摘要：随着我国推行智能化电网的建设速度的加快，变电站状态监测系统和智能辅助系统的标准化设计、标准化配置正在全面推广并应用。目前，这两套系统的功能整合，系统并与变电站综自监控系统的信息交换、远方联动等等，已成为智能变电站的发展方向。本文结合某500kV变电站状态监测及智能辅助控制系统的设计实例，分析了各环节的设计深度及注意事项，为以后从事相关工作提供参考。
关键词：变电站 图像监控 智能安防 环境监测 状态监测 整合
1 概述
我国的常规变电站建成后监控服务水平较低，各种监控系统相对独立。每建设一套辅助系统，都需要配置相应的管理硬件和管理软件，导致管理水平低下，无法实现资源的共享，无法实现不同监控业务的联动处理，没有达到变电站运行设备的一体化监控和一体化管理。
笔者结合工程需要，通过整合实现一次设备在线监测、二次设备(电源设备)在线监测、智能巡检、视频监控、全站安防、户外环境监测、小室环境监测等等生产辅助系统的信息集成，实现变电站设备状态检修、全周期寿命管理、三维信息组态展示等一体化监控、管理。同时取消独立的状态监测后台系统，并整合其功能，利用智能辅助控制系统来统一实现全站的一体化智能监控。
2 变电站智能辅助控制系统主要功能介绍
2.1 整合各系统功能
变电站智能辅助系统是由变电站状态监测系统、智能辅助监测系统组成，整套系统共用一套管理平台。
通过同一个全局状态信息的数据库，同一个设备状态信号的发布平台，该平台也是故障诊断、运行和检修维护的咨询管理平台。
一方面状态监测系统可充分利用综合数据平台上的数据；另一方面，状态监测的数据也可提供给变电站综自监控系统使用，为变电站实施设备状态预警分析的高级应用提供有力支撑。
2.2 一次设备状态监控
智能辅助控制系统具备一次接线图集成和一次设备相关的数据展示功能。同时实现图与数的互动，主要内容包括：
2.2.1 与电气一次设备实时状态互动。
2.2.2 与主变在线监测数据、避雷器在线监测数据等实时互动。
2.2.3 查询设备基本信息，运行信息（缺陷、试验、检修等）。
2.2.4 与设备状态告警信息互动。
2.2.5 监视变电站内隔离开关和接地刀闸的分合状态，闸刀接头的接触完好情况。
2.2.6 监视变电站内变压器、断路器等重要运行设备的外观运行状态，表面温度情况。
2.2.7 监视变电站内绝缘子等高压设备的外观状态，非电气量数据情况.
2.3 二次设备状态监控
智能辅助控制系统具备二次网络图集成和二次设备相关的数据展示功能，实现图与数的互动，主要内容包括：
2.3.1 与二次设备（电源系统等）实时状态互动
2.3.2 与在线监测数据实时互动。
2.3.3 与设备状态告警信息互动。
2.4 环境监控
由于站内不同区域对环境要求不同，所以依据环境监测设备的部署，需要将站内分割成不同的监测区域。系统可在平面图上实现多区域环境数据展示。主要内容包括：环境监测数据查询；环境监测数据统计分析；区域天气预报；各小室温湿度监测、户外风力监测、户外污秽监测等等。
2.5 告警记录
当设备状态改变时，系统监测到数据异常触发告警，并实时展示在一体化集成平台的告警栏。提醒运行人员设备异常，及时处理。主要内容包括：查询设备实时状态功能；查看告警设备的历史及实时视频功能；查看告警记录；处理记录功能等等。
2.6 辅助设施监控
辅助控制系统以遥视监控系统为主，结合报警业务、安防业务、一次和二次设备报警业务、一次设备运行状态等，为用户提供图像、报警信号、数据信号采集、传输、储存、处理功能。主要内容包括：全站遥视安防；火灾报警系统；变电站各建筑的门禁系统；变电站各配电装置的电子巡逻；高压电子脉冲围栏系统；全站智能照明控制系统等等。
3 变电站辅助控制系统的设计
某500kV变电站为运行中常规变电站，500kV采用3/2接线，悬吊式管母分相中型三列式布置，220kV采用双母双分段接线，屋外悬吊式管母分相中型布置。该站正在进行智能辅助控制系统和在线状态监测系统的生技改造。笔者以该站智能辅助控制系统的设计为例，分析系统各个环节的主要内容及注意事项。该工程采用了深圳键桥通讯技术股份有限公司的KB5600型智能辅助控制系统。
3．1 火灾报警系统的设计
