項目介紹
作為國家電網(wǎng)公司重點科技項目之一，金華500千伏芝堰變于2009年被確定為全網(wǎng)*一座智能化升級改造的500千伏變電站。升級改造內容主要包括：一次設備智能化和在線監(jiān)測、信息一體化平臺的構建、運行維護智能化、應用開發(fā)、輔助系統(tǒng)智能化改造五項重點內容。?？低曌鳛檩o助系統(tǒng)的提供商，完成了對各相關輔助系統(tǒng)的高度集成，并與其他系統(tǒng)進行了有機整合，從而形成了一套完整的變電站智能化輔助系統(tǒng)，為變電站降低運維成本、優(yōu)化資源配置、提升運行指標提供了重要保障。該項目具有以下典型意義：
●數(shù)字化程度zui高的500千伏智能型數(shù)字化變電站
500千伏芝堰變工程是國家電網(wǎng)建設項目重點工程，于2008年9月10日開工建設，2009年7月9日投產(chǎn)，總投資2.37億元；是目前國內數(shù)字化技術應用程度zui深、實施范圍zui廣、保護數(shù)字化程度zui高的500千伏智能型數(shù)字化變電站。
●*一座智能化升級改造的500千伏變電站
根據(jù)國網(wǎng)公司智能電網(wǎng)發(fā)展綱要，芝堰變于2009年被確定為全網(wǎng)*一座智能化升級改造的500千伏變電站。它的智能試點項目，必將為國網(wǎng)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)建設積累寶貴經(jīng)驗，并發(fā)揮積極的示范效應。
●諸多技術為國內應用
作為國家電網(wǎng)公司2009年科技項目之一，金華500千伏芝堰變全站按照IEC61850規(guī)約標準建設，而基于此標準的數(shù)字化智能變電站是今后地區(qū)電網(wǎng)新建和改造工程的發(fā)展方向。同時，作為國家電網(wǎng)*座實施智能化升級改造的500千伏變電站，芝堰變諸多技術為國內應用，如：采用智能終端并就地安裝以大大節(jié)省控制及信號電纜；在全所500千伏、220千伏繼電保護上采用GOOSE技術傳輸實時保護信號；芝堰變還實現(xiàn)了后臺程序化操作，提升了操作的速度及安全性。芝堰變的數(shù)字化程度和應用程度在全國處于較高水準，對數(shù)字化智能變電站的建設起到了示范作用。
系統(tǒng)概述
輔助智能化系統(tǒng)作為芝堰變智能變電站升級改造的重要支撐部分，它承擔著為變電站日常安全、可靠運維保駕護航的重任。系統(tǒng)主要包括環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)等相關輔助子系統(tǒng)。
同大多數(shù)變電站一樣，在升級改造之前，芝堰變的眾多輔助子系統(tǒng)多是獨立運行，通過不同通道上傳數(shù)據(jù)，甚至每套系統(tǒng)都配有獨立的管理人員。這些各自獨立的系統(tǒng)很難做到多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控、集中管理，在無形中降低了系統(tǒng)的性，增加了系統(tǒng)管理和運維成本。此次升級改造的重要目標之一就是zui大限度的挖掘現(xiàn)有輔助系統(tǒng)的潛力，zui大程度的節(jié)約成本、提高系統(tǒng)效率。
通過以iVMS-8800智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)為核心，海康威視完成了對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)的高度集成。除了強調各個子系統(tǒng)之間的信息共享和信息互動之外，智能化輔助系統(tǒng)還在多個維度與其他系統(tǒng)進行整合：縱向上負責與上級統(tǒng)一信息平臺的信息交互，橫向上負責與變電站自動化系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)，如圖示）的信息交互、行為互動，隨時滿足智能變電站建設對輔助系統(tǒng)提出的新需求。
