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变电站监控系统范文1
关键词：一体化监控系统 智能变电站 数据通信网关机
中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0016-02
我国智能电网建设具有自身结构的特点，它涉及到输电、发电、配电、变电、调度、信息通信以及用电等环节，建设智能变电站属于变电环节，它的整体化建设水平会在很大程度上对智能电网总体高度进行影响。智能变电站的试点工程的建设工作正在逐步推进，许多新设备、新系统、新技术在智能变电站中投入应用，尽管在相当大程度上提高了整个变电站总体智能水平，同时也随之出现全站投入增多、设备加量、系统变多、信息沟通困难等很多问题。
1 需求分析
1.1 变电站的需求
（1）系统集成需求的智能变电站建设阶段，随着众多设备增加以及功能不断加强，一系列新系统也随之出现，像智能辅助系统、状态监测系统等新系统，结果是智能变电站的内部许多个监控系统同时并存，这使得变电站的运行人员工作量巨大，同时相关的设备系统数量也大大增加，使建设变电站的总体性投入大大增加。
（2）变电站的内部存在着多套系统这使运行管理工作面临新问题。就设置监控系统最开始的目的来说，就是要监视电网运行过程中所产生的实时性信息，控制操作相关设备。就目前才说，智能辅助控制系统、状态监测系统都不属于我们所说的电网实时监视范畴，如果变电站的管理人员要获得相关设备实时状态信息就要更换新的监控平台来解决，这极大地阻碍了运行维护工作的进行。
（3）智能变电站的一个突出性特征就是高级应用功能，这些功能能够体现出变电站的智能化水平。变电站全景数据是大部分高级应用分析处理的功能基础。比如就智能告警来说，传统数据采集与监控系统仅能告知二次设备动作或故障信息；在智能变电站的试点工程整个阶段中，智能告警水平也只局限于一次设备与保护测控装置，只有故障原因是分析结果中能提供给我们的具有价值的信息。只这些信息远远不能达到变电站的需要水平。智能化变电站智能告警要根据一次设备状态监测信息、测量控制信息、保护动作信息等进行全面综合分析，综合处理一、二次的设备相关信息，给出比较清晰明确全面的结论，提供参考数据指导监视人员，帮助其迅速判断故障类型以及产生的原因。
1.2 调度中心的需求
智能电网正在不断发展建设过程中，调度中心的各项高级型应用功能要成功实现就需要使用变电站来提供给它更多高品质、高质量全景数据来实现。国家电网公司曾经提出了“大运行的”建设要求，这使得调度中心正对变电站产生更加强烈的需求。
当前变电站上送数据全部要经过调度中心的数据校核过程，以此来保证能给调度控制决策提供可靠、准确的数据。但数的源头是变电站，如果能将数据校核在源头上实现，就不但能够及时的检测出测控设备在运行状态过程中的异常现象，同时也能将预警提供给调度中心，最重要关键的是，这还能使调度中心进行数据处理带来的工作量大大减少。在智能变电站的信息量正大量快速增长的情形下，对这种功能的需要变得非常迫切。
智能电网正在快速发展建设中，这就要求调度中心具有监视管辖范围全部变电站的功能，这种功能不要求所有的变电站都需要把站内信息给调度中心上送，而是当调度或者调控中心要查看信息时，变电站要能够实时的将全站的信息进行上送。这就是说当调度或者调控中心远程浏览来查看各个变电站的时候，调度或者调控中心在这时就像是变电站监控系统，它能够监视站内各个设备运行状态以及各个系统运行状态。线路间隔方面，不但可以调阅一次设备台账信息，如动作记录、投运日期以及生产厂家，还可获得二次设备厂家信息，如设备型号、厂家名称，可以保证故障发生之后，能够全面而快速地获取到故障设备相关信息，给调度运行者提供参考和指导。这种要求是当下情况智能变电站监控系统不能实现的，这就迫切需要有一套新系统有力支撑调度工作。
1.3 生产管理系统的需求
