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摘 要：基于目前变电站仍不够智能化的问题,提出了构建智能监测与辅助控制系统这样一个平台。介绍了构建这一平台的目标、内容及构架。并对智能变电站的发展进行了展望。
关键词：变电站;智能监测;辅助控制;
引言
目前变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统，依然是各自独立的、不具备智能对话功能的小型自动化装置，形成多个信息孤岛，需要更多的人工来关注、理解和处理这些设备的信息，没有达到智能变电站的智能运行管理的要求。除了实现变电站的智能运行管理外，验证站内人员的动作行为，减少站内人员的人为工作量也应该是智能变电站的另一个体现。
智能监测及辅助控制系统定义：在传感网测控平台基础上建立智能监测与辅助控制系统，实现图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风等功能的集成，全面实现变电站智能运行管理，具备“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”功能。
1建设目标
设计监测与辅助控制系统主机系统，满足基于物联网技术的变电站智能监测及辅助控制系统的需要。
主机系统通过传感网测控平台接收各子系统的数据，存储并实时展现出来；评估变电站的运行状态，自动判出各类异常情况，执行判断结果，实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响；形成异常情况处理过程报告，及时将结果上报远方集控中心；监测辅助系统的运行状态，执行远方集控中心的各项命令，规范与监控系统的通信规约。
2建设内容
这里的主机系统包括两层，一是集成各个变电站现有监测与辅助控制子系统的智能监测辅助控制主机；另一个是安装在集控站的，统一管理各个下属变电站的智能监测辅助控制系统的集控站主机。整个主机系统的构建也分这两个层次实现，并在系统构成与功能集合上实现统一。
智能监测辅助控制主机主要与各个监测与辅助控制子系统结合完成如下的功能应用：
1)与集控站控制主机完成自动数据交换，接受集控站的命令，完成与变电站综合自动化系统的IEC-61850协议通道。
2)站内检修维护行为的智能认证：自动分析操作票，物物确认操作对象，自动图像识别检修过程，实现对操作维护工作的智能认证。
3)站内巡检作为的智能监督：指导现场操作，自动完成路径引导和巡检详细采集、报表生成和填表引导，实现智能监督。
4)状态监测输变电设备的运行温度，如主变套管、穿墙套管等接头的运行温度，为状态检修提供数据支撑。
5)状态监测避雷器的泄漏总电流、谐波电流和阻性电流，自动分析避雷器状态，在发生事故前及时发出告警信号，为状态检修提供数据支撑。
6)自动监测变电站环境温湿度，优化动力环境控制方案，自动调节空调设备，节省电力。
7)自动实现变电站水浸、漏水报警，防止水淹事故的扩大化。
8)多传感器融合无虚警自动防入侵警戒，高可靠图像识别防止翻越大门、围墙，高可靠图像识别防抛物破坏。
9)数字化图像处理，通过图像模式识别实现自动区域保护和灵活图像监控，可以在分辨率和帧速率均衡选择，兼顾高分辨率与动态图像监控的需要。
以上功能中，2-9功能的具体实现都是在各个子系统中，对于智能监测辅助控制主机系统来说，只需要实现数据记录、存储以及部分子系统之间的联动。落实到智能监测辅助控制主机系统，主要功能有：
1)实现与各子系统的连接，具备规约解析能力，能够进行各种数据和命令的收发。
2)实现数据的有序存储，支持各种查询统计。
3)实现组态功能，支持图形化的展示，支持与实时数据的关联。
4)评估变电站的运行状态，自动判出各类异常情况，输出判断结果。
5)实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响；形成异常情况处理过程报告。
6)实时监测辅助系统的运行状态，支持对子系统的在线测试。
7)支持对变电站综合自动化系统的数据送出，符合IEC-61850等协议。
