建立二次系统多防区响应多系统关联型变电站无人值班集中控制系统方案

黄任

摘要：随着电网建设的发展，无人值班集中控制系统逐渐进入电力生产的实际应用中。文章从变电站集中控制系统运用的意义、可行性、实施原则、对集中控制系统的要求以及控制系统的组成模块五个方面进行了阐述，分析了无人值班集中控制系统方案在电力集团推广应用的价值。

关键词：变电站；无人值班；集中控制系统

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0128-03

随着电力科技的进步和信息技术的飞速发展，无人值班也逐渐进入电力生产的实际应用中。本文提出的变电站无人值班系统集中区控制系统，是在调度系统的基础上，建立一套独立于调度系统之外的视频监控系统，同时还具有相对独立于两者的安防、在线监测、温湿度感应等系统组成的无人值班系统。

1 实施变电站集中控制系统的意义

设计集中控制系统的目的，就是对现有有人值守、特别是35kV（或110kV）变电站进行无人值班改造，对新建变电站提出无人值班设计要求，提高集团自动化程度，降低人员劳动强度，提高工作效率，提高电力系统的稳定性、稳固性和企业效益。

1.1 集中控制系统可以提高电力集团自动化程度

新建变电站均是自动化程度较高的微机保护变电站，原有技术落后自动化程度低下的变电站也进行了综合自动化改造，而且绝大部分的供电公司在生产上应用了调度自动化系统。企业的配变电整体自动化水平处于一个较高的水平，变电站数量的增加，是社会进步和经济发展的标志，目前各企业在没有增加人员的情况下，开展变电站集中控制业务，能够做到以人为本，保证变电站的正常运行，减轻员工的劳动强度，改善工作环境，提高工作效率，还可以提高生产的自动化水平和管理水平，起到促进企业发展的作用。

1.2 集中控制系统可以解决电网技术人员不足的问题

据统计，广西水利电业集团所属供电、发电企业的变电站，从2009年至2011年，共增加变电站143座，至2012年底，变电站总数已超过800座。到2012年底，变电站数量比2009年增加230座，按照常规计算每个变电站平均7人，需要增加1610人。而实现无人值守，相关维护操作人员按照每个变电站配备3人计算，仅需690人。开展变电站集中控制业务，可以很好的解决电网快速发展与生产运行技术人员不足的矛盾。

1.3 集中控制系统可以提高变电站管理水平和管理效率

传统的变电站管理模式，人员分散在各个变电站，只能完成日常生产中简单的操作工作，对于维护维修和复杂的操作，就显得人员不足。实行集中控制，把人员集中在集控中心，形成合力，对于日常和单项及相对简单的操作，通过集控中心远程操作完成，对于复杂的操作检修，可以根据需要安排足够人员到现场进行工作，有利于提高管理水平和管理效率。既提高对工作任务的处理速度，又容易整体提高人员素质，还简化了管理，避免人员资源的浪费，同时也是实行低成本战略的切实可行的管理方式，真是一举多得。实行集中控制，也有利集团加强对生产上的管理，使管理更具实效性和直观性，有利于提高集团管理的水平、手段和管理层次。

2 实施变电站集中控制系统的可行性分析

2.1 技术升级，水平提高

经过多年的升级改造，变电站设备可靠性和自动化水平有了极大的提高，具备了实现远程控制的条件，可以广泛把变电站改造为无人值守变电站。给变电站安装监视系统，并且监视系统和调度系统实现数据关联，即可实现“五遥”功能。为了满足变电站现场运行和管理的需要，还可在变电站内部署环境监测、SF6泄漏报警、门禁、空调通风、给排水、防盗防火系统等，初步实现电网智能化的部分功能，也符合集团“十二五”规划目标。