智能电网正在飞速发展，这就使生产管理系统对智能变电站监控系统提出了新要求，特别是对一次设备的状态监测提出了更高要求。生产管理系统根据需求灵活配置状态监测设备的上送间隔和采样频率，生产管理系统在安全Ⅲ区，但是状态监测系统在安全Ⅱ区，只有使用专用网才能实现两者间的通信，同时要保正和电力二次系统信息安全分区的必要要求相符合。
生产管理系统同时具有设备运行和维护的功能，在设备检修和维护时具有操作票管理和工作票管理、变电站内部设备的台账信息维护、定值单管理等功能，这些都可以在智能变电站的内部进行实现，实现其与变电站协同互动效果，进而替代人工开票、人工操作的流程，使变电站智能化总水平切实提高。这些功能都是目前情况下智能变电站监控系统不具有的，所以迫切需求开发新监控系统来实现功能。
2 系统范畴
一体化的监控系统按照全站信息共享的标准化、通信平台的网络化、信息的数字化基本要求来实现的，通过系统的集成优化来实现全站信息统一性接入、统一性存储以及统一性展示，是一些功能得到实现，例如操作控制、运行监视、综合信息的分析和智能告警以及运行管理与辅助应用等。
智能变电站二次系统自动化体系由一体化监控系统和输变电辅助设备、设备状态监测、时钟同步和计量等一起构成。监控系统在纵向贯通着调度和生产等一些主站系统，在横向上联通着变电站内的各个自动化设备，是体系结构中核心的部分。这个系统能采集站内的电网运行实时信息以及二次设备运行状态的信息，经过标准化接口和输变电设备辅助应用、状态监测、计量等功能进行交互信息，使变电站全景数据采集、全景数据处理、全景数据监视、全景数据控制、全景数据运行管理功能得以实现，逻辑关系下图1所示。IDE是智能电子设备，PMU是相量测量单元。
如（图1）所示，该系统不包括建设变电站的内部全部设备，却要接收在站内的所有设备信息。传统SCADA系统牵涉到的电网运行设备实时数据采集、数据处理和数据监视仍然在该系统范畴内。新增加的计量系统、状态监测系统以及辅助应用系统等不在一体化的监控系统建设范围之内，这就是说在变电站设备招标的建设环节中，这些系统可以进行独立招标和建设，其信息要上送给一体化监控系统，或者在该系统需要时能采集到。这样不仅清晰地将一体化监控系统范畴明确化，同时也和智能化变电站正在运行的管理体制以及模式匹配起来，可操作性较好。
3 系统新型设备
3.1 综合应用服务器
这种服务器可以实现和状态计量、监测、消防、电源、安防以及环境监测类设备的信息通信，综合分析以及统一展示之后，进行一次设备的在线监测以及辅助设备运行控制、运行监视与运行管理工作。使用综合应用服务器接入站内的辅助应用、状态监测等信息，进一步实现对它的监视、控制和操作。一定程度来看，这种服务器相当于站内监控主机的功能，能辅助实现非即时和准实时的数据接入与处理，并且这种设备承担向其他的主站系统进行数据传输的服务。
3.2 数据通信网的关机
这是一类通信装置，是用来实现智能化变电站和生产、调度主站系统间的通信活动的，主站系统在其帮助下能够具有为智能化变电站的远程浏览、信息查询以及监视控制等功能去提供模型、图形和数据的传输服务功能。要达到信息安全分区要求，这种通信装置根据不同分区分成3种类型，分别是Ⅰ区数据通信网关机、Ⅱ区数据通信网关机和Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机。对Ⅰ区数据通信网关机来说，其功能相当于传统的变电站中总控装置部分，具有变电站的内部进行实时数据传输的功能。Ⅱ区数据通信网关机可以使变电站的内部的非实时或准实时的数据进行传输，例如状态的监测和辅应用等。Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机可以与其他的主站进行信息传输工作。安全分区之内的数据通信网关机，功能角度来分析是相同的设备，因为分区不相同，承担的功能也变得不同。此装置和传统型总控装置还有一个典型的区别，它具备让调度中心这类主站系统进行监视控制、远程浏览和信息查询的功能，调控或者调度中心这类主站系统能通过数据通信网关机进行变电站的内部操作、控制和监视。
参考文献
[1]卿小毅.智能变电站一体化监控系统设计方案研究[J].中国新技术新产品.
