1 概述

　　1.1 意義

　　隨著電力系統(tǒng)體制改革的深入，電力系統(tǒng)普遍開(kāi)展了”減人增效”、”提高供電水平和供電質(zhì)量”、”創(chuàng)一流企業(yè)”的工作。無(wú)論是減人增效還是創(chuàng)一流企業(yè)，變電站都涉及了一個(gè)核心任務(wù)：變電站應(yīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

　　這樣，變電站必須解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　?如何保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性問(wèn)題；

　　?如何解決變電站無(wú)人值守后的安全管理問(wèn)題；

　　?如何實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)視問(wèn)題。

　　各種電壓等級(jí)的變電站在運(yùn)行過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)安全成了十分突出的問(wèn)題，特別是火災(zāi)、煙霧、非正常進(jìn)入、電纜溝進(jìn)水、小動(dòng)物侵入電纜溝等關(guān)系到變電站安全運(yùn)行的監(jiān)控問(wèn)題，靠操作隊(duì)人員的正常巡視難以實(shí)現(xiàn)，必須建立一個(gè)安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)變電站各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及影響變電站安全運(yùn)行的因素如：設(shè)備異常、火災(zāi)、水災(zāi)、過(guò)熱、絕緣狀況、局部放電等實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，使故障信息能夠早期發(fā)現(xiàn)并得到及時(shí)處理，使成立后的操作隊(duì)運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行工況、解決操作隊(duì)巡視周期內(nèi)的監(jiān)控空白，加強(qiáng)對(duì)變電設(shè)備的監(jiān)控。

　　無(wú)人值守變電站安全預(yù)警系統(tǒng)就是針對(duì)當(dāng)前情況而開(kāi)發(fā)的一整套使變電站安全運(yùn)行的綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)把監(jiān)控對(duì)象落實(shí)到每一監(jiān)護(hù)設(shè)備，由微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)負(fù)責(zé)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。變電站安全預(yù)警系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視變電站的安全運(yùn)行及環(huán)境狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)變電站各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及影響變電站安全運(yùn)行的因素如：環(huán)境溫度、濕度、設(shè)備異常、火災(zāi)、水災(zāi)、過(guò)熱、絕緣狀況、局部放電等實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，終端裝置采集到該實(shí)時(shí)信息后，立即記下此信息，進(jìn)行校對(duì)、分析、處理，當(dāng)確認(rèn)為報(bào)警信號(hào)時(shí)，以聲和光的方式發(fā)出預(yù)警信息和報(bào)警信號(hào)，使故障信息能夠早期發(fā)現(xiàn)并得到及時(shí)處理，能夠給變電站的運(yùn)行提供真正的安全保障。變電站安裝?quot;變電站安全預(yù)警系統(tǒng)”后，有效的實(shí)現(xiàn)了：

　　?將事故后報(bào)警改為事故前預(yù)警；

　　?將正常的3~4天一次的巡視變?yōu)?4小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控；

　　?將運(yùn)行人員的現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)巡視檢查變?yōu)樽詣?dòng)化監(jiān)視；

　　?將分散的巡視檢查變?yōu)榧斜O(jiān)控；

　　?減輕了操作隊(duì)人員、車(chē)輛來(lái)回奔波的辛苦，解決了變電站，尤其是無(wú)人值守變電站變電設(shè)備安全運(yùn)行如何實(shí)現(xiàn)可控、在控的問(wèn)題，從而使變電站完全具備了無(wú)人值守的要求，操作隊(duì)成為了真正意義上的監(jiān)控中心。

　　1.2 系統(tǒng)組成

　　”變電站安全預(yù)警系統(tǒng)” 由變電站安全預(yù)警終端、變電站安全預(yù)警主站（包括服務(wù)器、安全預(yù)警系統(tǒng)顯示屏）組成。安全預(yù)警終端主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、判斷和處理，將處理結(jié)果由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至變電站運(yùn)行監(jiān)控中心（或變電站操作隊(duì)），安全預(yù)警終端應(yīng)安裝在變電站中。安全預(yù)警服務(wù)器對(duì)安全預(yù)警終端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果出現(xiàn)報(bào)警故障，則要求安全預(yù)警終端和安全預(yù)警服務(wù)器都要進(jìn)行報(bào)警，安全預(yù)警服務(wù)器還要能記錄報(bào)警類(lèi)型和時(shí)間，以便查詢(xún)、分析，能與運(yùn)行工作站、調(diào)度、自動(dòng)裝置等進(jìn)行通信。安全預(yù)警服務(wù)器可安裝在調(diào)度所、操作隊(duì)等處，其數(shù)據(jù)應(yīng)在整個(gè)電力部門(mén)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)共享。安全預(yù)警系統(tǒng)顯示屏主要完成故障顯示，可聲光報(bào)警，使運(yùn)行監(jiān)控人員能夠非常明顯的看到事故發(fā)生地點(diǎn)及類(lèi)型。