8)与集控站控制主机完成自动数据交换，执行远方集控中心的各项命令。
9)集控站端支持对多个变电站主机系统的管理。
10)具备良好的扩展能力，应对需求变化。
3总体架构
3.1业务和功能架构
变电站智能监视和辅助控制系统，整体功能体系如图：
图1 变电站智能监视和辅助控制系统整体框图
从功能上，变电站智能监视和辅助控制系统可以分为子系统和主机系统两大部分。其中主机系统的功能包括通讯管理、数据存储、数据展示、告警管理、状态评估、WEB发布、查询分析、数据和信息的对外接口等功能，如图：
图2 主机系统功能架构图
3.2技术架构
智能监测及辅助控制系统主要负责收集变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统的数据，并在某子系统监测出异常情况时做出智能处理。这样就需要各子系统能提供规范的通讯规约及成熟的通讯接口。
建立统一的状态监测信息技术框架，将各类子系统的各种状态监测信息进行抽象化处理，进而建立面向准实时连续型数据的采集、转换、传输、存储和综合加工处理的统一技术框架，然后在具备条件的情况下逐步实现各种应用功能满足系统的长期可持续发展需要。
适度靠前建立能接入各种状态监测数据的可扩展的状态信息接入规范层，同时提高所接入状态信息的“浓缩性”和“直接可用性”，以此规范各类设备状态信息的接入，灵活适应智能电网传感器技术和状态监测业务的发展变化需要。
通过增强前端智能化程度和后端处理分析能力，实現系统中间接入和存储环节的轻量化和简约化，方便上层应用对数据的使用，并最大限度保障整个系统结构的统一性和稳定性。
3.3数据架构
智能监测与辅助控制系统包括各个子系统监测数据、事件记录数据以及基础数据三种类型的数据。各类数据来源不尽相同：监测数据由各个子系统的监测设备分别采集获得，事件记录数据由主机系统在运行过程种随时记录，基础数据需要运行人员录入。为了保证数据的合理统一管理，本系统采用子系统与主机分级管理存储的数据架构。 图3 智能监测与辅助控制系统数据架构图
智能监测与辅助控制系统是一个兼顾实时监控和历史分析的综合系统，通常来说，实时监测数据在使用过程中对实时性要求比较高，而历史数据对数据存储容量要求较高。主机系统目前采用关系型数据库来完成各种数据的存储，并预留对实时数据库的扩展，为远期接入高实时数据提供接口。
系统数据处理流程有：数据采集、数据处理、数据存储、业务处理、数据展示，数据流程图如下：
图4 智能监测与辅助控制系统数据流程图
3.4集成架构
由于各个子系统可能分属不同的厂家，其通讯方式和通讯规约也不尽相同，各子系统所采集的數据和所控制的节点定义也不相同，我们在设计软件时采取数据的展示、操控与通讯分离开来，即通讯模块只是负责对上采集子系统数据，进行统一编码后更新到数据库；对下，转发用户的操作，转发命令到子系统实现对子系统的远方控制。
主机系统是一个变电站和集控站两层运行的系统。考虑到集控站主机系统与变电站端主机系统的主要区别是在集控站增加了对下属变电站的管理，其它诸如信息显示，数据浏览，控制等功能基本一样，在设计软件时，可以统一设计成一套，以提高软件设计与开发的速度，增加系统稳定性，方便测试。
根据软件的设计原则，智能监测及辅助控制系统应该是集成的，模块化的，可靠的，安全的，可扩展的，灵活的系统。
系统的集成架构如图：
图5 智能监视与辅助控制系统主机系统集成架构图
主机系统是本方案的建设内容，主要包含服务器、通讯网关和工程师站3个部分。服务器用于集中存储监视数据、发布管理应用，通讯网关是一台嵌入式的设备，内置各种通讯协议，处理与子系统、综自系统、集控站通讯网关的交互。
主机系统的结构和与其他系统交互如图：
图6 主机系统和其他系统交互结构图
4 展望
伴随着对智能变电站理解的不断深入，新的智能化功能要求将不断提出。从智能管理角度来看，搭建一个公用的监测辅助控制平台，集成所有的辅助系统功能，方便新的智能化功能扩充，有利于设备管理；规范各类辅助系统的信息传输传送方式及通信规约，有利于统一化管理；通过集成辅助系统的信息整理，有利于远方人员对站内状况全盘掌控，提高监管质量。它的实现，将会为智能变电站的发展起到巨大的推动作用。