变电站监控系统范文2
【关键词】变电站 自动化监控系统 设计
在经济社会快速发展过程中，社会各行各业对电力需求量逐渐增大，对供电安全可靠性也提出了更高的要求。变电站是电力系统中的关键环节，加强对其有效的监控，能够提升电力系统运行安全。基于此，加强对变电站自动化监控系统设计的研究具有十分现实的意义。
1 变电站自动化监控系统概述
在国家电力建设改革过程中，对电力系统改造提出了两点要求，第一，尽可能减少投资，提升建设效益，保证电力系统整体的运行水平；第二，确保电力系统运行的安全可靠性。变电站作为电力系统中关键的环节，与电力经济效益、安全运行息息相关。计算机技术、电子技术、通信技术等不断的发展，为变电站实现自动化监控提供了技术基础。变电站自动化监控系统就是运用这些技术，通过有效的设计，在硬件设备以及软件程序的共同支撑下，对变电站运行情况进行实时监控，保证变电站运行的安全性，对电网综合自动化发展做出巨大的贡献。
2 变电站自动化监控软件开发
现阶段，程序设计方法多种多样，但以模块化程序设计与面向对象的程序设计为主，将两者有效地结合起来，形成一套完整的变电站自动化监控系统开发模式。变电站自动化监控系统一般使用后台软件，结合模块化和面向对象的程序设计方式，基本上确定了后台软件应有的功能，由这些基本功能构成系统的主要特征。采用模块化程序设计的方式，将后台软件分为若干个子系统，包括数据库管理系统、报表系统、通讯系统、主控程序等等，每一个子系统由简单的数据关系构成，容易建立模型。因此，在具体的软件开发设计中，一般采用分层分析设计以及线程技术方法。
2.1 分层分析设计方法
根据变电站业务处理、控制流图以及数据流图等，明确后台监控软件的主要层次，即数据处理层、通信层、应用层、数据存储层等，利用分层分析设计方法，逐层进行分析与设计，对层与层之间的接口进行明确规定，降低开发的难度，提高数据接口的兼容性以及移植性。
2.2 线程技术方法
以线程技术为主的变电站监控主站，能够利用不同的线程完成不同的任务，合理区分线程的优先级别，就能够完成实时性不同的任务，提高了变电站监控系统中数据处理效率，保证各项紧急任务发生后系统的响应速度。
3 变电站自动化监控软件的构成
变电站自动化监控软件的构成分为三个部分，即底层数据服务器、中间层数据库以及高层应用程序。
3.1 底层数据服务器
该层具有数据处理以及通讯两种功能，能够接收到RTU采集的实时数据信息，包括变电站运行的状态量、模拟量以及时间顺序等等，同时还能够向高层程序层的RTU发送控制命令，并显示源码数据。对原始的数据进行有效的处理，形成实时数据，并及时传输到中间层数据库中，提供给应用软件使用，确保信息的实时性。
3.2 中间层数据库
中间层数据库主要是面向应用程序，具有系统功能分析，是整个数据信息结构的核心，能够为高层应用功能模块提供各种有用的数据信息。根据系统性能的不同，将数据库分为实时数据库、参数数据库、历史数据库以及辅助数据库几类。
3.3 高层应用程序
高层应用程序具有多个功能，包括监视功能、遥控遥调功能、数据采样计算处理功能、打印功能、接线图编辑显示功能、报表功能、参数管理功能、人机接口功能以及系统安全维护功能。该层的应用程序，能够将变电站运行的实时数据信息进行处理，并对数据库信息进行监测，发现异常情况就会发出警报，并做好备份工作。对相关的数据信息、报表等还能够进行打印，为系统设置、维护等提供配套的参数管理，根据用户操作内容的不同，设置有效的权限管理。
4 变电站自动化监控系统软件结构设计
在变电站自动化监控系统后台软件设计过程中，考虑到数据功能的组合与分散，系统通讯以及数据处理功能都是为高层应用程序提供有效的数据，如果将两者分开，必会影响数据处理的时间，也会增多数据传递时间，将处理过程复杂化。所以，一般需要将通讯与数据处理功能进行组合，形成一个独立的功能模块，我们称之为数据服务器，两者的组合能够节约数据处理时间，提高系统整体的效率。同时，数据库管理、报表功能、数据存储功能、远动功能等功能之间数据联系较少，独立性较强，可以实行分散，尽可能使其与应用数据发生联系，形成以数据为中心的功能结构，便于系统操作和维护。
值得注意的是，在变电站巡检操作人员操作设备过程中，在主控室操作后，又必须到现场查看并验证一次设备的实际位置，如果操作项目多的话，过程反复又浪费时间，自动化的程度还有待提高。假如操作人员在主控室或调度室就能查看一次设备的运行工况，则会大大减少操作人员的劳动量和时间。所以，未来的趋向将是在一次设备附近装设视频和声控系统，通过远动和通信系统进行数据采样和传输，运行操作人员在远方就能对设备的运行工况及状态变化情况了如指掌，同时又减少与高压设备危险接触的不定因素。但就目前而言，大部分人员计算机技术能力有待提高，只能进行简单分合闸操作以及线路改命名等简单的数据库编译工作等，遇到复杂问题仍需向厂家求助，这一问题需要后续解决。
5 总结
通过上述分析可知，随着社会经济快速发展，电力事业改革工作正如火如荼地进行中，各行各业对电能的需求量不断提升，给电力系统运行的质量提出了更高的要求。变电站是电力系统中关键的组成部分，是输电系统中关键环节，在信息技术、通信技术、计算机技术等的发展过程中，我们要通过合理的设计，建立变电站自动化监控系统，对其运行进行有效的监控，保证变电站运行的安全与稳定。