　　”變電站安全預(yù)警系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)非常靈活，安全預(yù)警系統(tǒng)可以獨(dú)立組成系統(tǒng)，也可以和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化（SCADA）系統(tǒng)集成，或者和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示[4]。

　?。?）調(diào)度中心到操作隊(duì)數(shù)據(jù)傳輸方式可以為以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議或RS232轉(zhuǎn)發(fā)。

　?。?）從終端到調(diào)度中心的傳輸通道可以是：光纖、載波通道、專(zhuān)線。

　?。?）變電站安全預(yù)警終端，可以通過(guò)RS232接口單獨(dú)使用；可以與變電站的RTU配合使用，與RTU集中組屏，將報(bào)警信號(hào)通過(guò)RTU轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度主站，實(shí)施報(bào)警，這樣可不占用信號(hào)傳輸通道。

　　2 無(wú)人值守變電站安全預(yù)警主站YJ2000

　　2.1 體系結(jié)構(gòu)[4]

　　無(wú)人值守變電站安全預(yù)警主站系統(tǒng)YJ2000，是基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式系統(tǒng)。服務(wù)器系統(tǒng)的基本任務(wù)是數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)處理，并響應(yīng)客戶(hù)機(jī)的請(qǐng)求向客戶(hù)機(jī)傳送格式化的數(shù)據(jù)信息?？蛻?hù)機(jī)系統(tǒng)則負(fù)責(zé)提供用戶(hù)界面，如圖形、聲音、動(dòng)畫(huà)等。YJ2000的服務(wù)器是功能服務(wù)器，不同于傳統(tǒng)的文件服務(wù)器，在功能服務(wù)器上可同時(shí)運(yùn)行各種功能軟件。服務(wù)器系統(tǒng)和客戶(hù)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行在各自的硬件平臺(tái)上，也可以運(yùn)行在同一臺(tái)機(jī)器上，服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　2.2 硬件平臺(tái)

　　無(wú)人值守變電站安全預(yù)警系統(tǒng)主站系統(tǒng)在硬件上應(yīng)由服務(wù)器、前置機(jī)、客戶(hù)機(jī)、通道柜、大屏幕顯示屏組成。

　　服務(wù)器是YJ2000安全預(yù)警主站系統(tǒng)的核心。前置機(jī)完成系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的接口任務(wù)。系統(tǒng)其他各種工作站均是客戶(hù)機(jī)，根據(jù)需要可以配備多臺(tái)。

　　系統(tǒng)服務(wù)器可選用一般微機(jī)或?qū)Ｓ梅?wù)器，CPU 為Pentium III 450 MHz以上，內(nèi)存不少于64 M(最好128M)，硬盤(pán)4.3 GB以上。系統(tǒng)客戶(hù)機(jī)，可選用能運(yùn)行Windows NT或Win95/98的微機(jī)或者RISC工程工作站，推薦選配100 MHz以上CPU，內(nèi)存不少于32 M，硬盤(pán)1.2 GB以上。

　　2.3 軟件平臺(tái)

　　YJ2000安全預(yù)警主站系統(tǒng)以Windows NT操作系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平臺(tái)，以商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。理論上，用戶(hù)可以選擇使用MS SQL Server、Sybase、Oracle、Foxpro等任何一種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，但是從性能價(jià)格比和易維護(hù)性等多種因素綜合考慮，推薦使用MS SQL Server Version 7.0以上版本。系統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)安裝MS SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

　　2.4 系統(tǒng)軟件主要功能

　　數(shù)據(jù)采集與處理、語(yǔ)音報(bào)警、推畫(huà)面報(bào)警、報(bào)警信息記錄、實(shí)時(shí)畫(huà)面顯示、歷史記錄查詢(xún)、數(shù)據(jù)庫(kù)分權(quán)限管理，與SCADA/EMS等接口功能。

　　3 安全預(yù)警終端

　　3.1 原理框圖[2]

　　3.2 功能與指標(biāo)

　　數(shù)據(jù)采集和處理功能：遙測(cè)量采集（YC）（室內(nèi)溫、濕度，電纜溫度等）；遙信量采集（YX）（非法入院、非法入室、門(mén)禁、電纜溝小動(dòng)物入侵、電纜溝進(jìn)水；煙霧、明火、空調(diào)異常報(bào)警等）。

　　檢測(cè)功能：空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。

　　報(bào)警功能：超限報(bào)警；異常報(bào)警；報(bào)警方式：聲、光、語(yǔ)音、歷史記錄存儲(chǔ)。

　　預(yù)警功能：模糊智能判斷，多重報(bào)警，消除誤報(bào)。

　　故障定位功能：可對(duì)各種故障進(jìn)行定位。

　　控制輸出：可控制報(bào)警音箱和警示燈電源；探測(cè)器直流電源；交流接觸器電源。

　　開(kāi)關(guān)量輸入：2路；模擬量輸入：4路；開(kāi)關(guān)量輸出：3路。

　　通信：3個(gè)RS232口，1個(gè)RS485口；波特率600~4800 bit/s可選；通信規(guī)約：部頒CDT。

　　通道：電力載波、光纖、電纜等。

　　溫度測(cè)量范圍：-25～80 ℃；濕度測(cè)量范圍：10%～99%。

　　非法入院探測(cè)器最大探測(cè)距離：30、60、90m（三種選擇）；非法入室探測(cè)器最大探測(cè)距離：10 m，視角：110啊 26埃幻骰鹛講餛魈講餼嗬耄 10 m（火焰高度≥7 cm），探測(cè)角度120埃謊濤硤講餛鞅ň?ǘ齲 3%～4%（減光度）；水位探測(cè)器報(bào)警高度：≥50 mm。

