摘要：智能辅助控制系统是电力系统维护变电站正常安全运行的重要系统之一。其担负着对站内电气设备进行监测，提供安全生产信息的重要任务。本文在总结现有智能辅助控制系统的功能基础上，提出了增加安防要求的新型智能辅助控制系统方案。
关键词：智能辅助；安防；配置方案；联动
1 序言
变电站作为电网的核心环节，担负着所在区域的高低压变换及供电任务，保证其安全运行尤为重要。目前传统变电站或者部分智能变电站内配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、照明、采暖通风等辅助生产系统多为独立配置，各系统之间不能通过统一的通信规约进行系统信息的交换和通信，无法实现信息互通，功能联动。在智能变电站概念提出之初，智能辅助控制系统就随之提出。
2.智能辅助控制系统
2.1 智能辅助控制系统简述
智能辅助控制系统监控平台主要是对于站内主要电气设备、主要设备房间进行自动的多方面的监测，给运行人员提供满足电力系统安全生产所需的重要信息，实现对视频信息，环境数据、安全保卫信息、火灾报警信息、辅助设备自动控制信息的采集、分析及上传[1]。智能辅助系统主要由图像监控子系统，火灾报警子系统，安全警卫子系统，环境监测子系统、辅助设备控制子系统组成[2]。通过传感器技术、智能视频分析技术、数据分析技术以及网络计算机技术的应用，在平台对数据进行处理后，通过设置和定义，实现图像监控系统、现场设备状态，火灾报警信息、智能灯光系统、氢气等危险气体监测信息等不同子系统的联动，完成灯光自动开启或者关闭，采暖通风设备自动启停，排水系统自动启停等功能。
2.2 智能辅助控制系统结构
智能辅助控制系统一般由主站系统和站端系统构成。主站系统主要是由管理服务器、通信服务器、存储服务器等各种功能服务器组成，实现设备管理，日志记录及管理、用户权限管理、信息管理、远程浏览及控制等各种功能。
智能辅助控制系统逻辑架构一般分为数据采集层、数据接入层、数据处理层、应用业务层等4个层次
数据采集层：接入摄像头、温湿度传感器、水浸、门磁、SF6探测器、空调信号、灯光控制器、电子围栏信号、消防信号等不同的前端信息采集设备。
数据接入层：实现前端信息采集设备的信息传输、数据汇聚、管理等业务。
数据处理层：对各种结构化或非结构化数据进行融合和处理，实现有效信息的获取和告警联动、设备控制等功能。
应用业务层：是与用户直接沟通的界面，可以提供视频图像显示、远程访问、调取信息等各方面的功能。
目前，在智能变电站内大多均配置一套包含多个子系统的智能辅助控制系统，入侵、声光、灯光照明、视频、门禁等各装置之间实现联动控制[3]。但是，仍存在监测功能不完善、共享和集成度不高、智能化程度有待提升、与电力生产管理系统的融合不透，不能充分提高人员效率等不足
3.安全防卫功能要求
根据变电站所处环境不同，对于变电站的安全防卫要求有所提高。为了保障变电站内设备的安全运行，人员的生命安全，对智能辅助控制系统的功能提出了更高的要求。
（1）站内设置报警装置，可与当地公安系统实现联动
（2）站内设置独立的安防视频监控系统，在围墙及各拐点处设置摄像机，与电子围栏系统实现联动功能
（3）各重要出入口设置门禁等设备
4.智能辅助控制系统设计
4.1 图像监控子系统
根据最新的变电站安防要求，图像监控子系统需要更新为站内运行用图像监控系统及安防图像监控系统。两个系统应为独立两套系统，设置独立的视频存储硬盘，独立的网络交换机以及视频处理单元、两个系统信号根据需求分别上传至主控室内控制终端以及警卫室控制终端。
4.1.1 系统说明
运行用图像监控系统是通过在变压器、断路器等主要设备附近、主控制室及继电器室等主要设备房间设置户内/户外摄像头，采集相关视频信号，通过视频服务器处理后传输至图像监控系统客户端或图像处理站，存储至网络/本地硬盘；同时，接受生产管理系统，安全警卫系统或火灾报警系统等不同子系统的报警信号，实现对系统内摄像头等设备的联动。
安防图像监控系统是通过在变电站大门等主要出入口，围墙周界等关键位置设置球机或者固定摄像机，监视变电站外围状况，进行人像识别。一旦出现意外情况，第一时间向后台注解发送报警信号，与电子围栏等设备进行联动。
以上设备采集到的视频信号可在控制室等位置的终端上进行显示，同时可以按照设定原则进行轮转显示，实现对整个变电站的巡行巡视。
运行用图像监控系统通过视频智能分析的方法，对电力设备进行设备外观、设备表计（SF6表计、油位计等）、设备运行状态（分合状态）进行观测和建设异常判定、设备仪表参数识别（包括SF6表计、避雷器表计、主变油温表计等），并在检测到异常时，自动记录相关信息并向用户推送告警信号。
4.1.2 配置方案