参考文献
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变电站监控系统范文3
[关键词] 变电站 电力系统自动化 图像监控系统联动控制
随着无人值班变电站技术改造的不断发展，电力系统自动化程度已有了很大提高，已实现了对远方变电站遥测、遥信、遥控、遥调即“四遥”功能。远程图像监控系统是对“四遥”的进一步补充――“遥视”，它能监视并记录变电站的安全以及设备的运行情况，监测电力设备发热程度，及时发现、处理事故情况，有助于提高电力系统自动化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有关图像资料，同时它还具有防火、防盗等功能。因此越来越多的供电公司把远程图像监控系统作为自动化变电站管理的新手段。
1 图像监控系统的发展过程和趋势
图像监控一直是人们关注的应用技术热点之一，它以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。随着电子技术与通信技术的发展，图像监控系统的发展大致经历了3个发展阶段：
(1)在20世纪90年代初及其以前，主要是以模拟设备为主的闭路系统，称之为第一代视频监控系统，即模拟视频监控系统。
(2)20世纪90年代中期。随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，从而大大提高了图像质量，增强了视频监控的功能。这种基于多媒体计算机的系统称之为第二代视频监控系统，即模拟输入与数字压缩、显示和控制系统。因为核心设备是数字设备，因此称之为数字视频监控系统。
(3)到了20世纪90年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的迅速提高，以及各种实用视频信息处理技术的出现，视频监控系统进入了全数字化的网络时代，称之为第三代视频监控系统，即全数字视频监控系统或网络数字视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以职能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命。
随着网络的发展和数字图像处理技术的提高，图像监控系统也在朝着多媒体化、网络化、智能化的方向发展。
多媒体化：随着数字信号处理技术和运算能力的提高，使得进行实时的复杂数据处理成为可能，从而为消除了不同信号之间的本质差异和多媒体技术的发展扫清了道路，也为监控系统向多媒体化的方向发展提供了保证。
网络化：随着计算机网络尤其是基于TCP/IP的internet、intranet的飞速发展，基于IP的多媒体通信技术也日趋成熟。随着网络设备带宽的增加，监控系统所要求的实时性也已经能够较好的满足，利用已有的网络资源，实现远距离实时监控以成为现在监控系统发展的热点。
智能化：由于现在许多监控环境都是在无人值守的环境下，特别在电力系统的特殊领域，在监视终端发生异常时，能够自动的报警，并且在和远动信息提取系统联系起来后，当有开关量发生变化时能自动的触发其监控和录像功能这些都要求监视系统具有一定的智能处理能力。
基于变电站的监控的实际情况，开发具有网络化、智能化的多媒体图像监控系统，才能符合变电站综合自动化发展的要求。
2 图像监控系统在电力系统自动化中的重要地位和意义
随着电网管理的逐步现代化，保证供电系统的安全运行已经成为电力管理部门的首要任务。在“四遥”的基础上增加“遥视”功能，实现无人值守变电所的远程图像集中监控，使领导和值班员可以在计算机上实时监控远程变电所设备的运行情况、操作的执行情况，预期故障发生、迅速排除故障、处理突发事件。同时可避免传统“四遥”系统误发信号引起的误判断，提高了故障诊断信息冗余度，这种先进的管理手段是对传统变电所自动化技术的有机补充，是自动化集成技术的新成员。目前，国内许多地区电力通信网的建设取得了很大的进展，基本上实现了数字化通信。采用光纤、数字微波、网络或无线扩频等通信方式，信道带宽和信道质量明显提高，为变电站远程数字图像监控系统提供了必要的通信传输条件。而且目前广泛采用的基于广域网的网络传授，各变电站之间、变电站与主控站之间的距离不受限制，可以进行远程监控，并且根据权限分配，各站可以相互监控，共享图像数据资源。比如远程图像监控在变电站中实施，它具体上可以实现：
(1)直观地监视并记录变电站的设备运行情况，如变压器油位、风机运行情况、检查刀闸、压板位置等；
(2)部分代替运行人员的日常巡视工作；
(3)在工作人员无法接近设备或恶劣天气情况下，对设备及环境进行监视；
(4)监控变电站操作、检修员作业情况，配合“五防”系统，便于预防人为事故和提供事故后分析的有关图像资料；
(5)若配备红外摄像机，还可监测开关刀闸、变压器等一次设备及接线桩头的发热程度，提前发现故障；
(6)具有防范功能，防止外人非法闯入，火灾告警；
(7)为远端生产管理者提供现场作业情况的实时图像资料。
