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变电站辅控平台及工业视频改造

2019/08/26 阅读:

摘要:为了适应变电站无人化后存在的无法及时获取现场相关信息的缺点,通过变电站辅控平台将消防、安防、视频监控等子系统集成后传输至远程后台,从而提高了变电站现场信息获取的便捷性。原先已有的作为视频监控和其他子系统联动的对象视频监控系统已无法满足需求,因此需要对变电站整个视频监控系统进行改造,继而满足清晰、远程以及联动的需求。

关键词:辅控平台;协议转换;工业视频;预置点;远程巡视

随着变电站无人化的推进,运维人员须定期对变电站进行巡视,如何提高巡视的效率和针对性,就需要在未开始巡视前远程对变电站现场进行巡查,发现问题,在人工巡视时有目的性和针对性。但是目前传统变电站的计算机监控系统、视频监控系统均无法满足无人变电站运行的要求。另外,原先在变电站有人值守基础上设置的视频监控系统在清晰度、覆盖面、远程监控等方面已经无法满足当前运行的需求[1-2]。因此,需要一套系统来填补计算机监控系统的空白,另外,还需要对现有的视频监控系统进行升级改造,从而实现对现场设备的远程巡查。

1变电站辅控平台

随着智能变电站的推进以及变电站无人值守的实施,除了原来自成体系的主设备的远程监控之外,对相关辅助设施的远程监控的需求也变得越来越强烈。虽然目前也有视频监控、安全警卫、消防等远程监控系统的存在,但是这些系统各自独立、自动化程度不高、不具备智能控制的功能。如灯光远程控制,门禁管理,环境监测等系统在传统变电站内并没有得到很好的应用。因此有必要对现有的各个系统加以整合,进行联动控制,并将灯光控制、门禁管理、环境监测等系统添加进来,形成一个整体的、联合的便于远程监控的有机系统。为了满足变电站在无人值班的情况下,对变电站发生的事情能够做到快速的响应,以及对相关设备进行远程遥控操作,需要设计一套变电站辅助控制系统。该控制系统通过一个主控制装置连接各个子系统,继而通过网络实现远程监控。变电站的辅助控制系统包括以下几个部分:视频监控系统、动力监控系统、照明监控系统、消防系统、安防系统、环境监测系统、水位及雨水泵监控系统、SF6气压监测系统、避雷器泄露电流监测系统。该辅助监控系统结构图如图1所示。由于各个子系统的生产厂家不同,导致每个系统采用的数据传输协议不一定相同。为了使得数据传输通畅,需要协议转换装置来将不同子系统的数据传输协议转换成统一的协议[3-4],再通过路由器进行数据的网络传输。

2子系统功能

2.1视频监控子系统

视频监控系统作为整个辅助控制系统的核心部分,除了担负着整个变电站视频监控、远程巡视的功能,还承担着与其他系统的联动功能,即在其他子系统发现异常时,在辅助控制系统的视频显示界面调出对应点的视频画面,让工作人员可以在远程后台查看,从而降低对相关故障的决策响应时间,避免一出现问题就需要人员赶往现场的弊端。

2.2消防监控子系统

一般变电站都已经安装了健全的消防监控系统,因此在设计该辅助控制系统时需要将原有的消防控制系统集成到该辅助控制系统中,其中涉及到数据传输协议的转换以及当发生火灾报警时与视频控制系统的联动设计。

2.3安防监控子系统

安防监控系统是所有变电站的标配系统之一,其包含门禁系统、周界报警等。它和消防系统一样也需要协议转换以及实现视频联动。

2.4动力监控子系统

该系统由空调监控装置和通风机监控装置组成,并与环境监测子系统进行联动。为了确保小室内的设备良好运行,小室内的温湿度需要控制在合适的范围内,因此当温湿度超过设定的范围时,需要联动空调和通风装置进行调节。

2.5照明监控子系统

该系统能控制变电站内各照明灯的开和关,并能在其他子系统发现异常联动视频子系统时,根据环境监测子系统的照度数据,判断是否要打开相关照明。

2.6环境监测子系统

该系统主要提供变电站室内和室外的温湿度、照度,室外的风力、降雨量等环境数据,为相关的控制方式提供参数。

2.7水位及雨水泵监控子系统

目前变电站的雨水监控系统主要由雨水泵和水位测控2部分组成,其设计往往比较固定,且忽略了降雨量对雨水流入速度的影响。该子系统主要监控的是变电站内的雨水井的水位以及雨水泵的状态。同时,需要利用环境监测系统中的降雨量数据来综合设定雨水泵的工作状态。

2.8SF6压力监测子系统

目前的监控系统只是在SF6泄露至报警值、闭锁值时才会有相应的告警信息,而在这之前无相关告警信息,平时只能靠人工定期进行现场巡视来检查相关气室的压力。因此需要该系统来实时显示现场各气室的压力值,并在报警时联动视频子系统在远程后台进行查看。

2.9避雷器泄露电流监测子系统

由于变电站所处的环境、设备运行的时间等因素,变电站避雷器泄露电流往往有超过标准值达到报警的限值,因此需要通过该系统实时监控变电站各个避雷器的泄露电流值,并将该系统集成到辅助控制系统中。当发现泄露电流超标告警时,可联动视频子系统进行远程查看。

