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北极星电力网技术频道 作者:宋衍国李艳红 2005/1/1 0:00:00
摘要:针对中国电力系统发展的实际需要，开发并应用了GD3000型变电站远程监控系统，本系统为远程管理提供帮助，使之能安全可靠地应用于无人值守变电站中。该系统采用新的开放式模块、分布式处理的概念，可广泛用于电力系统的无人站及各种信息采集的场合。
引言
无人值守变电站要求对现场进行全面的监控。目前，我国电力系统普遍采用的是SCADA系统实现“四遥”功能，但仅此还不能满足生产现场完全无人化和充分保证变电设备安全运行的目标，因为站内现场还存在设备绝缘、环境视频图像监控问题，解决例如防火、防盗、防止设备绝缘劣化、发热过度等实时监视，这些问题使得建立全面的变电站远程监控系统成为当务之急。
经过调研发现，国内对变电站现场状况的监测，基本只针对某个独立单元系统，如电气指标监测，电视监控、绝缘在线监测、防火防盗监控等，并上传至局生产管理部门。这些仅仅依靠某一、二项监测结果去了解变电站的状况往往是片面的，不足以让后方的生产管理人员实时、全面地掌握变电站现场状况，更不能依靠某一项监测结果对现场进行及时处理，令已经投入的监测系统不能充分发挥应有的作用，导致事倍功半。即便安装了较多项目的监测系统，但各个系统互不兼容，操作繁琐，往往集成度不高，一样达不到理想的监测效果。
经过研制开发的一套具备全面监测项目内容的变电站综合一体的现场监控系统，将变电站监测推向全面化，使得变电站无人值守成为可能。
1 主要研制目标
系统结构模块化，由电视、火警和保安监控子系统、设备状态红外监控子系统、电缆防火、高电压绝缘在线监测等子系统组成，某些成熟的子系统可直接引进，然后，利用主控系统将各个系统利用软硬件接口集成在一体，统一协调管理，可大大缩短研制周期，并且保证某个系统的升级，不影响其他子系统和主机系统的运行。
(1) 系统采用分布式集中控制技术，把一个变电站分成几个报警区域，每个报警区域由一台分级控制器负责区域内的所有报警控制、设备控制。分级控制器再通过数据线与矩阵主机相连。矩阵主机与所有的分级控制器只须一对双绞线连接即可。系统采用分级控制技术，使系统施工、布线和维护简单方便，系统可行性提高，某一区域故障不影响其他区域。分级控制器采用标准422/485接口，可与变电站其他设备连联。
(2) 设备运行状态监控。现有的监控系统，只能监视设备的外部及周围环境，无法监测设备的运行状态，只能在被监视设备发生严重(如起火冒烟、外部变形等)情况下报警，无法将被监视设备发生故障消除在萌芽状态。因此，要做到真正意义上的无人值守变电站，必须采用红外热像仪，完成对变电站主要工作设备(主变压器、电容器、开关等)的运行状态监控，及时发现设备故障，及时报警。
(3) 电缆防火系统使用缆式定温探测器对电缆温升进行报警，大大优于传统的温度、烟雾探测器只能起到事后报警作用，无法早期发现故障隐患。
2 系统主要结构
GD3000变电站监控系统由监控前端、现场主机工作站、通信网络和后台监控中心组成。
2.1 监控前端和现场主机工作站
监控前端由各类监测传感器、摄像机、红外热像仪、电缆感温探测器、防火报警设备组成，监控前端与现场主机工作站组成一套站内系统可单独工作。
2.2 远程通信网络
(1) 现场主机工作站与后台监控中心之间，通过VC2000DN编解码器，光端机采用光纤（E1口）连接，系统工作稳定。
(2) VC2000DN解码器将2M信号解码后通过 RS-232串口传输至监控中心服务器。
(3) 后台监控中心通过监控中心服务器采用以太网交换机，接入MIS网。
2.3 后台监控中心
后台监控中心一般设在办公大楼，由系统中央服务器、VC2000DN解码器、监控客户终端组成
(1) 硬件设备采用先进的进口设备，确保稳定、可靠与安全，具有强抗干扰能力。
(2) 每一个经过授权的客户终端通过IE浏览器即可对监控前端设备进行管理,如实时测量在线各类高压设备的介质损耗、泄漏电流等，遥控各类摄像机进行环境监控，遥控红外热像仪对设备发热情况跟踪，接收各类报警消息等。
3 系统主要特点
该系统可以完成现场日夜电视监控、高电压设备绝缘在线监测、电气设备热故障红外热像实时监控及防火防盗监控，它利用网络媒介将现场监测系统与局生产调度部门连接在一起，使远方的生产管理人员对变电站现场状况了如指掌，为变电站的无人值守创造了良好的前提条件。
(1) 系统结构合理、安装扩展轻松简捷。
根据电力行业规程，采用开放式结构设计而成，系统配置灵活合理，既可自成体系，又可多级组合而形成监控网络，各子系统可自由配置组合并实现无代升级；系统自身有很强的可拓展 性，与其他系统有较强兼容性。