该站火灾报警系统使用上海松江飞繁有限公司的JB-3208型火灾自动报警产品。系统主要由控制器、探测器、输出模块、输入模块、缆式探测器、手动报警按钮、配套电缆等部分组成。火灾报警系统主机设置在警卫值班室，主机并通过RS485网线与变电站智能辅助控制系统通信。
3．2 全站遥视安防系统
该站在500KV设备区、220kV设备区、主变设备区、35kV设备区、各继电器室、站用电室、主控通信楼等分别设置了摄像机。各类摄像机分别接入各继电器小室综合柜内视频光端机。各继电器小室的视频光端机通过光缆接入智能辅助控制柜内的数字视频矩阵，同时监控主机通过电源线和控制线控制可移动式摄像机，通过I/O采集器接收红外监控探头报警信息。正常运行时,可通过主控通信楼计算机室内监视器对全站的运行状态进行全天候监视，在受到非法入侵时(变电所大门、围墙周界等)，监控主机切换现场摄像机联动，以预警外来人员的非法入侵。全站遥视安防系统图如图1 所示：
3．3 门禁系统的设计
该站在主控通信楼大门，计算机室大门分别设置了门禁系统。进入人员需要通过安全认证后方可进入，系统将会记录出入此门的人员情况。当出现非法开门时，系统产生报警，同时启动视频联动，达到预报警及预防盗的目的。门禁系统图如图2 所示：
3．4 电子巡更系统的设计
电子巡更系统是根据变电站实际运行情况，设定巡更路线。使运行人员按规定的时间、规定的路线在安全防范区域内巡逻，以保障运行人员和运行设备的安全并存储巡更签到信息，打印巡检报告。此巡视时间和巡视路线由运行单位根据实际情况确定。
3．5 环境监测系统的设计
环境监测系统整合了温湿度监测系统、漏水监测系统、户外风速探测、户外污秽探测、区域天气预报等系统。以模拟图、曲线的方式实时显示并记录每个传感器所检测到的监测数据。
3．6 设备在线监测系统的设计
该站配置一套设备状态监测系统，不设置在线监测系统后台，其终端由智能辅助系统统一集成，对站内被监测设备进行数据汇总和诊断分析。并将已经分析后的结论采用IEC61850规约与计算机监控系统后台通讯。
全站按照电压等级和设备种类进行配置。其中每台变压器配置3台油色谱在线监测装置；500kV及220kV 断路器设备配置SF6气体压力密度和局放监测装置；500kV及220kV避雷器配置泄漏电流及动作次数监测装置。
4 智能辅助系统设备布置方案
本期在主控通信楼计算机室设置一面智能辅助系统主机柜、一面扩展柜（安放在线状态监测系统及相应接口设备）。
在各继电器小室均设置一面综合柜，用以采集各小室遥视、环境、安防的数据并采用光缆形式上传至主机柜。
在各户外主变本体附近，设置在线监测采集箱。在各500kV配电装置附近，按串设置断路器在线监测采集箱。用以采集各一次设备在线监测数据，并通过网络形式发送至各小室的综合柜。
在主控通信楼一楼警卫室设置火灾报警系统主机箱，以满足消防验收的需要。
5 施工安装注意事项
5.1 施工过程中需要停电的设备
5.1.1 断路器在线监测系统：断路器在线监测系统采集电流信号采用在电流互感器上取样需要停电安装。
5.1.2 避雷器在线监测系统：除了单节的避雷器需要停电安装外，其余两节的避雷器是不需要停电安装，但避雷器的末屏是铜排的类型也必须停电安装。
5.2 施工过程中不需要停电安装。
5.2.1 变压器在具备油路接口的前提下，可以不停电安装变压器油色谱在线监测系统。
5.2.2 SF6微水及密度在线监测系统：不需要停电安装。
5.2.3 智能辅助控制系统中，遥视系统、环境系统、门禁系统、智能电子巡更系统、环境监测系统可以不停电安装。
6 结论
通过对该变电站智能辅助控制系统的安装设计，分析了辅助控制系统、在线监测系统整合技术难点和施工的难点，为以后进行相关的设计提供参考。结合设计过程，本文主要有以下几点结论。
6.1 智能辅助控制系统与在线监测系统整合，符合国家大力发展智能电网的方向。
6.2 整套系统必须具有较好的可扩充性，应在不影响正常运行的情况下，可动态的重组和扩展。系统应采用开放和标准的网络、操作系统、数据库系统和应用软件系统平台。
6.3 对运行中变电站，实施该方案时应同步考虑停电施工方案和保护措施。
参考文献：
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