電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

0智能化控制系統(tǒng)近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公共交通的現(xiàn)代化建設(shè)作為經(jīng)濟(jì)的生命線(xiàn)，具有越來(lái)越重要的意義。保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行已經(jīng)成為電力管理部門(mén)的首要任務(wù)。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中,變電站管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化是電力發(fā)展的必然趨勢(shì),變電站的無(wú)人值守、綜合管理和安全管理是電網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路。目前,我國(guó)大部分地區(qū)電力部門(mén)已經(jīng)解決了電力維護(hù)的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、統(tǒng)一管理、集中調(diào)度。為了保證供電系統(tǒng)安全正常的運(yùn)行,電力企業(yè)已經(jīng)對(duì)變電站建立了監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的“四遙”即遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)。為了進(jìn)一步提高供電安全,電力系統(tǒng)的“四遙”正在向“五遙”邁進(jìn)。1控技術(shù)優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了變電站管理的高效運(yùn)行電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控技術(shù)和數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的完美結(jié)合,不僅大大降低了電力通信機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)成本,而且通過(guò)可視化管理,有效地提高了變電站管理的安全性,為整個(gè)電網(wǎng)的高效運(yùn)行提供了充分的保障。1.1監(jiān)視和控制的目應(yīng)用于電力系統(tǒng)的監(jiān)控是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,利用監(jiān)控系統(tǒng),調(diào)度員可以掌握電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況以及發(fā)展趨勢(shì),給電網(wǎng)的調(diào)度帶來(lái)極大方便,同時(shí)可以對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)進(jìn)行在線(xiàn)快速分析,預(yù)測(cè)事故跳閘的后果。1.2現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行變電站的監(jiān)控系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度的基礎(chǔ),已成為電力調(diào)度不可缺少的工具,在提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)效益,減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān),實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度的自動(dòng)化與現(xiàn)代化,提高調(diào)度效率和水平方面有著不可替代的作用。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng),用戶(hù)可以了解和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,主要表現(xiàn)在以下方面。1)監(jiān)控系統(tǒng)可以提供變電站線(xiàn)路的電壓、電流、電度、開(kāi)關(guān)的分閘與合閘等信息的測(cè)量。為工作人員對(duì)這些信息的分析和處理提供數(shù)據(jù)窗口,保證變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2)工作人員可以通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控設(shè)備下達(dá)控制命令(包括開(kāi)關(guān)的分閘、合閘等),從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)變電站的運(yùn)行進(jìn)行有效控制;同時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)還起到對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)、修改以及向上級(jí)電力調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)、向中心監(jiān)控系統(tǒng)上傳電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)等作用。3)在變電站的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)不可避免的出現(xiàn)線(xiàn)路短路、線(xiàn)路過(guò)載以及過(guò)電壓等非正常情況,除此之外其他的運(yùn)轉(zhuǎn)情況也會(huì)發(fā)生變化。這些情況很容易造成對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性以及安全性的影響,因此需要及時(shí)響應(yīng)。監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警功能,能夠保證電力系統(tǒng)的各種非正常情況及時(shí)得到響應(yīng)。2系統(tǒng)調(diào)度管理監(jiān)控系統(tǒng)具有對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)、修改以及向上級(jí)電力調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)、向中心監(jiān)控系統(tǒng)上傳電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的作用,所以電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)分為多級(jí)機(jī)構(gòu),包括調(diào)度中心、集控中心(巡檢中心)和變電站等各級(jí)監(jiān)控中心,各中心負(fù)責(zé)查看、管理轄區(qū)范圍內(nèi)的系統(tǒng)信息,以滿(mǎn)足各級(jí)管理部門(mén)權(quán)限管理的需要。