2.2 节约资金，快速回收

无人值班变电站的建设，可以节约资金，实现经济投资的快速回收。如2012年底，变电站数量比2009年增加230座，按照常规计算每个变电站平均7人，需要1610人，按人均年开支5万元计算，年开支为12，880万元，实现集中集中控制，按照每个变电站配置3人巡视维护计算，需要690人，开支3450万元，项目实施需要230座*20万元=4600万元，加上每个县主站约50万元的投资，合计投资约6600万元，收回投资时间为9个月，考虑现有部分变电站人员没有按照7人配置计算，收回投资时间少于2年。

3 实施变电站集中控制系统的原则

实用性。在现有综合自动化系统、调度系统，兼容现有视频监控系统的基础上，通过建立集中控制系统实现无人值守，具备多系统关联、视频监控、安防、环境检测、微机五防及两票操作等功能，满足电力行业生产的需要。

可靠性。从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，均需把稳定性可靠性放在第一位，在系统技术和设备选型上，均应采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力设备。对于变电站端（简称站端）可采用双机热备方式，集控中心主站建议采用双网双备方式组网。

兼容性。充分考虑对现有视频监控、安防等系统设备系统的利用，保护原有投资，最大程度地降低系统造价和安装成本。

先进性。在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。

扩展性。系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国家、电力行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，便于系统扩容、升级。集中监控系统需能与调度自动化系统、变电站自动化系统等相关系统实现关联。

易管理性、易维护性。系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，必须做到人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置。

安全性。综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在站端采用完善的安全措施以保障站端设备的物理安全和应用安全。endprint

4 对变电站集中控制软件系统的要求

集中控制管理系统，采用模块化设计，操作简便明了，符合集团公司管理流程要求和功能联动要求，并能与调度自动化系统、两票管理系统、微机五防系统等进行数据联动交换。

集中控制软件要有标准化的数据接口，可与目前县公司的调度系统进行数据关联。系统必须采用底层源代码自主开发，基于Oracle等数据库、支持B/S、C/S架构、全面支持Linux操作系统及更高安全性的Unix系统（或WINDOWS系统）；支持C/S、B/S及双混合体系结构。系统分为中心管理系统、基础服务器、远程站端三大部分进行分布式部署。

一般采用三层模型开发：底层采用以数据库为支撑的基础数据层，用来对数据进行存贮、访问和管理并为综合管理平台系统提供数据服务；中间层为业务逻辑层，实现监控、报警、智能、联动、电子地图、计划任务等业务功能的配置、处理、管理工作；顶端为应用表现层，是针对不同用户在不同层次上提供不同表现的应用功能给用户进行使用。

图1 集控系统架构示意图

5 集中控制系统平台模块的组成

集控系统是实现对该市（区、县）所有变电站监控资源统一管理和实现基本业务应用的监控系统，主要包括中心管理、存储管理、存储、流媒体、报警、网管、云台代理、客户端等模块，还可按需添加设备接入、智能分析、大屏幕显示等模块。

集控系统的主要设备是摄像头，目前市场上常见的有高清1080P、720P及200万、130万像素产品。摄像头的选用既考虑项目的投资成本，保证视频质量，还能保证系统的先进性，针对变电站内进行主、次区域划分，如需考虑对已有模拟设备的利用和兼容，采用模拟信号和数字网络信号相混合的系统架构，及540～700线D1标清设备和130W、200W高清设备混合使用的部署方案，一般情况下，尽量130万像素以上数字信号设备。

视频监视系统包括室外和室内两部分，室外要采用130～200W像素的摄像头，室内采用130W像素的摄像头。

在变电站室外和控制楼的楼顶安装一台球机，用于对全站环境监视，对于站门口等安装一台一体机进行

监视。

根据视角情况布置对应开关的分、合状态位置安装球形摄像机，同一电压等级状态视频通过信号集中器汇总成一路视频信号进入集控系。对于变压器等设备都要安装一台摄像机，使得无人值班场所无盲点。

