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摘要：智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。具有信息化、自动化、互动化的特征。变电站的辅助控制系统主要包括图像监视及安全警卫子系统、火灾自动报警及消防子系统和环境子系统等。通过物联网，将上述各个子系统集成，全面实现变电站智能运行管理。
关键词：物联网；智能变电站；辅助控制系统
引言
物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。
利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感网测控网络。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。
1 物联网
物联网（Internet of Things，IOT）的定義是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。
感知层是物联网的皮肤和五官——识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。
网络层是物联网的神经中枢和大脑——信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。
应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。
物联网的特征：
一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；
二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；
三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。
2 智能变电站辅助控制系统
坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
智能辅助控制系统包括图像监视及安全警卫子系统、火灾自动报警及消防子系统和环境子系统等。
图像监视及安全警卫子系统
图像监视及安全警卫子系统设备包括视频服务器、多画面分割器、录像设备、摄像机、编码器及沿变电站围墙四周设置的电子栅栏等。
火灾自动报警及消防子系统
火灾自动报警及消防子系统包括火灾报警控制器、探测器、控制模块、信号模块、手动报警按钮等。火灾自动报警及消防子系统应取得当地消防部门认证。
火灾探测区域应按独立房间划分。
应根据所探测区域的不同，配置土同类型和原理的探测器或探测器组合。火灾报警控制器可及时发出声光报警信号，显示发生火灾的地点。
环境子系统
环境检测设备包括环境数据处理单元、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、SF6传感器等。
智能辅助控制系统结构示意图
3 实现方案
方案概述
利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感网测控网络。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。
3.1主机系统
智能辅助控制系统主机将变电站端视频图像、温湿度等环境数据、安全警卫信息、人员出入信息、火灾报警信息上传至集控中心主机，并接收集控中心控制命令。
智能辅助控制系统主机通过和其他辅助子系统的通信，接收传感网测控平台监测到的数据，根据智能变电站现场需求，自动判出各类异常情况，执行判断结果，完成自动的闭环控制和告警，实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响。
3.2图像监视及安全警卫子系统
针对常规变电站安全监视系统配置的不足，采用智能视频分析技术，完成对现场特定监视对象的状态分析。通过组建多类型探测器节点协同感知的网络，实现全新的目标识别、多点融合和协同感知，具有以下特征：多种探测原理的前端探测手段协同综合工作、智能识别；对变电站围界进行全天时动态智能感知，具备很强的环境适应性和智能性；探测分析、阻挡延缓、复核响应多手段融合，完成对各种非法入侵和越界行为的警戒和告警。
当有入侵行为触发报警后，智能辅助控制系统与图像监视子系统联动，报警点附近的摄像机自动锁定目标，该摄像机发回的图像自动出现在监视屏幕上，值班人员可以在第一时间观察现场情况，并可以通过现场报警装置、高音喇叭等设备对入侵者形成心理威慑。
3.3火灾自动报警及消防子系统
通过物联网组建的系统，对前端每个火灾报警设备进行地址码解析，由解析后的地址与视频系统中的每个摄像机的预置地址一一对应。火灾报警信号发出后，视频监控子系统根据解析出的地址启动相关摄像机迅速进入相应工作状态，结合环境监测子系统温度传感器传来的信息，作出火灾判断，启动灭火装置，同时自动切断风机电源。
3.4环境监测子系统
在电气设备和生产厂房装设温湿度传感器，监测温湿度情况。监测信息传送至主机。主机根据传感器传回的相关数据，自动判断出相关设备和相关区域的温湿度情况，自动控制通风系统和空调系统的切换运行。
SF6传感器监测空气中SF6的浓度，氧气传感器监测氧气的浓度。多个SF6和氧气监测节点监测数据进行协同融合处理后,判断出SF6泄漏状况，并对风机控制器发出排风指令，启动声光报警；只要有人员进入操作室，红外监测节点感知信号，并对风机控制器发出排风指令；风机控制器同时接收监控中心通过物联网监控平台发出的排风指令。
监测给排水设备的状态，测量用水量及排水量，检测污物、污水池水位及异常警报，检测水箱水位，控制给排水设备的启停。实现对积水情况的检测及智能处理，安装浸水检测节点，实现积水自动排放；启动摄像头联动，查看现场情况；远程查询浸水检测情况，确保系统安全可靠运行；远程控制水泵运行，对积水情况的进行准确监测；发出报警信号，提示值班人员采取相应措施。
4 结语
将信息网络溶入到传统电网，是智能电网的技术创新。而高速、实时、双向的信息通信是智能电网首先要解决的基本要素。物联网技术应用于智能变电站辅助控制系统，通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、SF6传感器、摄像头、电子围栏和门禁等采集和识别现场信息，整个系统集成图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风等功能。通过物联网实现信息汇聚、协同感知和泛在聚合，全面实现变电站智能运行管理。
参考文献：
[1]《国家电网公司输变电工程通用设计：110（66）～750kV智能变电站部分》刘振亚 主编中国电力出版社
[2]《物联网导论》 刘云浩
作者简介：
