一种变电站辅助控制系统

技术领域

本发明涉及变电站系统技术领域，具体而言，涉及一种变电站辅助控制系统。

背景技术

目前，变电站厂站业务一般实行的是实地运维模式，采用人工巡检模式，在现场的安全管控主要是按照“安规”的要求，实行“两票三措”。主要存在以下问题：

劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一，每项工作都需要亲临现场。无论工作内容简单复杂，都需要到现场才能判断解决。

缺陷处理需多次往返现场，设备的缺陷处理通常的做法是专业人员去现场检查，再将问题和现象反馈厂家，然后厂家人员再次到现场检查解决。有些问题的发生本身是随机的，所以缺陷表象消除后也需要观察很长一段时间才能确定是否彻底消除，而在外工作，一方面不可能长期在现场观察，另外长期等待也降低了运维效率。检测到的数据也无法准确、及时地接入管理信息系统。

往返工作现场耗时长：随着变电所无人值班模式推进，大部分变电站也将实现无人值班，由于变电站分布较广，从操作站派人至变电所巡查，消耗大量的人力物力。

巡检效率和质量不到位：各变电站巡检工作主要采用人工模式，手工抄录，工作量大，且受环境因素、人员素质等各方面的影响，容易造成巡检不到位，核对不到位情况发生，巡检效率和质量往往达不到预期效果。

在雷雨等恶劣天气条件下，人工巡检存在较大安全风险，且无法及时进行巡检，发现问题。

因此，提供一种变电站辅助控制系统，以更好地对变电站内部情况进行实时监控及反馈，是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站辅助控制系统，以实现对变电站所处环境进行实时监控及联动处理反馈，提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种变电站辅助控制系统，所述系统包括站控层、汇聚层以及传感器层，所述传感器层用于采集基础数据，并将所述基础数据汇总至所述汇聚层后，由所述汇聚层发送至所述站控层；所述站控层包括综合服务器以及与所述综合服务器连接的网络交换机；所述汇聚层包括在线智能巡视单元、安全防卫单元、火灾消防单元、动力环境监控单元；所述在线智能巡视单元用于监控变电站的环境信息，并将监控得到的环境信息发送至所述站控层，或用于接收所述站控层的控制信号对特定区域进行监控；所述安全防卫单元用于对变电站的出入人员进行监控；所述火灾消防单元用于对火灾进行监控预警，并联动门禁系统和消防系统，触发所述门禁系统打开门禁权限并开启所述消防系统；所述动力环境监控单元用于监控变电站内的湿度及温度，若所述湿度及温度超过预警时，发出报警通知。

本发明实施例提供的一种变电站辅助控制系统，其主要包括站控层、汇聚层以及传感器层，该站控层主要是综合服务器及网络交换机，汇聚层主要是在线智能巡视单元、安全防卫单元、火灾消防单元及动力环境监控单元，该传感器层则是汇聚层中各个单元对应的多个具体传感器，传感器层将采集基础数据，并将采集的基础数据发送至汇聚层，汇聚层中各个单元将各自收集到的数据进行汇整后发送至综合服务器进行统一监控；其中，在线智能巡视单元用于监控变电站的环境信息，或者接收站控层的控制信号对特定区域进行监控，安全防卫单元用于对变电站的出入人员进行监控，火灾消防单元用于对火灾进行监控预警，并联动门禁系统和消防系统，动力环境监控单元用于监控变电站内的温度及湿度，进而通过各个单元的监控，便于对变电站的整体环境进行掌握，提高了工作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种变电站辅助控制系统的结构示意图。

图示：

100-变电站辅助控制系统；110-综合服务器；120-网络交换机；130-在线智能巡视单元；131-高清摄像机；132-白光云台一体摄像机；133-红外热成像摄像机；134-微距摄像机；140-安全防卫单元；141-门禁；142-红外双鉴探测器；143-红外对射探测器；144-电子围栏；150-火灾消防单元；151-火灾自动报警装置；152-主变固定式灭火设备；160-动力环境监控单元；161-温度传感器；162-湿度传感器；163-水位传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，是本发明实施例提供的一种变电站辅助控制系统100的结构示意图，该变电站辅助控制系统100包括站控层、汇聚层以及传感器层。该传感器层包括具体的多个传感器件，其用于采集与变电站相关的各种数据，并将采集的数据发送至汇聚层中对应的单元模块汇整，之后再由汇聚层发送至站控层进行监控及预警，以对变电站的整体环境进行监控，提高了工作效率。

该站控层包括综合服务器110以及与综合服务器110连接的网络交换机120，该综合服务器110通过网络交换机120接收来自汇聚层汇总的数据。其中，汇聚层与站控层之间采用DL/T860进行标准互联，以进行数据传输。