参考文献
[1]孙军平,盛万兴,王孙安.新一代变电站自动化网络通信系统研究.中国电机工程学报,2003,23(3):16-19
关键词：变电站;智能监测;辅助控制;
引言
目前变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统，依然是各自独立的、不具备智能对话功能的小型自动化装置，形成多个信息孤岛，需要更多的人工来关注、理解和处理这些设备的信息，没有达到智能变电站的智能运行管理的要求。除了实现变电站的智能运行管理外，验证站内人员的动作行为，减少站内人员的人为工作量也应该是智能变电站的另一个体现。
智能监测及辅助控制系统定义：在传感网测控平台基础上建立智能监测与辅助控制系统，实现图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风等功能的集成，全面实现变电站智能运行管理，具备“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”功能。
1建设目标
设计监测与辅助控制系统主机系统，满足基于物联网技术的变电站智能监测及辅助控制系统的需要。
主机系统通过传感网测控平台接收各子系统的数据，存储并实时展现出来；评估变电站的运行状态，自动判出各类异常情况，执行判断结果，实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响；形成异常情况处理过程报告，及时将结果上报远方集控中心；监测辅助系统的运行状态，执行远方集控中心的各项命令，规范与监控系统的通信规约。
2建设内容
这里的主机系统包括两层，一是集成各个变电站现有监测与辅助控制子系统的智能监测辅助控制主机；另一个是安装在集控站的，统一管理各个下属变电站的智能监测辅助控制系统的集控站主机。整个主机系统的构建也分这两个层次实现，并在系统构成与功能集合上实现统一。
智能监测辅助控制主机主要与各个监测与辅助控制子系统结合完成如下的功能应用：
1)与集控站控制主机完成自动数据交换，接受集控站的命令，完成与变电站综合自动化系统的IEC-61850协议通道。
2)站内检修维护行为的智能认证：自动分析操作票，物物确认操作对象，自动图像识别检修过程，实现对操作维护工作的智能认证。
3)站内巡检作为的智能监督：指导现场操作，自动完成路径引导和巡检详细采集、报表生成和填表引导，实现智能监督。
4)状态监测输变电设备的运行温度，如主变套管、穿墙套管等接头的运行温度，为状态检修提供数据支撑。
5)状态监测避雷器的泄漏总电流、谐波电流和阻性电流，自动分析避雷器状态，在发生事故前及时发出告警信号，为状态检修提供数据支撑。
6)自动监测变电站环境温湿度，优化动力环境控制方案，自动调节空调设备，节省电力。
7)自动实现变电站水浸、漏水报警，防止水淹事故的扩大化。
8)多传感器融合无虚警自动防入侵警戒，高可靠图像识别防止翻越大门、围墙，高可靠图像识别防抛物破坏。
9)数字化图像处理，通过图像模式识别实现自动区域保护和灵活图像监控，可以在分辨率和帧速率均衡选择，兼顾高分辨率与动态图像监控的需要。
以上功能中，2-9功能的具体实现都是在各个子系统中，对于智能监测辅助控制主机系统来说，只需要实现数据记录、存储以及部分子系统之间的联动。落实到智能监测辅助控制主机系统，主要功能有：
1)实现与各子系统的连接，具备规约解析能力，能够进行各种数据和命令的收发。
2)实现数据的有序存储，支持各种查询统计。
3)实现组态功能，支持图形化的展示，支持与实时数据的关联。
4)评估变电站的运行状态，自动判出各类异常情况，输出判断结果。
5)实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响；形成异常情况处理过程报告。
6)实时监测辅助系统的运行状态，支持对子系统的在线测试。
7)支持对变电站综合自动化系统的数据送出，符合IEC-61850等协议。
8)与集控站控制主机完成自动数据交换，执行远方集控中心的各项命令。
9)集控站端支持对多个变电站主机系统的管理。
10)具备良好的扩展能力，应对需求变化。