3工业视频改造

由于视频监控系统在整个辅助控制平台起着重要作用,能否实现在发生异常时,人员能够远程清晰查看变电站现场的相关设备情况,决定其能否替代工作人员现场检查。但是目前变电站现有的监控系统由于投运时间早、运行时间长,其从设计、硬软件技术、通信技术等存在以下一些缺点:视频监控系统图像质量差,长期运行后脏污造成无法清晰地显示所监视的画面。摄像头的安装数量较少,无法满足无人化对视频监控的要求。视频监控系统一般就地安装在变电站内,无法远程进行查看。视频监控系统相对独立,无法与其他系统进行联动。因此,若要实现辅控平台的功能,需对变电站现有的视频监控系统进行升级改造,使其满足当前无人化运行的相关要求。下面着重从工业视频摄像头的布置、巡视分类以及巡视策略[5]几个方面介绍一下工业视频改造及其应用。

3.1摄像头布置方案

整个变电站内的摄像头应根据现场的具体位置进行设置,以需求为导向做到设备全覆盖。对于双母线的220kV区域采用地面云台与构架球机相结合的方式进行布设。2个设备间隔中间布设1台地面云台,视角范围为正母隔离开关、副母隔离开关、开关及开关分合闸位置、避雷器及避雷器泄露电流表计、线路压变等;220kV部分出线构架上装设1台构架球机,视角范围为:流变及流变油位、线路隔离开关、上方引线(避雷器,压变,线路出线)。如图2所示。对于3/2接线的500kV区域采用构架球机+周边云台的方式进行布设,通过高低结合的方式达到设备的全覆盖。如图3所示。35kV区域由于各站场地设备数目和位置不同,具体布设应以“设备为导向”的原则进行布设。

3.2预置点的设置方法

预置点的设置可分4类,第一类:默认预置位,即摄像头正常情况下的摄像头位置,用于全站安防和设备整体覆盖;第二类:事故应急预置位,满足事故应急情况下,设备状态和外观的快速调阅;第三类:远程巡视预置位,满足远程巡视对所有设备外观完好和站内设备上方漂浮物的检查。第四类:设备专项巡视预置位,借助部分事故应急预置位,开展站内充油设备、地基沉降导致设备引线拉紧、构架螺栓是否紧固等精细化巡视。

3.3工业视频远程巡视分类

目前开展的工业视频远程巡视分为日常巡视、一次设备特巡、设备检修作业巡视、设备异常巡视。日常巡视包含工业视频软硬件检查、现场变电设备检查、台风、汛期时场地内情况检查;一次设备特巡主要针对人工无法巡视到的部位或较难看清的设备部位,如主变本体上方、线夹、流变油位等;设备检修作业巡视主要负责查看现场检修进度及安全文明作业等;设备异常巡视主要针对异常设备的实时调阅及异常设备的定期跟踪。

3.4工业视频远程巡视策略

日常巡视时,利用视频监控平台中的轮巡功能,以每个摄像头作为一个轮巡间隔。通过调阅该轮巡方案即可进行自动轮巡。巡视人员只须按照预先编制的日常巡视设备对应表逐项确认打勾。采用该轮巡方案不仅时间短,而且不容易遗漏设备[6]。针对一次设备特巡,利用全站摄像机的远摄变焦功能,对全站每个间隔的断路器、隔离开关、流变及主变等一次主设备设置预置位,并对该预置位进行命名。在发生特殊事故异常(流变发生爆炸、低抗着火等)时,可方便而及时地定位到异常设备并进行外观巡视检查,避免异常设备可能对现场巡检人员产生的人身伤害。设备检修作业巡视是指对检修作业现场的关键节点进行巡视,主要巡视现场布置、设备状态核对、查看检修工作进度及安全文明生产、巡视设备验收及设备状态核对等。设备异常巡视主要针对异常设备的实时调阅及异常设备的定期跟踪。包括无功设备、场地着火,流变、开关等爆炸情况的实时调阅,充油设备存在渗漏情况时的定期跟踪巡视。

4结论

从上面各子系统的功能不难看出,变电站辅助控制系统不是简单的系统集成,而是一个有机的整体,各个系统间信息共享,但是又确保各个子系统能独立运行。通过工业视频的改造,使得工作人员可以远程查看变电站现场的相关设备,极大地减少了人员投入,优化了人力资源配置,提高了人员的工作效率和管理水平。

参考文献

[1]岳增坤,杨帆.基于换流站的智能辅助控制系统研究[J].南方能源建设,2015,2(3):118-121.

[2]王雷涛,张仑山,易永辉.基于智能变电站智能辅助控制系统的研究[J].电气应用,2013,5:74-77.

[3]曹亮,邹荣盛,张巧玲.智能辅助控制系统设计研究[J].电力学报,2015,30(2):149-154.

[4]尉镔,杨希斌,郭怀东.智能生产辅助控制系统在变电站中的应用[J].电力科学与工程,2011,27(6):37-41.

[5]张祖茂.变电站视频监控系统智能运维的研究与实现[J].科技创新与应用,2017,9:53-54.

[6]郭琳,马玫.基于视频监控的变电站远方辅助巡视操作系统[J].信息系统工程,2017,1:23-24.

作者:蔡海伟 李冠强 李杰 余大成 罗斌 单位:国网浙江省电力有限公司检修分公司

变电站辅控平台及工业视频改造

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