该汇聚层包括在线智能巡视单元130、安全防卫单元140、火灾消防单元150以及动力环境监控单元160。

进一步地，该在线智能巡视单元130用于监控变电站的环境信息，其具体包括高清摄像机131、白光云台一体摄像机132、红外热成像摄像机133以及微距摄像机134，其可由综合服务器110控制实现在线巡检任务，形成巡检报告。该高清摄像机131用于对变电站周界、设备状态、运行环境、人员行为进行全天候监控，能与主、辅设备监控系统进行报警联动，满足现场设备巡视、环境巡视、安全规范管理的要求；该白光云台一体摄像机132可拍摄一键顺控所需的刀闸分合位置画面，可兼顾场地/设备等视频监控功能；该红外热成像摄像机133用于实现设备测温巡视功能；该微距摄像机134可近距离点对点拍摄分合指示牌、仪表等画面。当接收到综合服务器110的相关信号时，可联动到对应摄像机的预置位，实现抓拍、录像等功能，一键顺控联动摄像机时，应锁定该摄像机的操作权限，禁止其他设备控制该摄像机。变电站内其他设备动作时(或主动查看某个设备时)，应联动对应摄像机移动至该设备位置。在线智能巡视单元130接到联动信号后，应根据联动信号和巡视点位的对应关系，自动生成巡视任务。此外，在线智能巡视单元130还与照明灯进行联动设置，当环境亮度低于预设值时，在线智能巡视单元130对环境信息进行监控时，照明灯打开以补充灯光。当发生火灾时，联动报警设备所在区域的摄像机还可以跟踪拍摄火灾情况、自动解锁房间门禁、自动切断风机、空调及除湿机电源。

该安全防卫单元140用于对变电站的出入人员进行监控，该安全防卫单元140具体包括门禁141、红外双鉴探测器142、红外对射探测器143以及电子围栏144。该安全防卫单元140具有布防和撤防功能，其红外双鉴探测器142、红外对射探测器143以及电子围栏共同作用，实现周界入侵告警信息采集和传输，；该门禁141实现站内人员出入信息的采集、存储和上送，可结合其他业务需求拓展人脸识别开门。

该火灾消防单元150用于对火灾进行监控预警，其包括火灾自动报警装置151以及主变固定式灭火设备152，以实现站内火灾报警信息的采集、传输。火灾自动报警设备具备消防联动功能，当发生火灾时，自动切断通风系统、空调系统、门禁系统等设备电源，实现停止通风系统和空调系统的运行、门禁系统自动开放所有门锁，给出消防系统启动信号。

该动力环境监控单元160用于监控变电站内的湿度及温度，其包括温度传感器161、湿度传感器162、水位传感器163，实现站内环境数据的实时采集、处理和上送；具备对空调、除湿机、风机、水泵以及照明等动力设备的控制功能。动力环境监控单元160能对环境异常及时告警，可对各种环境信息告警值进行设定。如动力环境监控单元160与空气处理设备进行联动设置，当动力环境监控单元160发出报警通知后，启动或关闭空气处理设备。

需要说明的是，在传感器层设置的各个传感器件采用I/O开关量通信模式、4～20mA的模拟量采集模式、ModBus通讯模式进行标准互联。同时，综合服务器110采用DL/T634.5104标准将非视频类信息发送至主站系统，采用Q/GDW 1517标准中的B接口协议将视频类信息发送至主站系统，以便于主站系统的工作人员及时了解该变电站的整体情况。

本方案的应用场景可以为但不限于以下几种情况：

场景一：对10KV高压开关室进行监控管理

目前变电站10kV开关柜内设备运维管理，主要为周期巡视，定期测温，特定测温等方式方法，此类方法效率极低，对柜内设备开柜测温极大增加了运行人员的工作量，且开关触头无法测温，湿度控制依赖长期加热法，导致设备热负荷增加，在运行中存在过热故障及凝露造成的柜壁腐蚀和绝缘故障的隐患。

针对10kV高压室采用增加固定摄像头方式，即可满足智能巡检监视基本要求，通过安装不同规格和作用的摄像头对高压室进行整体监控，可便于工作人员了解整体情况，迅速做出反应。

场景二：对220KV、110KV配电装置场地进行监控管理

220kV场地总共有8个AIS设备间隔(220kV线路间隔2个、主变开关间隔2个、母联(分段)开关间隔2个、母线设备间隔2个)，其中线路间隔断路器为三相分体机构，主变及母联间隔断路器为三相联动机构。目前场地仅设置了2台摄像机，安装在220kV场地两角的支架上，该摄像头距离220kV场地内的最远设备约30米。此时设备断路器位置指示面积较小且背对摄像机视角，因此摄像头无法清晰看到位置指示。同时由于刀闸数量多，其接口位置易被周围其他间隔遮挡，无法通过视频系统进行精确查看。