在單獨(dú)的一套專(zhuān)網(wǎng)中,充分融合個(gè)功能模塊,有效進(jìn)行日常監(jiān)控、應(yīng)急分析和現(xiàn)場(chǎng)決策,提高電量供應(yīng)的可靠性以及電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的效率,同時(shí)提高系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平,減少管理成本。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。在變電站、集控中心和調(diào)度中心分別組建監(jiān)控中心局域網(wǎng)絡(luò),并且各級(jí)監(jiān)控中心之間設(shè)計(jì)成松耦合方式,滿(mǎn)足變電站監(jiān)控信息上報(bào)給集控中心和調(diào)度中心,接受上級(jí)監(jiān)控中心業(yè)務(wù)指導(dǎo),同時(shí),變電站監(jiān)控中心具有遠(yuǎn)端存儲(chǔ)機(jī)制,在上級(jí)監(jiān)控中心設(shè)備故障或通信鏈路中斷時(shí),變電站監(jiān)控中心能夠獨(dú)立運(yùn)行,避免造成基礎(chǔ)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)丟失,確保變電站設(shè)備安全可靠地運(yùn)行。3監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方案由于系統(tǒng)架構(gòu)中所示的各級(jí)機(jī)構(gòu)中心均要組建監(jiān)控中心局域網(wǎng)絡(luò),這就要求監(jiān)控系統(tǒng)支持全I(xiàn)P組網(wǎng)與多級(jí)組網(wǎng),能滿(mǎn)足電力各級(jí)部門(mén)對(duì)圖像監(jiān)控的不同需求,并且組網(wǎng)方式符合電力行業(yè)垂直管理模式和電力系統(tǒng)管理現(xiàn)狀。監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)遵循以下原則。1)系統(tǒng)組網(wǎng)遵循分層控制的原則:分為調(diào)度中心、集控中心和變電站三級(jí),以滿(mǎn)足調(diào)度中心和集控中心對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)情況的數(shù)據(jù)采集和調(diào)度控制。2)先進(jìn)性原則:采用成熟可靠的技術(shù),硬件設(shè)備選用當(dāng)前的主流設(shè)備同時(shí)考慮余量,保證系統(tǒng)以后的擴(kuò)展。3)可靠性原則:系統(tǒng)可支持雙機(jī)備份功能,在一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。4)綜合性:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及硬件平臺(tái)具有較大的兼容性,能夠融合多個(gè)廠(chǎng)家的多種類(lèi)型設(shè)備,便于以后管理和系統(tǒng)升級(jí)及擴(kuò)充。本次監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)某地區(qū)的配電系統(tǒng)用電監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,監(jiān)測(cè)范圍包括各個(gè)變電站的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)組網(wǎng)如圖2所示。在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中,由于變電站分布范圍廣與監(jiān)控中心的距離遠(yuǎn),所以系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用電力系統(tǒng)專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng),各個(gè)變電站的現(xiàn)場(chǎng)情況,通過(guò)電力通信專(zhuān)網(wǎng)直接傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務(wù)器、監(jiān)控/管理客戶(hù)端和電視墻上,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)通。由圖2系統(tǒng)組網(wǎng)圖可見(jiàn),整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩大部分,監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)和監(jiān)控中心。3.1視頻編碼系統(tǒng)作為電網(wǎng)系統(tǒng)的樞紐,對(duì)變電站進(jìn)行無(wú)人監(jiān)控是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重中之重。變電站的監(jiān)控設(shè)備主要包括報(bào)警主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)、攝像機(jī)、拾音器、照明設(shè)備及各類(lèi)報(bào)警探頭,變電站監(jiān)控設(shè)備的主要作用是采集現(xiàn)場(chǎng)的告警信息—現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及視頻,同時(shí)根據(jù)監(jiān)控中心的控制指令執(zhí)行響應(yīng)操作。報(bào)警探頭包括紅外線(xiàn)偵測(cè)器、水淹、玻璃破碎器、煙霧傳感器、應(yīng)急鈴。變電站內(nèi)各自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。變電站內(nèi)同時(shí)發(fā)生多點(diǎn)報(bào)警時(shí),系統(tǒng)將按報(bào)警級(jí)別高低和時(shí)間優(yōu)先進(jìn)行處理,優(yōu)先上傳重點(diǎn)報(bào)警點(diǎn)的音視頻等告警信息,同級(jí)別的報(bào)警信息按照時(shí)間優(yōu)先順序上傳。視頻編碼器是每個(gè)變電站監(jiān)控點(diǎn)的核心,分別通過(guò)視頻接口控制接口、音頻接口、報(bào)警接口接入攝像機(jī)、拾音器和紅外線(xiàn)偵測(cè)器、水淹器、玻璃破碎器、煙霧傳感器、應(yīng)急鈴等報(bào)警設(shè)備。變電站所有監(jiān)控的圖像都通過(guò)攝像機(jī)采集,攝像機(jī)采集范圍包括:變電站周邊、門(mén)口、電氣設(shè)備以及通信機(jī)房等。紅外線(xiàn)偵測(cè)器主要部署安裝在變電站的周?chē)簤μ?防止有人翻墻入內(nèi),如有人觸到紅外線(xiàn)時(shí)就會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。水淹器和煙霧傳感器均應(yīng)用于室內(nèi),檢測(cè)站內(nèi)的環(huán)境與煙塵,預(yù)防水災(zāi)和火災(zāi)的發(fā)生,警情發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)出信號(hào)告警。