随着电力系统自动化水平的提高，作为“四遥”重要补充的远程图像监控系统必定会发挥出越来越重要的作用，为保证电力系统安全、稳定、经济的运行，从真正意思上实现变电站的综合管理提供了必要的途径。
3 图像监控系统的构成及主要功能
3.1 图像监控系统的基本构成
图像监控系统主要是运用多媒体数字压缩和多路复用技术，通过摄像机扫描现场图像，利用光电信号转换和多媒体技术，使图像视频信号压缩转换为数字信号，通过点对点和多点对一点的网络拓扑方式，以各站间与公司总部现有的光纤信道为传输介质，将远方图像信号以多路复用的方式传送到各站的监控计算机及局监控终端。
3.1.1 无人值班变电站子系统
这是图像监控的终端系统，基本组成由安装在变电所终端的设备主要由摄像机、双向音视频采集终端、报警探头、音频设备、输出控制设备以及必要的网络设备等组成，主要完成对图像信息的采集、压缩编码及发送。
3.1.2 变电站监控子系统
该系统主要安装无人变电站站端，由双向音视频监控终端、音频设备、可视对讲设备、报警提示录像设备及相应的辅助设备等组成，完成对图像信息的解压接收，实现在站内进行设备远方操作时对设备状态的实时监控。
3.1.3 主监控子系统
该系统由系统主站端、监控中心、局领导办公室以及相关处室等组成，主要实现对所有变电所的总体监控。其中的配置分别为：
(1)主站端：图像系统服务器、双向音视频监控主机、可视电话对讲设备、路由设备及一些必要的网络组件等。
(2)监控中心：双向音视频监控主机、可视电话对讲设备、报警录像设备以及报警语音提示设备等。
(3)公司领导办公室以及相关科室：在领导及相关科室计算机上，安装相应的图像软件、图像解压卡以及可视电话对讲设备等。
3.2 图像监控系统可实现的功能
3.2.1 监控功能
在监控主站上能灵活、方便、清晰、实时地监视任一路摄像机的画面，并对其云台和镜头进行控制，还能对现场进行监视。
3.2.2 远程指挥与双向通信功能
监控中心和公司领导能方便的同远方变电站实现双向通信工程，方便监控中心和公司领导对站内现场作业的监督或指挥，特别在应急事故抢修过程中，现场人员向公司领导汇报现场情况等。
3.2.3 报警功能
当接收到前端点传来的报警图像时，发出声光警报，提醒值班人员注意；并将画面自动切换到报警区域。
3.2.4 显示功能
监控中心主站可多屏显示，显示方式可自动轮换显示，也可冻结一屏，单独对另一屏进行显示操作。
3.2.5 录像功能
系统应采用大容量硬盘数字录像。所录图像可用视频播放软件回放并要方便查找、管理和处理播放。当系统接收到前端站点传来的警报，能自动启动录像功能，记录报警区域图像。当报警区域不只一个时，能自动分割画面记录。
3.2.6 安全功能
系统设计有严格的操作密码保护机制，防止无关人员对系统的随意操作。
3.2.7 管理功能
系统具有工作日志自动记录功能，可记录系统运行过程中发生的重大事件，如开关合闸与开闸的时间、发生报警的位置和时间、对前端站点进行查看的用户以及其它各项管理等。
3.2.8 打印功能
可设置定点打印相关报表、告警打印、屏幕拷贝打印和其它操作、监测情况的打印等。
3.2.9 数据交换功能
具有开放的数据接口，并能方便地与M1S系统、管理系统、SCADA系统进行数据交换。
4 远动图像监控系统的探讨
4.1 远动图像监控系统的组成
通过一定的通信通道完成对本地或远方终端的数字图像监控，用户可以将远端视频信号压缩编码后，通过信道传送到主控中心，再经过解码后即可显示远方监控现场的图像，通过客户端对现场进行监控。现在变电站的自动化系统已经相当完善，对于站内设备开关量的变化及设备的状态的改变等信号都能够通过自动化系统网络传输到终端计算机供调度人员或远方操作人员判断设备状态的改变，同时这些数据自动存储到终端计算机的数据库中，若利用开关量的变化自动触发相应位置的摄像头，使远动系统与图像监控系统实现“互动”，解决电力系统远动信息与图像监控系统的联动问题，以远动信息中提取的系统变化的关键信号为触发源，实现事故和开关变化的自动画面切换与录像功能，从而更好的为电力系统服务。
4.2 远动图像监控系统的工程设计
为了使系统的能够正确的按要求运行，除了硬件连接外，还需要监控终端软件的控制，在软件部分主要实现：
(1)向图像服务器发送连接请求，并与之建立通信；
(2)实现远动信息映射并进行判断，发出监控触发信号：
(3)向控制台发送控制命令，使之完成相应的动作，如云台镜头状态的改变；
(4)接收成像设备的图像数据，并实时显示或存储，以及多路图像的切换；
(5)接收系统的报警信息，触发报警设备。
远动图像监控系统是为了解决电力系统远动信息与图像监控系统的联动问题，以远动信息提取系统报警功能，从而更好的为电力系统服务。为了实现一次的信号为触发源，实现事故和开关变化的自动录像及设备与图像监控系统的联动控制，需要解决以下几个问题。
(1)建立摄像机与监控地点的对应列表：若一台摄像机对应多个监测点，还需设定云台控制角度与监控地点的位置对应关系表。
(2)建立远动信息与实际设备地点的对应列表；
(3)读取远动信息，分析判断信息，选取开关量及无功装置投切等状态变化信号；
