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摘要：随着电力系统不断发展，综合自动化程度逐渐提高，无人值守变电站将成为一种必然趋势。这既是电网发展的方向，也是促进电网安全运行和生产管理现代化的有效措施。变电站的各个子系统可以由智能辅控系统集中控制，从而实现变电站的无人值守。严谨可靠的辅控系统对实现变电站无人值守起到关键作用。辅控系统不仅能对变电站的安全防卫起到监视报警作用，也可能变电站的环境进行监测，并智能地做出设备动作，防止事故发生或扩大。同时，也可以通过网络通信实现与远方的信息共享。
关键词：无人值守变电站；辅控系统；设计
总述
传统的变电站安防智能化系统受传统理念和技术的影响，各个子系统都是孤立的，无形中降低了系统的实用性、稳定性和安全性，而且增加了投资成本。尤其是现在电力系统为提高劳动生产率，增强竞争力，在变电站系统平常的生产过程大量采用无人值守或少人值守的模式。对于变电站，远程、实时、多维、自动的智能化综合安保系统是变电站安全运作必备的前提条件。
变电站智能辅助控制系统由多个子系统组成：视频监控子系统、环境监测子系统、门禁子系统、灯光智能控制子系统、安全警卫子系统、消防子系统以及信息传送平台。智能辅助控制系统平台与子系统之间采用 DL/T 860（IEC61850）标准通信，实现设备信息采集，设备控制、设备监视和设备联动。系统结构如图1所示。
系统介绍
1、视频监控子系统
视频监控系统按构成可分为：前端设备、传输设备、终端设备。各种摄像机为前端设备。诸如线缆、光纤、无线传输设备等这些传输介质统称为传输设备。视频信号处理设备，如硬盘录像机、存储设备、流媒体服务器等为终端设备。
视频监控系统有仅要能够清晰地采集图像信息，而且对于关键的点位要能够自动地进行多角度的运动监控。从而更严谨地记录变电站的设备运行情况、工作人员活动情况以及其它告警点的准确情况。例如，当消防报警子系统中某一信号点有告警信号上传致辅助控制平台，该点位最近的摄像机就调转镜头，记录实时情况。
2、环境监测子系统
变电站的环境监测子系统有以下几个方面构成：室内温度、室内湿度、GIS室六氟化硫的浓度和氧气的浓度、电缆沟内水位、排水坑内水位、风速、空调、风机和水泵。这些环境变量都可以用相应的传感器去采集相应的环境信号。一般的传感器都是用采用MODBUS协议通信，并通过485串口上传至辅控平台。
这些遥测量和遥信量都可以在辅助控制平台上与相应的执行机构联动。具体实现功能如下：1、当室内的温度和湿度超过临界值后就要启动空调和风机，并生成告警信号；当温度和湿度降至设定值后，风机和空调自动关闭，并自动复归告警信号。
2、当GIS室的六氟化硫的浓度超过临界值就要启动GIS室的风机，并生成告警信号。待人工确认后，手动复归告警信号。
3、当遥测量水位信号高于设定值时，排水泵自动运行，并生成告警信号；当水位信号低于设定值时，水泵自动停止，并自动复归告警信号。
4、当遥测量风速高于设定值时，自动生成告警信号。
3门禁子系统
门禁子系统由以下几部分构成：门禁控制主机、门磁、读卡器、按钮开关。其中门禁主机是门禁子系统的控制中枢，控制门磁得失电，从而实现关开门。门磁的开关状态也是由门禁控制主机来采集的。门禁控制主机与辅助控制平台之间采用MODBUS协议通信，通过485串口将控制信号和状态信号上传至辅控平台。
门禁子系统也要与视频子系统进行联动。当门禁有开关门动作或有门磁的开门状态时，自动生成告警信号，对应的摄像机应该转动到相应位置，采集并记录图像信息。门关闭时，摄像机复位，告警信号复归。
4灯光智能控制子系统
灯光智能控制子系统由智能控制单元，继电器，日光灯或补光灯。运行原理：智能控制单元与辅助平台通过MODBUS协议通信，智能控制单元的开关量输出来控制继电器，从而实现对灯光的控制，智能控制单元的开关量输入可以采集开入信号，用于子系统间的联动。
当受控设备为摄像机补光灯时，要求与安全警卫系统的告警信号联动。当安全警卫子系统有告警，就近位置的摄像机的补光灯打开，对应的摄像机也转动至告警点。若摄像机为红外摄像机，刚没用安装补光灯。当受控设备为室内照明灯光时，灯光智能控制子系统就与门禁子系统联动。当有门禁状态为开门时，对应的室内灯光自动开启，自动生成灯光开启告警信号；当门禁关闭时，灯光自动关闭，告警信号复归。
5安全警卫子系统
安全警卫子系统由红外对射、红外双鉴、电子围栏、电子围栏主机组成。红处对射用于变电站大门上方防入侵告警，当发生大门上方入侵时，红处对射就会生成告警信号。红外双鉴是室内一种防入侵设备，是一种运动检测设备。当检测到运动时，就会产生告警信号。电子围栏是安装在变电站围墙四周的合金线。合金线上带有电压可调的直流脉冲。该脉冲由电子围栏主机提供。电子围栏主机与辅助平台通过MODBUS协议通信，通过485串口上送设备状态等信息。
当安防警卫子系统的每个设备的告警信号都是开关量的，可以直接用于与视频子系统联动。当报警发生时，相应告警点位就近的摄像机转动到告警位置，采集并储存图像。也可以接入智能灯光控制单元的输入，从而实现与灯光的联动。
6消防子系统
消防子系统是由消防主机、烟感、手报、声光报警、感温电缆组成。消防子系统通过通讯模块与智能辅控平台通信，上传消防数据。经过通讯模块转换为MODBUS协议，通过485串口上传。
消防子系统与环境子系统、视频子系统、门禁子系统、灯光子系统都要进行联动。当烟感或手报产生告警后，对应位置的摄像机会转动至相应位置，采集图像，同时该区域的门禁立即处于打开状态，该区域风机打开。若是在电缆层，该区域的照明自动打开。并生成告警信号，该信号不能自动复归，必须值班人员到现场进行确认后，在消防主机上复位后，告警信号才能复归。
7智能辅助控制平台
智能变电站辅助系统实现设备操作联动、视频监视与安防设备联动以及电缆沟水位监视、生产建筑温湿度监视、空调、照明等设备的综合监控和一体化集成联动。各个子系统的数据通过MODBUS协议进行数据上传，再转换为IEC61850规约，从而进行统一的集成和联动。
目前南自、南瑞科技、南瑞继保、许继、四方等公司已成有较为成熟的软件平台。主要功能就是采用TCP/IP方式，把辅助系统的温湿度、门禁、报警、消防等数据实时传送给变电站信息监控平台，统一进行集成和联动。
结束语
本设计只是智能辅助控制系统的一个方面的应用。可以依据安全要求和功能需求合理地进行调整。不过仍然需要在实践之中不断地完善。
目前，智能辅助控制系统也存在着一些不足。虽然变电站进入了数字化的新阶段。可是国内不同厂商只自己所擅长领域切入，以自身特长为重点研发，在标准化、系统化集成联动、实用性等方面均有不足。所以，进一步推动智能变电站辅助系统标准化和集成度，提高系统实用性还有很长的路要走。
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论文作者:郑克选
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
标签：子系统论文; 变电站论文; 信号论文; 门禁论文; 设备论文; 智能论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第22期论文;