　　測(cè)量精度：溫度：±1 ℃；濕度：±10%；事件分辯率：≤30 ms；遙測(cè)刷新率：≤3 s。

　　3.3 模擬量采集(YC)

　　將傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、采樣保持、多路開(kāi)關(guān)選擇通道、信號(hào)放大后采集，再進(jìn)行數(shù)字濾波，通過(guò)查表后，算出測(cè)量值，進(jìn)行上傳或顯示。測(cè)量電路如圖3所示。

　　3.4 遙信測(cè)量(YX)

　　YX輸入采用光電耦合芯片進(jìn)行隔離，以免外部干擾的串入，原理如圖4所示。

　　外部YX輸入需要一對(duì)常開(kāi)或常閉的開(kāi)關(guān)輔助空接點(diǎn)，無(wú)人值守變電站安全預(yù)警終端裝置提供12 V隔離供電電源，CPU對(duì)YX的掃描時(shí)間為150 ms，并加有軟件去抖動(dòng)算法。

　　3.5 遙控或空接點(diǎn)輸出(YK)

　　有兩種功能：一是遙控或控制警示燈、排氣扇　　3.6 串口通訊[1][3]

　　波特率：（600，1200，2400，4800）可選擇。

　　數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)位8位，起始位1位，停止位1位，無(wú)校驗(yàn)，二進(jìn)制碼。

　　串行口按部頒CDT規(guī)約發(fā)送遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)（16進(jìn)制），每秒鐘發(fā)送一次報(bào)文，定義如下。

　　3.6.1 遙信

　　遙信內(nèi)容包括非法入院、非法入室、煙霧、火災(zāi)、水災(zāi)、空調(diào)等，若有其他內(nèi)容，另行說(shuō)明。其中EB90EB90EB90為同步頭，71F4……為控制字。詳細(xì)說(shuō)明如下。

　　0EBH、90H、0EBH、90H、0EBH、90H、71H、0F4H、01H、00H、01H、BCH碼、0F0H、DATA1、DATA2、DATA3、DATA4、BCH碼。

　　DATA的Bit7~Bit0為報(bào)警位，0表示正常，1表示報(bào)警。

　　3.6.2 遙測(cè)

　　遙測(cè)內(nèi)容包括溫度測(cè)量和濕度測(cè)量，若有其他測(cè)量，另行說(shuō)明。EB90EB90EB90為同步頭，7161 ……為控制字。現(xiàn)舉一幀報(bào)文詳細(xì)說(shuō)明如下。

　　0EBH、90H、0EBH、90H、0EBH、90H、71H、61H、02H、00H、01H、BCH碼、00H、DL1、DH1、DL2、DH2、BCH碼、01H、DL3、DH3、DL4、DH4、BCH碼

　　其中，00，01為發(fā)送序號(hào)。DN為數(shù)據(jù)，它由DL和DH兩部分組成。

　　DL1 ：室外溫度低8位 DH1 ：室外溫度高8位

　　DL2 ：室內(nèi)溫度低8位 DH2 ：室內(nèi)溫度高8位

　　DL3 ：室外濕度低8位 DH3 ：室外濕度高8位

　　DL4 ：室內(nèi)濕度低8位 DH4 ：室內(nèi)濕度高8位

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　目前，我國(guó)的變電站安全預(yù)警系統(tǒng)仍處于起始階段，但各電力企業(yè)都認(rèn)識(shí)到了該系統(tǒng)的重要性，正在加大使用力度。但對(duì)于變電站設(shè)備來(lái)說(shuō)，其可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)和相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)仍需作大量工作，尤其應(yīng)將安全預(yù)警系統(tǒng)和圖像監(jiān)控系統(tǒng)集成，形成變電站安全預(yù)警監(jiān)視系統(tǒng)，使該系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)全新的新技術(shù)階段。另外，為了適應(yīng)電力系統(tǒng)體制改革的需要，在安全預(yù)警的基礎(chǔ)上，要增加變電站設(shè)備巡檢系統(tǒng)、電纜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、高壓電器溫升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、微機(jī)五防系統(tǒng)等，在供電公司中建立新的中心–變電站安全運(yùn)行集中監(jiān)控中心。

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文章名稱(chēng)：《變電站安全預(yù)警系統(tǒng)》

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