110kV场地总共有12个AIS设备间隔(线路开关间隔7个、母联开关间隔1个、母线设备间隔2个、主变开关间隔2个)。目前场地仅设置了2台摄像机，安装在110kV场地两角的支架上，该摄像头距离110kV场地内的最远设备约20米。此时设备断路器位置指示面积较小且背对摄像机视角，因此摄像头无法清晰看到位置指示。同时由于刀闸数量多，其接口位置易被周围其他间隔遮挡，无法通过视频系统进行精确查看。

220kV、110kV场地原站内为模拟摄像头，改造后拟按每个间隔部署白光云台摄像机1台，用于监视刀闸分合状态；针对个别间隔无法看清分合位的情况，增加微距摄像头。

场景三：对无功设备进行监控管理

本站无功设备区仅含电容器组。现场调研时，根据运行人员反馈，该站电容器组运行温度较高。电容器运行环境温度过高易导致高压电容器损坏。通常工作温度每升高10℃，电容器容量下降速度就会加快一倍；如果电容器长期处于高电场与高温下运行，将导致绝缘介质老化和介质损失增大，从而导致电容器内部快速升温而发热，引起电容器寿命降低，甚至导致电容器产生热击穿而损坏。按规程规定，如果环境温度超过30℃，电容器外壳温度超过50℃，应开启通风装置降温，当环境温度超过40℃时，应立即停止电容器运行。

如上所述电容器工作温升是一个重要指标，同组电容器间的温差直接反应了电容器的损耗差异，监测电容器的工作温升，比较同组间电容器的温差，各相电容器间的温差可以早期发现故障苗头，避免故障扩散。

当电容器故障导致的电容器保护跳闸，往往故障电容器难以查找，通常监测电容器的温度差异和外壳形变差异可以快速定位到故障电容器，可以避免整组电容器被更换。

因此，电容器组区域安装红外球机，兼顾设备巡检、设备状态、环境状态、人员行为的实时检测功能。在变电站电容器组区域安装全景摄像机，实现变电站大场景实时监控。

场景四：对主控室进行监控管理

本站主控室现有摄像头4台，摄像机在控制室出入门的上方，采用壁挂型的球机，用于查看控制室环境。在日常应用中发现，现有的一台摄像机位置在门口上方角落，能实现对人员出入监视，但是由于设备遮挡及旁边墙体的遮挡，对保护屏柜的监视范围较为局限，只能看到第一排保护屏柜，对保护室的所有区域无法实现监控。

可配置采用轨道机器人(即轨道式移动摄像机)巡检方案。在室内采用轨道机器人巡检方案的优点有：

1)在房间顶部设置轨道，不存在轨道安装不方便的缺点；

2)室内的巡检主要针对室内保护装置的状态，由于室内屏柜双列布置，导轨摄像机布置在中间至两边屏柜正面的水平距离较小，主要考虑上下移动即可，因此只需要沿轨道和托臂方向即X、Y向的平面移动，而导轨摄像机正好满足这方面的要求；

3)通过上下定位，可对室内所有屏柜进行精准巡检，较固定摄像机相比不存在巡检死角，同时可大量减少人工巡检工作量。

由此可见，本申请提供的一种变电站辅助控制系统，其包含的多个传感器件可分布设置在变电站环境下的不同场景中，以对整个变电站环境进行监控，对仪器工作状态进行及时反馈，相较于人工巡检，精确度更高，响应更及时，工作效率更高。

综上所述，本发明实施例提供的一种变电站辅助控制系统，其主要包括站控层、汇聚层以及传感器层，该站控层主要是综合服务器及网络交换机，汇聚层主要是在线智能巡视单元、安全防卫单元、火灾消防单元及动力环境监控单元，该传感器层则是汇聚层中各个单元对应的多个具体传感器，传感器层将采集基础数据，并将采集的基础数据发送至汇聚层，汇聚层中各个单元将各自收集到的数据进行汇整后发送至综合服务器进行统一监控；其中，在线智能巡视单元用于监控变电站的环境信息，或者接收站控层的控制信号对特定区域进行监控，安全防卫单元用于对变电站的出入人员进行监控，火灾消防单元用于对火灾进行监控预警，并联动门禁系统和消防系统，动力环境监控单元用于监控变电站内的温度及湿度，进而通过各个单元的监控，便于对变电站的整体环境进行掌握，提高了工作效率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。