建成的系統(tǒng)充分體現(xiàn)了系統(tǒng)之間的信息共享和信息互動，并對相關環(huán)節(jié)實現(xiàn)了智能化管理，為變電站降低運維成本、優(yōu)化資源配置、提升運行指標提供了重要保障。
系統(tǒng)組成
智能化輔助系統(tǒng)包含子系統(tǒng)如下圖示。系統(tǒng)建設將以智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)各子系統(tǒng)間的信息共享，從而實現(xiàn)輔助子系統(tǒng)之間的互動，以及輔助系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)之間的互動。
●智能視頻綜合監(jiān)控子系統(tǒng)
從智能變電站的整個建設系統(tǒng)來看，智能視頻綜合監(jiān)控子系統(tǒng)在智能輔助系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，和其它子系統(tǒng)以及SCADA系統(tǒng)緊密，從而與變電站自動化系統(tǒng)構成了一個有機整體。系統(tǒng)主要功能如下：
-通過視頻監(jiān)控結合安全防范子系統(tǒng)，保護智能變電站設備的安全；
-通過視頻監(jiān)控結合遠程和本地人員操作經(jīng)驗的優(yōu)勢，避免誤操作；通過智能視頻分析功能，完成對監(jiān)視對象狀態(tài)的判斷，為遠程操作開關、刀閘等對象提供輔助的判斷信息；
-通過視頻監(jiān)控、燈光聯(lián)動、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)視現(xiàn)場設備的運行狀況，起到預警和保護作用；
-配合其它子系統(tǒng)完成視頻聯(lián)動和視頻互動。
●其他子系統(tǒng)
1）環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)
環(huán)境監(jiān)測包括溫度采集、濕度采集、水浸采集等，溫濕度通過電流信號、水浸通過開關量信號將數(shù)據(jù)上送至智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)，完成實時環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測及OSD視頻疊加，越限可以聯(lián)動聲光報警、短信報警、啟動相應子系統(tǒng)（溫濕度關聯(lián)空調系統(tǒng)、水浸關聯(lián)給排水系統(tǒng)）等預案，同時將數(shù)據(jù)轉發(fā)上傳至統(tǒng)一信息平臺。
2）消防報警子系統(tǒng)
消防報警子系統(tǒng)自成系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，當產(chǎn)生火警信號時，消防系統(tǒng)啟動自動滅火裝置或火災隔離措施，同時把信號上傳至智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)接收到火警信息后，相應采取一系列措施，如調用相應預置位、視頻監(jiān)控系統(tǒng)中彈出視頻窗口、聯(lián)動聲光報警、短信報警等，并把火警信號轉發(fā)上傳至統(tǒng)一信息平臺。
3）安全防范子系統(tǒng)
變電站安全防范子系統(tǒng)包括電子圍欄、紅外雙鑒、紅外對射、震動傳感器、門禁等系統(tǒng)，負責變電站周界防范與設備的安全防范。主要功能如下：
-對圍墻、大門、窗戶進行監(jiān)視和入侵探測，防止非法侵入，以保障變電站周邊環(huán)境的安全；
-對變電站全站進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)入侵事件，保障變電站空間范圍內的建筑、設備的安全；
-各種探測器可以方便的布防、撤防，并可按時間自動投入或自動撤防。