(4)发出录像、监控开始信号，选取相应摄像机进行录像，录像的时间可在服务器端预先设定；
5 结束语
在高效的计算机网络系统的基础上，图像监控系统作为电力系统远动系统的重要补充，可以实时监控远程变电所设备的运行情况、操作的执行情况，预期故障发生、迅速排除故障、处理突发事件，为供电系统的安全运行提供有力保障，从真正意义上实现变电所无人、综合、安全的电网现代化管理。结合电力系统自动化系统，利用自动化控制中心收到的开关数据及报警信息，经过软件处理产生可自动控制远方摄像机动作与监控中心的录像与报警程序，实现图像监控系统与远动系统的联动控制，将更大的发挥图像监控系统在电力系统中的作用。
6 参考文献
1 祝春捷.图像监控系统在变电所中的开发和应用.供用电技术，Vol.18，No，3
2 肖成刚.电力变电站远程图像监控系统.宁夏电力，2002(3)
变电站监控系统范文4
关键词 电力监控；智能变电站；监控系统
中图分类号TM63 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）122-0123-02
基于计算机技术和通信技术以及网络技术的发展，世界各国都在大力加强发展智能变电站。目前，中国也把智能变电站归入了重要规划。电力监控系统的功能十分强大，在智能变电站中的应用十分广泛。利用电力监控系统大大提高了智能变电站的管理水平，提高了管理的效率和智能变电站中的安全性，大大降低了事故带来的损失，也减少了变电站及电网管理运营的成本，很大程度上提高了智能变电站及电网管理的智能化水平。
1 电力监控系统的概述
电力监控系统也简称为SCADA系统，在控制中心OCC中，有对供电系统进行集中管理、调度、实时控制以及数据采集等功能。充分利用遥控、遥信、遥测和遥调四个功能，对供电系统设备的运行具体情况进行实时监控。更重要的是可以将供电系统出现的各种事故、报警事件等掌握在内以及找出最佳的解决方法来处理这些事情。在电力监控系统的后台工作站中，还有数据归档与统计报表的功能，这样方便供电系统管理，减少管理方面的麻烦。
从20世纪90年代末至今，伴随着计算机技术和网络技术以及通信技术的迅速发展，基于计算机科技发展的电力监控系统发生了很大的变化。例如微机保护产品、调度自动化产品和当地的基础自动化等。总的来说电力监控系统就具有以下一些功能：电网安全监控、电量和非电量的监测、系统参数自动进行调整、中央处理信号、电压无功综合监控、电能自动统计报表、事故提醒、自动记录事故处理全过程，通过微机控制实现保护蓄电池以及微机远动一体化等功能。电力监控系统为推行变电所无人值班方面的工作提供了强大的技术支持。
2 常规电力监控在智能变电站中的应用
2.1在智能变电站中，电力监控系统对配电室内的二次设备进行智能化的改造
在安全自动化设置装备、传统测量仪表、操作控制、信号系统等。其在建筑设备自动化管理系统、网络通信系统、办公自动化管理系统、事故发生自动报警系统等，有自动化系统间相互通讯和信息共享功能。避免了传统常规的人工电力管理，可以通过计算机网络进行电能的测量、监控、采集信号、事故处理和超负荷控制，轻易就可以使智能变电站中的配电管理更加清晰明了，大大提高了配电系统的系统性、安全性、可靠性和管理水平。电力监控系统可以方便和智能变电站中的其他系统和通信设备进行通信联系，具有良好的开放性能。例如：在一个大型的小区中采用智能化设计，小区的总体面积比较大，有很多建筑物，有厂房、办公用楼、办公宿舍和饭堂等。园区中有装有一些大型空调、动力电源、安全设备等装置。在电力监控系统中，共有5个10kV的变电站，每个变电站有两台10kV/380V的变压器，采用两进线一母联结构，每个变电站内有低压馈出线80多条。提高小区智能变电站的管理水平，采用了电力监控系统，可以将全系统分为5个小工作站和1主监控中心，主要的通讯网采用100mTCP/IP光纤以太网，小站内的现场监控层使用Modbus 总线通讯。
2.2在智能变电站中，电力监控系统中的数据采集
电力监控系统在设计中提出对远动数据通道的技术方面的一些要求，主站监控系统的基本功能和主要设备的基本功能有：实现对遥控对象进行遥控，遥控方式包括以下三种，分选点式、选站式和选线式控制；实现汉化的屏幕画面、模拟盘显示和其他方式显示，以及事故处理记录信息的打印；实现电能统计，日月报表的打印；实现系统自检功能。
在数据采集方面，开关量的采集中，可以收集隔离开关状态，运行报警信号，断路器状态、接地状态灯信息。电流监控系统会对模拟量进行采集，如对各段母线电压、电流和功率、频率信息进行采集。模拟量有交流采用和直流采用两种方法采集方式。电力监控系统还会对电能进行计量，通过对有功电能和无功电能的采集。而电力监控系统是利用软件计算和电能脉冲计量的方法。软件计算是指运用交流的采用方式，数据采集系统得到的电流、电压、功率值，利用软件计算得出无功电能和有功电能。电能脉冲计量法是指利用机电一体化的电能表或者脉冲电能表。利用电力监控系统来实现对智能变电站物配电系统的整体全面管理。这样极大的提高了智能变电站的管理水平和安全性，避免传统方式中需要更多的人力物力，减少了火灾事故带来的重大损失，还大大降低了小区管理工作中运营的成。通过电力监控系统的合理运行，提高了小区智能变电站管理的智能化水平。