集中控制系统还具备辅助联动系统接口，避免各系统独立运行，能和变电区电子脉冲围栏防护、风速仪、烟雾探测器、温度探测器、水浸探测器、（电压、电流、刀闸状态）等信号接入模块、风机控制器、除湿机控制器、灯光控制器等。图2是110KV变电站监控系统平面布置示意图。

集控系统必须满足电力行业的特性需求。如视频、环境监测、远端控制、报警、智能、数据报表、两票管理、微机五防等。集控系统还包括安防电子围栏系统、防火及消防系统、集控远动及巡维系统等。

图2

安防系统是无人值班集控系统中的重要系统，无人值班最起码要保证变电站的安全，这其中不仅仅是单位内部的系统方面的安全，更要防止外来人员的非法进入。红外对射和电子围栏系统正是集多种防护系统内为一体的安防系统，是变电站内部防护的主要屏障。采用红外波段的射束，人视觉不可见，具有隐蔽性，使入侵者在不知不觉中触警。电子围栏系统由电子脉冲围栏集报警信号接收主机组成，电子围栏产生的高压脉冲电电压高，功率小，并可在围栏线上保持一定的高压电压，有利于进一步对犯罪分子形成打击。

实现安防、调度、环境监测等系统间的关联，实现开关变位、安防报警等情况，集控系统主动推出相应画面，当需要进行开关操作时，主动推出相应开关区域的视频画面，实现系统的联动功能。

总之，建立二次系统多防区响应多系统关联型变电站无人值班集中控制系统，对于提高管理水平，提高工作效率乃至提高企业效益很有现实意义。系统具备完善的系统管理、安全、数据更新与维护机制及信息分类与编码体系，为各级电力部门提供统一、实时、高速、便捷、直观的可视化信息界面，可操作性强，可以大面积推广应用。

参考文献

[1] 郭美志.集中控制系统在500kV变电站的应用设计

与实施[D].华北电力大学，2012.

[2] 李云霞，刘波，王华.无人值班变电站运行管理分

析及探索[A].重庆市电机工程学会2010年学术会

议论文集[C].2010.

[3] 刘晔琳.基于无线网络技术提高变电站设备巡视质

量的分析[D].华南理工大学，2012.

[4] 贾激扬.无人值守变电站消防警戒集中监控系统方

案设计[J].青海电力，2003，（3）.endprint

4 对变电站集中控制软件系统的要求

集中控制管理系统，采用模块化设计，操作简便明了，符合集团公司管理流程要求和功能联动要求，并能与调度自动化系统、两票管理系统、微机五防系统等进行数据联动交换。

集中控制软件要有标准化的数据接口，可与目前县公司的调度系统进行数据关联。系统必须采用底层源代码自主开发，基于Oracle等数据库、支持B/S、C/S架构、全面支持Linux操作系统及更高安全性的Unix系统（或WINDOWS系统）；支持C/S、B/S及双混合体系结构。系统分为中心管理系统、基础服务器、远程站端三大部分进行分布式部署。

一般采用三层模型开发：底层采用以数据库为支撑的基础数据层，用来对数据进行存贮、访问和管理并为综合管理平台系统提供数据服务；中间层为业务逻辑层，实现监控、报警、智能、联动、电子地图、计划任务等业务功能的配置、处理、管理工作；顶端为应用表现层，是针对不同用户在不同层次上提供不同表现的应用功能给用户进行使用。

图1 集控系统架构示意图

5 集中控制系统平台模块的组成

集控系统是实现对该市（区、县）所有变电站监控资源统一管理和实现基本业务应用的监控系统，主要包括中心管理、存储管理、存储、流媒体、报警、网管、云台代理、客户端等模块，还可按需添加设备接入、智能分析、大屏幕显示等模块。

集控系统的主要设备是摄像头，目前市场上常见的有高清1080P、720P及200万、130万像素产品。摄像头的选用既考虑项目的投资成本，保证视频质量，还能保证系统的先进性，针对变电站内进行主、次区域划分，如需考虑对已有模拟设备的利用和兼容，采用模拟信号和数字网络信号相混合的系统架构，及540～700线D1标清设备和130W、200W高清设备混合使用的部署方案，一般情况下，尽量130万像素以上数字信号设备。