當出現(xiàn)非法闖入后，入侵信號通過開關量信號上傳至智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)，然后調用相應預置位、視頻監(jiān)控系統(tǒng)中彈出視頻窗口、聯(lián)動聲光報警、短信報警，并把入侵信號轉發(fā)上傳至統(tǒng)一信息平臺。
4）門禁子系統(tǒng)
門禁系統(tǒng)作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動識別技術和現(xiàn)代安全管理措施為一體。而網(wǎng)絡化門禁系統(tǒng)的應用將大大提高智能變電站的實時監(jiān)控能力、出入權限管理能力、數(shù)據(jù)自動存儲能力，以及問題的分析水平，助力變電站降低運維成本、提高運維效率。
本項目中，通過門禁監(jiān)控主機對各通道口的通行對象及通行時間等，進行實時控制或設定程序控制。系統(tǒng)自動識別智能卡上的身份信息和門禁權限信息，持卡人只有在規(guī)定的時間和在有權限的門禁點刷卡后，門禁點才能自動開門放行；當忘記關門時，還能發(fā)出報警信號。
當有人刷卡時，相應信號上送至智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)，通過聯(lián)動視頻錄像的可視化管理，進一步加強對出入的管理。
5）控制子系統(tǒng)
控制子系統(tǒng)（照明系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)）根據(jù)事件（如入侵報警、消防報警、溫濕度報警、水浸報警）自動對站內設備進行開啟和關閉操作，用戶也可在統(tǒng)一信息平臺及智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)中控制設備的開啟和關閉。
系統(tǒng)功能
智能化輔助系統(tǒng)的目的并不是取代傳統(tǒng)變電站中已經(jīng)存在的各個子系統(tǒng)，而是集成各個子系統(tǒng)的信息，實現(xiàn)實時視頻監(jiān)視、智能視頻分析、信息采集匯總、遠程控制、智能聯(lián)動等功能。從而使智能化變電站的信息更加完整，功能更加完善，變電運行更加安全。智能化輔助系統(tǒng)主要功能如下：
1）實時視頻監(jiān)視
通過視頻監(jiān)視可以實時了解變電站內設備的信息，確定主變運行狀態(tài)，以及斷路器、隔離開關、接地刀閘等的分/合閘狀態(tài)，確定刀閘接觸情況是否良好。視頻監(jiān)視的范圍還包括變電站戶外設備場地和主要設備間（包括主控室、高壓室、安全工具室等），基于此，監(jiān)控中心能了解監(jiān)控場地內的一切情況。
2）智能視頻分析
采用基于背景建模和目標追蹤技術的智能視頻分析（IVS）技術，不僅能進行穿越警戒線、進入/離開入侵區(qū)域等行為分析，還能完成對監(jiān)視對象狀態(tài)變位的判斷，為遠程操作開關、刀閘等對象提供輔助的判斷信息。
3）信息采集匯總
變電站的穩(wěn)定運行離不開站內設備的安全運行。由于變電站所處的地理位置（多為山區(qū)或遠郊），自然條件因素如高溫、雷雨、冰雪、臺風天氣等，導致設備的事故發(fā)生率特別高，同時設備周邊的環(huán)境狀況也對設備的運行有影響。監(jiān)控人員若要全面地掌握變電站的運行狀況，需實時對溫度、濕度、風力、水浸等環(huán)境信息進行采集、處理和上傳，生成曲線和報表，以方便開展實時監(jiān)控、歷史查詢以及統(tǒng)計分析工作。
通過視頻監(jiān)控結合消防報警、安全防范系統(tǒng)，可以對防火、防盜等情況進行實時監(jiān)控，保護變電站人員、設備的安全。
4）遠程控制
監(jiān)控人員在監(jiān)控中心通過客戶端和瀏覽器可對變電站的任一攝像機進行控制，實現(xiàn)遙控云臺的上/下/左/右和鏡頭的變倍/聚焦，并對攝像機的預置位和巡航進行設置控制；在電子地圖上即可實現(xiàn)對門禁、照明、空調和給排水系統(tǒng)的開啟控制。
5）智能聯(lián)動