3 电力监控系统的使用价值
在智能变电站中，使用电力监控系统，可以降低运营的成本，提高管理的效率，减少事故带来的损失。例如，帮助用户方便快捷有效管理现有的资源和用电的负荷，这是减少设备运行和电能消耗方面支出的有效方法。通过一些数据分析，使用电力监控系统，可以监督用户合理有效地充分利用设备，减少添加多余的设备，尽量避免了大量资源的浪费，从而做到节约大量投入资金。在减少损失方面，在发生重大事故前，监控系统会提前发出事故的提醒，因为系统会发现潜在的故障，这样可以避免事故的发生，就算发生一些事故，系统有自动跳闸功能，可以将损失降到最低。其次，系统发现潜在的故障，可以大大降低设备维护的费用，延长设备的使用寿命。
变电站监控系统范文5
摘要：变电站全面监测分布式集中控制
0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平安运行的目标，因为站内现场还存在设备绝缘、环境视频图像监控新问题，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，这些新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、全面地把握变电站现场状况，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功能，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和矩阵主机相连。矩阵主机和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，可和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四周环境，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功能，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，基本结构如图1所示。
图1GD3000变电站监控系统结构图
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，监控前端和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)现场主机工作站和后台监控中心之间，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，由系统中心服务器、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、可靠和平安，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系统主要特征
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和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，和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。主要监测项目有摘要：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，图像仍保持清楚。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和黑夜监视，能够把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摘要：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GB6833.1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功能，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，从而把握设备的运行状态，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摘要：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平安方面
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、实现平安生产“可控、在控”的行之有效的办法。
变电站监控系统范文6
【关键词】视频监控；小波变换；变电站
引言
随着计算机技术、通信技术和视频技术的不断发展，对变电站进行远程视频监控成为可能。远程视频监控系统能监控变电站的安全和设备的运行情况以及提供事故发生过程中的图像资料。同时它具有防火、防盗等功能。因此变电站远程视频监控系统将是自动化变电站的发展趋势。本文简要介绍远程视频监控系统的基本原理和功能，并对视频监控的数据处理和传输加以分析，实现了小波变换的视频压缩方法，消除了现有系统中DCT变换带来的方块效应。