（1）变电站内主变、高压电抗器、无功补偿装置及配电装置间隔内设置户外球形摄像机，保证摄像机监视范围不出现死角。同时，变压器及高压电抗器设备附近摄像机高度。
（2）各建筑物主要进出口设置球形摄像机。
（3）主要设备房间设置户内球形摄像机，监视范围宜覆盖房间全部。
（4）围墙周界每隔40-50米设置球形摄像机或者固定式摄像机，摄像机具备人脸识别功能；围墙拐角处设置摄像机。
（5）主控通信楼楼顶设置全景摄像机。
（6）变电站大门处设置摄像机，监视大门进出口情况。
4.2 安全警卫子系统
安全警卫子系统含电子围栏、红外双鉴、门禁以及红外对射等设备。通过记录人员进入信息，感知异常侵入对整个变电站的安全警卫进行监测，保障变电站内设备及人员安全。
4.2.1 功能说明
门禁系统包含门禁主机/控制器、电磁锁以及读卡器，通过权限管理控制人员进入主要设备房间，有效防止无关人员进入重要房间影响站内运行安全。电子围栏、主动红外对射、红外双鉴等设备联合对发生在变电站围墙或主要设备房间的人员入侵进行监控，发送报警信号至后台主机。
4.2.2 配置方案
（1）配电装置室、主控楼进出口、继电器室等主要房间开门处设置门禁设备。
（2）沿围墙设置一套电子围栏
（3）变电站大门处设置一对主动红外对射装置
（4）配电装置室、继电器室、主控室等房间门口设置红外双鉴设备。
4.3 环境监测子系统
变电站内运行的设备尤其是控制保护设备对于环境条件的要求较高，因此需要利用采暖或者降温措施来保证其正常运行。因此，通过在变电站内设置温湿度传感器，氢气探测器、水浸探测器、SF6气体探测器、风速传感器、环境数据采集单元等探测设备对变电站内关键位置的温湿度、水位高度、风速、氢气/SF6气体浓度等环境信息，为与辅助设备进行联动控制提供信号等。
4.4 火灾报警子系统
4.4.1 功能说明
火灾报警子系统通过烟感探测器和温感探测器实现变电站火警的监测及预警。当房间内发生火灾时，探测器监测后通过火灾报警控制器发出火灾报警信号。根据探测器的地址编码，可以将发生火灾的位置发送到后台主机。
4.4.2 配置方案
（1）主要设备房间设置智能感烟探测器及感温探测器。
（2）电缆竖井及电缆层内设置感烟探测器。
（3）蓄电池室等易爆场所设置防爆感烟探测器。
（4）GIS设置红外对射感烟探测器。
（5）主要建筑物进出口设置手动报警按钮、声光报警按钮。
（6）其余原则参照相关规范。
4.5 辅助系统控制子系统
通过设置相应的控制模块以及软件，实现对站内空调、风机、照明、水泵等辅助系统的自动控制。在户内照明开关附近设置智能灯光控制模块，可以实现在控制台上灯光开启关闭的远程控制。同时，设置风机控制箱和空调控制模块，实现根据温湿度、氢气信号对风机和空调的自动开启和关闭。
4.6各子系统联动原则
（1）图像监控系统接收到火灾报警的信号后，可以联动摄像头对对应的区域进行拍摄
（2）图像监控系统与智能灯光控制系统联动，一旦有监视需要，自动开启照明，实现在夜间或者采光不好的时间段补充光线，取消辅助灯光。
（3）图像监控系统与设备状态信号联动，自动获取外观、表计及分合闸指示信息，确认设备运行状态。
（4）图像监控系统与电子围栏、红外双鉴、门禁等安全警卫子系统联动，得到异常入侵信号后，自动获取围墙周界、主要进出口等位置画面信息，并推送报警信号。
（5）空调、风机与温湿度信号联动，当温度高于限制时，自动开启设备；温度降低时，自动关闭设备，实现设备运行环境的稳定控制，达到节省电能消耗的功能。
（6）空调、风机与危险气体浓度信号联动，防止影响人员及设备安全的情况发生。
（7）图像监控系统与火灾报警信号联动，及时获得火警发生地点的实际情况，有效控制火情发展。
智能辅助控制系统拓扑图如下：
5.结论
针对变电站安全防卫要求的提高，变电站内智能辅助控制系统的功能需要进一步完善，增加独立的安防视频系统、拓展各子系统之间的功能联动，实现网络自动化检测管理，提高了变电站人员人身安全及设备安全运行的可靠性，有效防止各类事故的发生。
参考文献：
[1] 董迪.变电站智能辅助控制系统的优化与设计[J].数字通信世界，2015，12：305-307
[2] 李刚.变电站智能辅助监控系统的设计[J].中国化工贸易，2014，27：39-40
[3] 变电站智能辅助系统构成方案及相关要求[J].电力设备，2017，23
论文作者:翟宇婧1,张莉丽2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/8/1
标签：变电站论文; 设备论文; 智能论文; 站内论文; 子系统论文; 控制系统论文; 信号论文; 《电力设备》2019年第6期论文;