郭伟，1977年出生，男，江苏徐州人，工程师。2000年从华北电力大学通信工程专业本科毕业，现在国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心从事通信及变电站自动化设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：物联网；智能变电站；辅助控制系统
引言
物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。
利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感网测控网络。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。
1 物联网
物联网（Internet of Things，IOT）的定義是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。
感知层是物联网的皮肤和五官——识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。
网络层是物联网的神经中枢和大脑——信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。
应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。
物联网的特征：
一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；
二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；
三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。
2 智能变电站辅助控制系统
坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
智能辅助控制系统包括图像监视及安全警卫子系统、火灾自动报警及消防子系统和环境子系统等。
图像监视及安全警卫子系统
图像监视及安全警卫子系统设备包括视频服务器、多画面分割器、录像设备、摄像机、编码器及沿变电站围墙四周设置的电子栅栏等。
火灾自动报警及消防子系统
火灾自动报警及消防子系统包括火灾报警控制器、探测器、控制模块、信号模块、手动报警按钮等。火灾自动报警及消防子系统应取得当地消防部门认证。
火灾探测区域应按独立房间划分。
应根据所探测区域的不同，配置土同类型和原理的探测器或探测器组合。火灾报警控制器可及时发出声光报警信号，显示发生火灾的地点。
环境子系统
环境检测设备包括环境数据处理单元、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、SF6传感器等。
智能辅助控制系统结构示意图
3 实现方案
方案概述
利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感网测控网络。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。
3.1主机系统
智能辅助控制系统主机将变电站端视频图像、温湿度等环境数据、安全警卫信息、人员出入信息、火灾报警信息上传至集控中心主机，并接收集控中心控制命令。
智能辅助控制系统主机通过和其他辅助子系统的通信，接收传感网测控平台监测到的数据，根据智能变电站现场需求，自动判出各类异常情况，执行判断结果，完成自动的闭环控制和告警，实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响。
3.2图像监视及安全警卫子系统
针对常规变电站安全监视系统配置的不足，采用智能视频分析技术，完成对现场特定监视对象的状态分析。通过组建多类型探测器节点协同感知的网络，实现全新的目标识别、多点融合和协同感知，具有以下特征：多种探测原理的前端探测手段协同综合工作、智能识别；对变电站围界进行全天时动态智能感知，具备很强的环境适应性和智能性；探测分析、阻挡延缓、复核响应多手段融合，完成对各种非法入侵和越界行为的警戒和告警。
当有入侵行为触发报警后，智能辅助控制系统与图像监视子系统联动，报警点附近的摄像机自动锁定目标，该摄像机发回的图像自动出现在监视屏幕上，值班人员可以在第一时间观察现场情况，并可以通过现场报警装置、高音喇叭等设备对入侵者形成心理威慑。
3.3火灾自动报警及消防子系统
通过物联网组建的系统，对前端每个火灾报警设备进行地址码解析，由解析后的地址与视频系统中的每个摄像机的预置地址一一对应。火灾报警信号发出后，视频监控子系统根据解析出的地址启动相关摄像机迅速进入相应工作状态，结合环境监测子系统温度传感器传来的信息，作出火灾判断，启动灭火装置，同时自动切断风机电源。
3.4环境监测子系统
在电气设备和生产厂房装设温湿度传感器，监测温湿度情况。监测信息传送至主机。主机根据传感器传回的相关数据，自动判断出相关设备和相关区域的温湿度情况，自动控制通风系统和空调系统的切换运行。
SF6传感器监测空气中SF6的浓度，氧气传感器监测氧气的浓度。多个SF6和氧气监测节点监测数据进行协同融合处理后,判断出SF6泄漏状况，并对风机控制器发出排风指令，启动声光报警；只要有人员进入操作室，红外监测节点感知信号，并对风机控制器发出排风指令；风机控制器同时接收监控中心通过物联网监控平台发出的排风指令。
监测给排水设备的状态，测量用水量及排水量，检测污物、污水池水位及异常警报，检测水箱水位，控制给排水设备的启停。实现对积水情况的检测及智能处理，安装浸水检测节点，实现积水自动排放；启动摄像头联动，查看现场情况；远程查询浸水检测情况，确保系统安全可靠运行；远程控制水泵运行，对积水情况的进行准确监测；发出报警信号，提示值班人员采取相应措施。
4 结语
将信息网络溶入到传统电网，是智能电网的技术创新。而高速、实时、双向的信息通信是智能电网首先要解决的基本要素。物联网技术应用于智能变电站辅助控制系统，通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、水浸传感器、SF6传感器、摄像头、电子围栏和门禁等采集和识别现场信息，整个系统集成图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风等功能。通过物联网实现信息汇聚、协同感知和泛在聚合，全面实现变电站智能运行管理。
参考文献：
[1]《国家电网公司输变电工程通用设计：110（66）～750kV智能变电站部分》刘振亚 主编中国电力出版社
[2]《物联网导论》 刘云浩
作者简介：
郭伟，1977年出生，男，江苏徐州人，工程师。2000年从华北电力大学通信工程专业本科毕业，现在国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心从事通信及变电站自动化设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。