智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對各子系統(tǒng)進行關聯(lián)：比如當安全防范、消防報警設備被觸發(fā)時，有預置功能的攝像機能自動轉到預置點，按需設置聯(lián)動錄像功能；同時，預設的報警能彈出窗口，并配合電子地圖顯示；當水浸監(jiān)測到電纜溝高液位時，能自動啟動給排水系統(tǒng)；當溫濕度越*，能自動啟動空調系統(tǒng)。條件允許的話，可以與電力SCADA進行互聯(lián)，操作時可以聯(lián)動相應位置的攝像機，對整個操作工程進行全程管控……
系統(tǒng)特點
1）高清視頻監(jiān)控技術的應用
本項目中采用了大量的高清網(wǎng)絡攝像機。相比傳統(tǒng)的標清視頻監(jiān)控，高清視頻在變電站中具有明顯的技術和應用優(yōu)勢：
?圖像清晰度更高，對變電站的一些重要監(jiān)控點的監(jiān)視如重要儀表，采用高清攝像機可以獲取高清晰度的監(jiān)控畫面，能更清楚地呈現(xiàn)儀表讀數(shù)。
?高清監(jiān)控技術的采用，使監(jiān)控場景覆蓋范圍更廣，減少了單位面積監(jiān)控點的數(shù)量，可以提高變電站監(jiān)控系統(tǒng)的效能，減少設備投入。
?提升智能應用水平，通過高清攝像機獲取的眾多細節(jié)，可大大提高智能視頻分析的精度，有利于圖像識別和智能視頻分析的應用。
2）SCADA系統(tǒng)聯(lián)動視頻及設備狀態(tài)智能分析技術的應用
變電站SCADA系統(tǒng)在系統(tǒng)下發(fā)遙控命令，或者在非遙控操作所產(chǎn)生遙信變位時，通過隔離裝置使用61850-MMS進行通訊，將相關斷路器、刀閘信息傳送至智能變電站輔助系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)即調用此次動作設備周圍的多個攝像機的預置點，自動將攝像機對準到相關設備，實現(xiàn)相關多角度視頻信息的實時監(jiān)控，便于工作人員對設備變位結果進行確認，避免了去現(xiàn)場確認的環(huán)節(jié)。
由于變電站環(huán)境特殊，因此芝堰變此次智能化升級還開創(chuàng)性地引進了智能機器人對變電站進行自動巡檢。以智能巡檢機器人為核心，配合固定監(jiān)測點，建立覆蓋全站的變電站智能巡視系統(tǒng)，也成為此次項目的重要特征之一。
作為智能巡檢機器人的有效補充，智能視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)還采用了智能分析技術，自動對設備變位后狀態(tài)進行確認，可以辨別出一次設備的實際狀態(tài)。當進行程序化操作時，若智能分析技術判斷出需要檢查一次設備的狀態(tài)時，系統(tǒng)即會給機器人發(fā)出控制命令，由機器人自動行駛到相應的設備附近進行相關的工作。因SCADA系統(tǒng)可以聯(lián)動設備周圍多個攝像機的預置點，經(jīng)過多路智能分析判斷后得出結果，可以有效提高分析的準確性，大大提高倒閘效率并保證了切換質量，從而解除了程序化操作中的人為干預，實現(xiàn)一鍵式順序控制。
3）自動化巡檢技術的應用
針對重要設備的巡檢，通過把多個攝像機的不同預置點都添加到序列中，配置成巡航路線，自動在各個需要巡檢的設備上顯示圖像和停留。也可一次性將變電站所有設備需監(jiān)控的點位添加，完成對變電站設備情況的巡檢。
自動化巡檢支持暫停功能，當發(fā)現(xiàn)某個點異常時，可以停留仔細察看，確認無誤后可以繼續(xù)巡檢其他監(jiān)控點。重要區(qū)域（主變等）的巡檢采用了智能分析和移動偵測技術，對需要監(jiān)控的區(qū)域設置觸發(fā)條件，按需設置穿越警戒面檢測、進入離開入侵區(qū)域檢測等，當在布防狀態(tài)下，一旦觸發(fā)就能聯(lián)動相應報警。
自動化巡檢功能的使用，使巡檢人員無需去現(xiàn)場就能對全站重要設備進行巡檢，可以有效提高巡檢效率并避免漏檢現(xiàn)象；當出現(xiàn)工作人員誤跑“間隔”時，監(jiān)控工作人員能及時提醒，避免人力的浪費，很好地實現(xiàn)了項目升級所制定的“節(jié)約成本、提高系統(tǒng)效率”的目標。