1 变电站视频监控系统的原理及功能
变电站远程视频监控系统是将变电站内各监控目标区域内的图像和环境数据传输到变电站的视频主机。视频主机对各收集的各种数据进行处理后通过通信网络传输到调度中心和集控站视频监控中心，运行人员通过监控中心视频监控工作站对目标区域内进行监视。
远程视频监控系统主要由三部分组成：监控中心、通信通道和数据采集。数据采集是采用摄像头和环境监测传感器采集环境数据和视频图片数据，并对采集的数据进行实时压缩，其环境数据包括温度、风力和烟雾等数据。数据采集的设备将放置在各个需要监控的变电站内。通信通道是采用光纤或者互联网等把压缩数据传输到监控中心，通信通道的带宽将会影响监控中心的视频效果，如果带宽不能满足视频数据传输的需求，视频播放将会延时，达不到实时。监控中心将接受到的信息进行处理，探测出变电站的各种变化，给出报警信号，并能自动启动相关保护设备。当环境和安防监控发生报警时，使工作人员能及时了解现场情况，采取处理措施。
视频监控系统利用安装在前端的摄像机等设备将被监控目标的数据传输到监控中心，同时通过监控中心控制前端设备的操作。变电站运行人员通过安装在监控中心的视频系统可以操作目标区域的设备进行全面监视。具体来说，视频监控系统功能具有以下几方面：
（1）视频监控主机可对所有的接入信号进行全天24小时的监控，并把采集的视频数据保存到监控中心的主机中，其视频数据保存时间为30天。在视频显示窗口中将显示站名、地点命名、时间和日期等信息。
（2）系统能够对采集的图像数据进行分析，以及对监控区域的物体运动进行侦测。如果采集的图像数据在变化或者物体在运动，将分析图像中物体的变化程度，如果超出限定值将触发警报。
（3）根据变电站设备的特点，监控系统中可以制定相应的巡检表。监控人员可以按照操作要求进行巡检监控，并且一台设备可以监视多个目标区域。检测多个区域时设备能预置多个监控位置的云台和镜头参数，能方便快速地转到相应预置点，并自动调整好镜头的变焦和图像清晰度。
（4）系统配置有温度探测传感器、湿度探测传感器和烟雾探测传感器等设备。这些装置能自动检测监控区域内的温度、湿度和烟雾，如果检测值超出范围，立即发出报警。
2 变电站远程视频监控核心问题
变电站视频监控系统主要通过摄像机等设备采集大量图像数据，并通过通信网络传输到监控中心。采集的图像数据的数据量非常巨大，例如分辨率为512X512的一副24位的真彩色图像，数据量就将达到
512×512×24=786.4KB
如果摄像头采集的图像按每秒25帧的速度传输到监控中心，每小时需要传输90000张图像，则每小时监控中心需要提供存储图像的空间为
同时，通信网络每小时也需要传输70.7GB的数据量。因此通信传输和存储空间成了远程视频监控系统发展的瓶颈。虽然扩展通信带宽和增加存储空间可以解决视频信息的传输和存储所带来的问题，但是并不是一个很有效的解决办法，并会带来新的困惑。解决此问题最有效的办法是降低图像数据量，因此图像压缩技术成为了远程视频监控的核心问题。本文采用小波变换对图像数据进行压缩，降低了图像数据量。
3 视频数据压缩
视频监控系统采集的视频数据虽然数据量非常巨大，但是这些图像数据之间是存在大量的冗余信息，这些冗余信息具有高度的相关性。在一些特定情况下，视频数据允许有一定的失真，但是不影响视频检测的实际效果，因此可以通过去除视频图像数据之间的冗余来达到视频数据压缩的目的，使视频数据的压缩成为可能。本文采用小波变换对数据进行了压缩。
3.1 视频小波变换原理
视频小波变换编码系统主要由二维小波变换、量化和熵编码三部分组成。首先对视频中每一帧图像进行二维小波变换（DWT），然后用改进的门限值量化矩阵对所得的小波系数进行量化，最后在比特分配阶段对量化后的系数进行熵编码。解码过程是其编码过程的逆过程。
3.2 二维小波变换算法原理
视频中的每一帧图像都是二维信号，图像上任意一点都有一个图像信号的灰度值与之对应。其小波变换过程表示如下：
假设是一个二维信号，其中，表示二维基小波，即：
其中：A为尺度因子，都取整数，。
将进行离散化处理可得：
，，
其中：是取定的非奇异矩阵，是离散化位移的序号，则二维小波变换方程为
其中：
，
峰值信噪比方程为：
其中：M，N分别表示图像中像素点的行数和列数，表示横坐标为纵坐标为的像素点的原始灰度值和压缩后的灰度值，。
3.3 仿真实验
本实验选用了一张图片进行小波变换处理，把处理后和处理前进行了比较，其峰值信噪比为246.83Ddb。图1和图2分别表示处理前后的数据图。
图1原始数据图 图2小波系数图像
4 结论
随着计算机技术和通信技术的飞速发展，在变电站内使用远程视频监控系统成为变电站发展成为无人值班变电站的必然趋势，本文分析了变电站远程监控系统的组成和基本功能，并提出了小波变换数据压缩方法，有效的降低了视频数据量，此算法消除了传统DCT变换带来的边缘效应和方块效应，有效的防止误码传输，降低了传输数据量和算法复杂度。
参考文献：
[1]卢选民，张原，史浩山.分布式智能监控系统视频多画面显示的设计与实现.计算机应用研究，2000（3）.