(2) 使用简单方便。只需登录上网(局域网)或拨号上网(INTERNET)，均可通过IE浏览器对前段变电站设备进行管理。
(3) 系统控制面板和图形界面(GUI)友好。基于WINDOWS系列操作系统的用户友好界面程序，简单易学。
(4) 高电压设备绝缘在线监测系统功能强大。高电压设备绝缘在线监测系统主要用于中型、大型变电站，对主变压器套管、耦合电容器、电流互感器、电压互感器、主变压器铁心、主变压器中心点套管、各种避雷器、断路器等高电压设备绝缘状况进行在线监测。主要监测项目有：介质损耗、泄露电流、等值电容、母线电压、频率、铁心电流、零序泄露电流、谐波分析等。可以自动或手动监测上述各量及变化率，进行数据统计和处理，打印其结果或变化曲线，进行绝缘情况的综合评判。
(5) 图像传输速度快、品质高。传输图像分辨率352×288～704×576可调,彩色32Bit,亮度256级，速率25桢/s（PAL制）-30桢/s（NTSC）制。① 图像远程传输硬件压缩，图像效果明显好于软件压缩，云台移动时，图像仍保持清晰。② 局域网接收采用软件解压缩，用户不限。③ 最新网络视频监视压缩芯，传送极高质量图像直接上10/100M以太网，网络传输可达到30帧/s。④ 网络视频传输采用最新的IP呼叫方式，只有当视频服务器接收到网络连接请示时才响应请求发送图像，且占用带宽不超过50kbps，网络能力强大。变电站的图像、监测信息、通过光纤2M口传输图像，至供电局监控中心，有关部门在办公室使用电脑上网即可远程查看和控制前端设备。变电站的监视图像、监测信息也可直接上变电站已有的局域网。
(6) 红外热像故障监测测温准确。
采用红外热成像仪对整个变电站的关键部位实施监测与黑夜监视，能够掌握关键设备的运行状态。
① 焦平面红外热成像仪，有线连接，设定工作方式后自动工作。② 远程网络控制，手动实现视场内热故障搜寻。③ 全屏任意点测温、伪彩色显示，设定温度报警，温度分辨率≤0.1℃。④ 全数字化存储，确保图像数据同现场情况相同。⑤ 功能强大的分析软件，自动形成报告输出。
(7) 主动报警、减少损失。
对红外入侵、烟敏、电缆防火等报警点的设防：可进行任务设防、定时程序设防、人工手动设防，当所设防的点出现报警后，系统可就地进行报警处理，并在前端按权限切换至报警现场的图像，主动提醒生产管理人员，使各种异常得到及时处理，将损失降到最小，并建立图像、地点、时间等资料的数据库供查询和硬盘录像。
(8) 先进的抗干扰技术。
在变电站强电磁场干扰下，可以保证系统工作稳定，符合GB 6833.1中规定的静电放电敏感度试验、电源瞬态敏感度试验、辐射敏感度试验、传导敏感度试验要求。
4 经济、社会效益分析
GD3000型变电站远程监控系统在泰安供电公司桃园变电站已投入运行，在公司MIS网络覆盖的范围内，各级有关部门的计算机都可以随时监测变电站现场的情况，在生产管理、调度中发挥了巨大的作用，创造了明显的经济效益和社会效益。
4.1 经济效益分析
(1) 该系统可以在任何时间、任何地点通过MIS网络实时、准确地为领导和生产管理人员提供变电站的现场情况，可操纵前台摄像机进行变电站现场巡视，完全代替运行人员日常例行巡视。
(2) 该系统可进行远红外测温工作，远程操纵带云台的红外热像仪即可测出变电站关键设备的温度，从而掌握设备的运行状态，减少不必要的检修工作。
(3) 该系统的火警和保安监控装置可实现对变电站的防火、防盗保护。独具特色的电缆防火预警子系统可对变电站各种类型的电缆进行感温监测，一旦温度达到设定值即进行报警，将异常消除在萌芽状态中。
综上所述，经过测算，投入该系统后每年节约不必要的现场检修、巡视、测温投入的人工、材料和台班等直接费用至少达20万元。
4.2 社会效益分析
GD3000型变电站远程监控系统投入后也收到了良好的社会效益：① 提高了供电的可靠性；② 提高了电网运行的效率；③ 提高了配电设备技术水平；④ 提高了企业现代化管理水平，达到科学管理，合理运营的目的；⑤ 达到减员增效、提高劳动生产率的目的；⑥ 改进对无人值班变电站或少人职守变电站隐患的监控能力，提高服务质量，从而提高为用户服务水平，树立供电企业的良好形象。
4.3 安全方面
杜绝了设备的无依据检修，从而大大减少了带电现场的工作量，是减少电力事故发生、实现安全生产“可控、在控”的行之有效的措施。
5 结束语
GD3000型变电站监控系统是一套具备全面电力监测项目的综合一体化系统，各子系统均代表当前国内最新技术成果应用，该系统已通过山东省电力集团公司科技成果鉴定，适合应用于当前电力系统变电站无人值守场合。
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