视频监视系统包括室外和室内两部分，室外要采用130～200W像素的摄像头，室内采用130W像素的摄像头。

在变电站室外和控制楼的楼顶安装一台球机，用于对全站环境监视，对于站门口等安装一台一体机进行

监视。

根据视角情况布置对应开关的分、合状态位置安装球形摄像机，同一电压等级状态视频通过信号集中器汇总成一路视频信号进入集控系。对于变压器等设备都要安装一台摄像机，使得无人值班场所无盲点。

集中控制系统还具备辅助联动系统接口，避免各系统独立运行，能和变电区电子脉冲围栏防护、风速仪、烟雾探测器、温度探测器、水浸探测器、（电压、电流、刀闸状态）等信号接入模块、风机控制器、除湿机控制器、灯光控制器等。图2是110KV变电站监控系统平面布置示意图。

集控系统必须满足电力行业的特性需求。如视频、环境监测、远端控制、报警、智能、数据报表、两票管理、微机五防等。集控系统还包括安防电子围栏系统、防火及消防系统、集控远动及巡维系统等。

图2

安防系统是无人值班集控系统中的重要系统，无人值班最起码要保证变电站的安全，这其中不仅仅是单位内部的系统方面的安全，更要防止外来人员的非法进入。红外对射和电子围栏系统正是集多种防护系统内为一体的安防系统，是变电站内部防护的主要屏障。采用红外波段的射束，人视觉不可见，具有隐蔽性，使入侵者在不知不觉中触警。电子围栏系统由电子脉冲围栏集报警信号接收主机组成，电子围栏产生的高压脉冲电电压高，功率小，并可在围栏线上保持一定的高压电压，有利于进一步对犯罪分子形成打击。

实现安防、调度、环境监测等系统间的关联，实现开关变位、安防报警等情况，集控系统主动推出相应画面，当需要进行开关操作时，主动推出相应开关区域的视频画面，实现系统的联动功能。

总之，建立二次系统多防区响应多系统关联型变电站无人值班集中控制系统，对于提高管理水平，提高工作效率乃至提高企业效益很有现实意义。系统具备完善的系统管理、安全、数据更新与维护机制及信息分类与编码体系，为各级电力部门提供统一、实时、高速、便捷、直观的可视化信息界面，可操作性强，可以大面积推广应用。

参考文献

[1] 郭美志.集中控制系统在500kV变电站的应用设计

与实施[D].华北电力大学，2012.

[2] 李云霞，刘波，王华.无人值班变电站运行管理分

析及探索[A].重庆市电机工程学会2010年学术会

议论文集[C].2010.

[3] 刘晔琳.基于无线网络技术提高变电站设备巡视质

量的分析[D].华南理工大学，2012.

[4] 贾激扬.无人值守变电站消防警戒集中监控系统方

案设计[J].青海电力，2003，（3）.endprint

4 对变电站集中控制软件系统的要求

集中控制管理系统，采用模块化设计，操作简便明了，符合集团公司管理流程要求和功能联动要求，并能与调度自动化系统、两票管理系统、微机五防系统等进行数据联动交换。

集中控制软件要有标准化的数据接口，可与目前县公司的调度系统进行数据关联。系统必须采用底层源代码自主开发，基于Oracle等数据库、支持B/S、C/S架构、全面支持Linux操作系统及更高安全性的Unix系统（或WINDOWS系统）；支持C/S、B/S及双混合体系结构。系统分为中心管理系统、基础服务器、远程站端三大部分进行分布式部署。