3总体架构
3.1业务和功能架构
变电站智能监视和辅助控制系统，整体功能体系如图：
图1 变电站智能监视和辅助控制系统整体框图
从功能上，变电站智能监视和辅助控制系统可以分为子系统和主机系统两大部分。其中主机系统的功能包括通讯管理、数据存储、数据展示、告警管理、状态评估、WEB发布、查询分析、数据和信息的对外接口等功能，如图：
图2 主机系统功能架构图
3.2技术架构
智能监测及辅助控制系统主要负责收集变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统的数据，并在某子系统监测出异常情况时做出智能处理。这样就需要各子系统能提供规范的通讯规约及成熟的通讯接口。
建立统一的状态监测信息技术框架，将各类子系统的各种状态监测信息进行抽象化处理，进而建立面向准实时连续型数据的采集、转换、传输、存储和综合加工处理的统一技术框架，然后在具备条件的情况下逐步实现各种应用功能满足系统的长期可持续发展需要。
适度靠前建立能接入各种状态监测数据的可扩展的状态信息接入规范层，同时提高所接入状态信息的“浓缩性”和“直接可用性”，以此规范各类设备状态信息的接入，灵活适应智能电网传感器技术和状态监测业务的发展变化需要。
通过增强前端智能化程度和后端处理分析能力，实現系统中间接入和存储环节的轻量化和简约化，方便上层应用对数据的使用，并最大限度保障整个系统结构的统一性和稳定性。
3.3数据架构
智能监测与辅助控制系统包括各个子系统监测数据、事件记录数据以及基础数据三种类型的数据。各类数据来源不尽相同：监测数据由各个子系统的监测设备分别采集获得，事件记录数据由主机系统在运行过程种随时记录，基础数据需要运行人员录入。为了保证数据的合理统一管理，本系统采用子系统与主机分级管理存储的数据架构。 图3 智能监测与辅助控制系统数据架构图
智能监测与辅助控制系统是一个兼顾实时监控和历史分析的综合系统，通常来说，实时监测数据在使用过程中对实时性要求比较高，而历史数据对数据存储容量要求较高。主机系统目前采用关系型数据库来完成各种数据的存储，并预留对实时数据库的扩展，为远期接入高实时数据提供接口。
系统数据处理流程有：数据采集、数据处理、数据存储、业务处理、数据展示，数据流程图如下：
图4 智能监测与辅助控制系统数据流程图
3.4集成架构
由于各个子系统可能分属不同的厂家，其通讯方式和通讯规约也不尽相同，各子系统所采集的數据和所控制的节点定义也不相同，我们在设计软件时采取数据的展示、操控与通讯分离开来，即通讯模块只是负责对上采集子系统数据，进行统一编码后更新到数据库；对下，转发用户的操作，转发命令到子系统实现对子系统的远方控制。
主机系统是一个变电站和集控站两层运行的系统。考虑到集控站主机系统与变电站端主机系统的主要区别是在集控站增加了对下属变电站的管理，其它诸如信息显示，数据浏览，控制等功能基本一样，在设计软件时，可以统一设计成一套，以提高软件设计与开发的速度，增加系统稳定性，方便测试。
根据软件的设计原则，智能监测及辅助控制系统应该是集成的，模块化的，可靠的，安全的，可扩展的，灵活的系统。
系统的集成架构如图：
图5 智能监视与辅助控制系统主机系统集成架构图
主机系统是本方案的建设内容，主要包含服务器、通讯网关和工程师站3个部分。服务器用于集中存储监视数据、发布管理应用，通讯网关是一台嵌入式的设备，内置各种通讯协议，处理与子系统、综自系统、集控站通讯网关的交互。
主机系统的结构和与其他系统交互如图：
图6 主机系统和其他系统交互结构图
4 展望
伴随着对智能变电站理解的不断深入，新的智能化功能要求将不断提出。从智能管理角度来看，搭建一个公用的监测辅助控制平台，集成所有的辅助系统功能，方便新的智能化功能扩充，有利于设备管理；规范各类辅助系统的信息传输传送方式及通信规约，有利于统一化管理；通过集成辅助系统的信息整理，有利于远方人员对站内状况全盘掌控，提高监管质量。它的实现，将会为智能变电站的发展起到巨大的推动作用。
参考文献
[1]孙军平,盛万兴,王孙安.新一代变电站自动化网络通信系统研究.中国电机工程学报,2003,23(3):16-19