玻璃破碎器主要保障站內(nèi)環(huán)境不遭到破壞,當(dāng)有人非法破窗而入或因自然原因玻璃出現(xiàn)破裂時(shí)能及時(shí)發(fā)出警報(bào)。視頻編碼器通過(guò)報(bào)警主機(jī)與報(bào)警探頭相連,當(dāng)發(fā)生告警時(shí)通過(guò)站端處理單元進(jìn)行聯(lián)動(dòng),在監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)視頻控制和畫(huà)面切換。作為音頻對(duì)講設(shè)備,拾音器通視頻編碼器的音頻接口接入到變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中,主要保障監(jiān)控中心和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)言通話(huà),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的遠(yuǎn)程調(diào)度、遠(yuǎn)程維護(hù)和指導(dǎo)。3.2遠(yuǎn)端圖像的上傳作為系統(tǒng)的核心,監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和集中控制。監(jiān)控中心由各種響應(yīng)服務(wù)器及服務(wù)器群、監(jiān)控/管理客戶(hù)端、磁陣、多媒體交換單元、電視墻、話(huà)筒、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接入等設(shè)備組成。監(jiān)控中心接收的遠(yuǎn)端圖像可瞬間傳到電視墻或客戶(hù)端顯示設(shè)備上,一覽無(wú)余可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)指揮。監(jiān)控中心可以根據(jù)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模靈活部署服務(wù)器,一臺(tái)服務(wù)器上可以同時(shí)部署多個(gè)軟件,這樣可以在滿(mǎn)足需求的情況下節(jié)約成本;也可以將其分別部署在不同的服務(wù)器上,提高監(jiān)控中心處理能力,還可以對(duì)關(guān)鍵核心服務(wù)器進(jìn)行容災(zāi)備份。3.3監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的要求在典型組網(wǎng)圖中,監(jiān)控中心設(shè)備統(tǒng)一部署在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)。在實(shí)際應(yīng)用中,可以根據(jù)用戶(hù)現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況,將監(jiān)控中心設(shè)備多級(jí)組網(wǎng)、分布部署,以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信令集中控制、統(tǒng)一管理,每天信息就近存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,降低網(wǎng)絡(luò)壓力,充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)功能主要為安保監(jiān)控;移動(dòng)視頻監(jiān)控;動(dòng)環(huán)監(jiān)控;調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)互聯(lián);應(yīng)急指揮系統(tǒng)的互聯(lián)。4電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程圖像傳輸電力系統(tǒng)中變電站分布散亂,按照原始的管理模式,要對(duì)整個(gè)行業(yè)進(jìn)行監(jiān)督,就要安排專(zhuān)人不間斷的進(jìn)行檢查巡視,遇到突發(fā)事件難以解決,這樣既浪費(fèi)人力物力又難以取得成效,不利于對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、監(jiān)督、管理。傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)受技術(shù)發(fā)展的局限,只能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視,簡(jiǎn)單的報(bào)警信息傳輸,無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸視頻信號(hào),對(duì)于前端的具體情況的了解、事件的確認(rèn)是非常困難的,無(wú)形中降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以將變電站的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像信息通過(guò)現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)傳輸?shù)窖矙z中心等相關(guān)部門(mén),進(jìn)行日常監(jiān)控、應(yīng)急分析和現(xiàn)場(chǎng)決策,提高電量供應(yīng)的可靠性以及電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的效率,同時(shí)提高系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平,減少管理成本。通過(guò)聯(lián)動(dòng)設(shè)備,對(duì)各類(lèi)突發(fā)事件及治安案件進(jìn)行預(yù)防或錄像抓拍取證。電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以在監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程24小時(shí)全天候監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患,對(duì)故障或事故進(jìn)行有效處理,同時(shí)可以將監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)狀況實(shí)時(shí)傳送到電力調(diào)度、電力安全保衛(wèi)部門(mén)、操作巡檢隊(duì)等相關(guān)職能管理部門(mén),實(shí)現(xiàn)各取所需的分專(zhuān)業(yè)管理,減少原理電力管理的中間環(huán)節(jié),提高供電管理效率和整體自動(dòng)化水平,減少供電管理成本,有助于電力企業(yè)真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)人值守和安全保衛(wèi)。由此可見(jiàn),綜合電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供供電安全、提高管理效率,滿(mǎn)足現(xiàn)在電力系統(tǒng)需求的同時(shí)也能適應(yīng)以后監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。5實(shí)時(shí)、