一般采用三层模型开发：底层采用以数据库为支撑的基础数据层，用来对数据进行存贮、访问和管理并为综合管理平台系统提供数据服务；中间层为业务逻辑层，实现监控、报警、智能、联动、电子地图、计划任务等业务功能的配置、处理、管理工作；顶端为应用表现层，是针对不同用户在不同层次上提供不同表现的应用功能给用户进行使用。

图1 集控系统架构示意图

5 集中控制系统平台模块的组成

集控系统是实现对该市（区、县）所有变电站监控资源统一管理和实现基本业务应用的监控系统，主要包括中心管理、存储管理、存储、流媒体、报警、网管、云台代理、客户端等模块，还可按需添加设备接入、智能分析、大屏幕显示等模块。

集控系统的主要设备是摄像头，目前市场上常见的有高清1080P、720P及200万、130万像素产品。摄像头的选用既考虑项目的投资成本，保证视频质量，还能保证系统的先进性，针对变电站内进行主、次区域划分，如需考虑对已有模拟设备的利用和兼容，采用模拟信号和数字网络信号相混合的系统架构，及540～700线D1标清设备和130W、200W高清设备混合使用的部署方案，一般情况下，尽量130万像素以上数字信号设备。

视频监视系统包括室外和室内两部分，室外要采用130～200W像素的摄像头，室内采用130W像素的摄像头。

在变电站室外和控制楼的楼顶安装一台球机，用于对全站环境监视，对于站门口等安装一台一体机进行

监视。

根据视角情况布置对应开关的分、合状态位置安装球形摄像机，同一电压等级状态视频通过信号集中器汇总成一路视频信号进入集控系。对于变压器等设备都要安装一台摄像机，使得无人值班场所无盲点。

集中控制系统还具备辅助联动系统接口，避免各系统独立运行，能和变电区电子脉冲围栏防护、风速仪、烟雾探测器、温度探测器、水浸探测器、（电压、电流、刀闸状态）等信号接入模块、风机控制器、除湿机控制器、灯光控制器等。图2是110KV变电站监控系统平面布置示意图。

集控系统必须满足电力行业的特性需求。如视频、环境监测、远端控制、报警、智能、数据报表、两票管理、微机五防等。集控系统还包括安防电子围栏系统、防火及消防系统、集控远动及巡维系统等。

图2

安防系统是无人值班集控系统中的重要系统，无人值班最起码要保证变电站的安全，这其中不仅仅是单位内部的系统方面的安全，更要防止外来人员的非法进入。红外对射和电子围栏系统正是集多种防护系统内为一体的安防系统，是变电站内部防护的主要屏障。采用红外波段的射束，人视觉不可见，具有隐蔽性，使入侵者在不知不觉中触警。电子围栏系统由电子脉冲围栏集报警信号接收主机组成，电子围栏产生的高压脉冲电电压高，功率小，并可在围栏线上保持一定的高压电压，有利于进一步对犯罪分子形成打击。

实现安防、调度、环境监测等系统间的关联，实现开关变位、安防报警等情况，集控系统主动推出相应画面，当需要进行开关操作时，主动推出相应开关区域的视频画面，实现系统的联动功能。

总之，建立二次系统多防区响应多系统关联型变电站无人值班集中控制系统，对于提高管理水平，提高工作效率乃至提高企业效益很有现实意义。系统具备完善的系统管理、安全、数据更新与维护机制及信息分类与编码体系，为各级电力部门提供统一、实时、高速、便捷、直观的可视化信息界面，可操作性强，可以大面积推广应用。

参考文献

[1] 郭美志.集中控制系统在500kV变电站的应用设计

与实施[D].华北电力大学，2012.

[2] 李云霞，刘波，王华.无人值班变电站运行管理分

析及探索[A].重庆市电机工程学会2010年学术会

议论文集[C].2010.

[3] 刘晔琳.基于无线网络技术提高变电站设备巡视质

量的分析[D].华南理工大学，2012.

[4] 贾激扬.无人值守变电站消防警戒集中监控系统方

案设计[J].青海电力，2003，（3）.endprint