可靠性，同时有效减轻人工劳动负担。通过设置无线视频监控终端，可及时了解火情信息以及相关人员位置情况，从而降低误报率。该火灾自动报警系统具备实时监测火灾事件的能力，同时发出警报信号，展示火灾现场并启动变电站联动控制系统，以进一步遏制火灾的蔓延。此外，该系统还拥有将火灾报警信号传输至集控站的能力，实现了对火灾的多点监测和远程控制，为火灾防控提供了强有力的支持。变电站火灾自动报警系统如图2所示。

图2 变电站火灾自动报警系统图

3 智能化变电站辅助设施集控平台的设计与实现

3.1 智能化变电站辅助设施集控平台设计思路

智能化变电站辅助设施集控平台的设计旨在解决传统变电站的管理效率低下、安全隐患大、运行成本高等问题。该平台主要实现对变电站中多个设施的集成管理，并通过数据采集与处理、智能预警与故障处理等手段，提高变电站设施的智能化水平和管理效率，进而降低运行成本。

平台的设计思路包括以下几个方面：

首先，通过对辅助设施的数据采集和处理，实现对设备运行状态的监测和预测。针对变电站中的各类设施，设置相应的传感器和数据采集装置，实时采集设备运行数据，并将其传输到平台中进行统计和分析。基于历史数据和模型预测算法，对设备的运行状态进行预测，提前发现潜在故障，为设备维护和管理提供科学依据。

其次，平台实现对变电站辅助设施的综合管理。将变电站中的所有辅助设施信息进行集成管理，包括设备参数、运行状态、保养计划等信息。设置计算机等设备，实现对所接入设备的实时监测和控制，及时发现设施的异常情况并进行报警。同时，平台还支持对设施维保的智能规划和管理，可根据设施的使用情况和维护计划进行统一调度和安排［3］。

3.2 智能化变电站辅助设施集控平台的系统架构

智能化变电站辅助设施集控平台的系统架构是在物联网和云计算的基础上进行设计的。该平台采用了四层架构，包括数据采集层、传输通信层、数据处理和决策层以及应用和服务层。其中，数据采集层负责实时监测和采集变电站辅助设施的数据；传输通信层负责将采集到的数据传输到数据处理和决策层；数据处理和决策层通过机器学习和人工智能等技术对数据进行优化和分析，从而做出决策；应用和服务层则为用户提供各种具体的应用和服务。同时，平台还采用了先进的传感器和执行器，以及冗余设计和双重备份等技术手段，提高了平台的可靠性和安全性。通过该系统架构的优化设计，可以实现对变电站辅助设施的集中管理和智能化控制，从而提高电力系统的运行效率和稳定性。系统测试环境见表2。

表2 系统测试环境

3.3 智能化变电站辅助设施集控平台的重点难点解决方案

本文旨在解决当前变电站辅助设施分散、信息孤岛、操作繁琐等问题，提出了一种智能化变电站辅助设施集控平台的设计方案。该平台解决了传统辅助设施管理方式存在的诸多问题，具有以下重、难点解决方案：

（1）基于物联网和云计算的四层架构设计

通过分析变电站辅助设施的类型和功能特点，本平台采用了基于物联网和云计算的设计思路，提出了一种四层架构的集控平台框架，实现对辅助设施的实时监测和控制，并对各层的功能和作用进行了详细讨论，从而提高了平台的效率和稳定性。

（2）先进的传感器和执行器

在硬件方面，本平台采用先进的传感器和执行器，实现对变电站辅助设施的实时监测和控制，保证了平台的可靠性和安全性［4］。

（3）机器学习和人工智能

在软件方面，本平台利用了机器学习和人工智能等技术，对变电站辅助设施进行大数据分析和模型优化，从而提高了变电站的运行效率和稳定性，减少了管理成本和人力投入。

（4）冗余设计和双重备份技术

为保证集控平台的可靠性和安全性，本平台还采用了冗余设计和双重备份等技术手段，提高了平台的稳定性和安全性。

通过对现有变电站辅助设施集控平台的仿真验证和现场实验测试，该平台设计方案的可行性和优越性得到了证明。该平台的有效应用，可以实现对变电站辅助设施的集中管理和智能化控制，从而为提高电力系统的运行效率和安全性，以及降低管理成本和人力投入等方面提供了有力支持。

4 结束语

综上所述，本文的研究为智能化变电站辅助设施集控平台的设计和应用提供了新思路和技术支持，具有较高的学术价值和实际应用价值。未来的研究方向可以是进一步优化集控平台的性能和功能，开发更加智能化和自适应的算法，以适应电力系统日益复杂的变化和需求。