滕 磊，姜 輝，劉憲利，郭守海

（吉林石化公司電儀中心，吉林吉林 132022）

0 引言

公司某廠變電站多數(shù)始建于20 世紀(jì)，裝置設(shè)備于同期投入運(yùn)行使用。由于設(shè)備數(shù)字化程度較低，還是依靠傳統(tǒng)方式人工操作，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，尤其是在特殊天氣、夜間時(shí)段、敏感時(shí)期，不能做到24 h 實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致出現(xiàn)工作效率低、設(shè)備隱患發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、應(yīng)急處置反應(yīng)慢等一系列問(wèn)題。近年人員進(jìn)入退休高峰數(shù)量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，多數(shù)變電站存在用工總量與崗位人員短缺的嚴(yán)重矛盾問(wèn)題，特別是存在日常巡檢力量不足的安全隱患問(wèn)題。

1 項(xiàng)目背景

當(dāng)前公司正值“數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展”關(guān)鍵階段，建設(shè)電力集中監(jiān)控系統(tǒng)，可顯著提高電氣管理的數(shù)字化程度及變電所智能化水平。智能化變電站可通過(guò)全景數(shù)據(jù)采集，運(yùn)行信息可展示、遠(yuǎn)程可瀏覽、數(shù)據(jù)可查詢功能。通過(guò)母線測(cè)溫、蓄電池在線監(jiān)測(cè)、小電流接地選線、變壓器在線監(jiān)測(cè)等智能化設(shè)施，實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策的智能化監(jiān)控功能；通過(guò)移動(dòng)端推送報(bào)警信息，顯著提高公司電氣事故應(yīng)急處理能力；通過(guò)視頻智能識(shí)別報(bào)警功能，極大提升控制中心的遠(yuǎn)程監(jiān)視能力，為無(wú)人值守變電所提供了智能化技術(shù)支持。

智能化變電站具有自動(dòng)生成電氣各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，可減少電氣值班員手動(dòng)抄表低效工作，有更多精力投入到監(jiān)盤(pán)和維護(hù)當(dāng)中，是電氣減員增效、優(yōu)化人力資源的需要。

智能集中管控項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)視頻可展示、智能可調(diào)節(jié)、在線可監(jiān)測(cè)、決策可互動(dòng)的集約化管理模式，電氣管理水平明顯提升。通過(guò)采集變電站運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電運(yùn)行信息、保護(hù)信息、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的運(yùn)行監(jiān)視和綜合展示；通過(guò)對(duì)重要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)統(tǒng)計(jì)，可自動(dòng)輸出預(yù)知性工作、定期工作、季節(jié)性工作管理提示；事故時(shí)自動(dòng)輸出應(yīng)急預(yù)案、操作法、操作票及事故分析報(bào)告等作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，達(dá)到電氣運(yùn)行參數(shù)可瀏覽、開(kāi)關(guān)狀態(tài)可查詢、應(yīng)急處理智能化標(biāo)準(zhǔn)，管理水平明顯提升。

綜上，推廣實(shí)施電力集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)項(xiàng)目是公司管理實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求，現(xiàn)正處于電儀中心整合成立之際，為下一步各駐廠電氣整合、電氣統(tǒng)一調(diào)度搭建接軌平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電儀中心電氣調(diào)度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的集中管理模式，滿足《無(wú)人值守變電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，打造“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”的新一代智能化變電站。

2 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用服務(wù)器結(jié)構(gòu)，通過(guò)電力集中監(jiān)控系統(tǒng)裝置、通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、事故記錄和統(tǒng)計(jì)分析等，完成企業(yè)的運(yùn)行監(jiān)視、安全供電和用電管理。系統(tǒng)主要電力集中監(jiān)控系統(tǒng)分3 層結(jié)構(gòu)：集中監(jiān)控管理層（主站層）、通信層、變電站采集層。

2.1 主站層

電力集中監(jiān)控系統(tǒng)主站負(fù)責(zé)采集變電站綜保及其他電氣數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電氣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。集控中心的工作人員通過(guò)主站系統(tǒng)對(duì)各子站進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視和遠(yuǎn)方控制，實(shí)現(xiàn)所有變電站的遠(yuǎn)程控制，電能量的遠(yuǎn)程采集、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，同時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置的保護(hù)信息，給調(diào)度員提出智能化的調(diào)度建議。

2.2 通信層

通信層是指變電站層與主站層數(shù)據(jù)交換的通道，通信系統(tǒng)采用星型光纖架構(gòu)，每個(gè)6 kV 變電站與66 kV 總降（1#變電站）鋪設(shè)光纖，要求通信光纖采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)或冗余配置，并借用原有的工業(yè)網(wǎng)。

2.3 變電站采集層

6 kV 變電站內(nèi)新增一面采集通信柜，柜內(nèi)主要包含：遠(yuǎn)傳交換機(jī)、規(guī)約轉(zhuǎn)換器、站內(nèi)交換機(jī)等，并獨(dú)立組屏。交換機(jī)等設(shè)備要求留有總數(shù)30%冗余量，為后續(xù)增加通信設(shè)備保留增容空間，由規(guī)約轉(zhuǎn)換器通過(guò)網(wǎng)線或者RS485 線采集站內(nèi)的電氣設(shè)備數(shù)據(jù)（包括原有設(shè)備及新增加設(shè)備），并上傳給總變電站電力集中監(jiān)控系統(tǒng)。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備

包含變電站已有的裝置中央信號(hào)系統(tǒng)、綜合保護(hù)單元、UPS設(shè)備、直流、變頻器、無(wú)功補(bǔ)償裝置具有通信功能的其他設(shè)備；新安裝的高壓柜綜保改造、電池在線監(jiān)測(cè)巡檢儀、小電流接地裝置、母線在線監(jiān)測(cè)裝置、溫濕度監(jiān)測(cè)裝置、視頻監(jiān)控裝置。設(shè)備通過(guò)RS485 總線或網(wǎng)口接入規(guī)約轉(zhuǎn)換器。

3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)管理控制一體化?？刂葡到y(tǒng)不僅與下層控制設(shè)備有良好的接口，而且具有與上層管理系統(tǒng)集成的接口，具有可擴(kuò)展性。

（2）集中管理、分散控制將風(fēng)險(xiǎn)分散，確保系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)部的配置和調(diào)整靈活，構(gòu)建彈性化，可根椐不同工藝處理要求及用戶需求進(jìn)行優(yōu)化。

（3）具備很好的開(kāi)放性和兼容性，可應(yīng)用不同品牌的軟硬件進(jìn)行整合，可無(wú)縫的把分期建設(shè)的系統(tǒng)融為一體。

（4）可靠的冗余與容錯(cuò)，加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，使整個(gè)系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障運(yùn)行。

（5）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，具有故障報(bào)警、事件處理、用戶權(quán)限管理機(jī)制，采取移動(dòng)終端故障信息推送功能。

（6）監(jiān)控系統(tǒng)具備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程可瀏覽、數(shù)據(jù)可查詢的管理功能。

（7）預(yù)留接口，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與變電所內(nèi)其他主要系統(tǒng)進(jìn)行信息交互、數(shù)據(jù)互通、聯(lián)動(dòng)操作；同時(shí)系統(tǒng)需做到能夠與吉林石化公司上層后臺(tái)系統(tǒng)提供無(wú)縫連接，利于后期維護(hù)管理，避免資源浪費(fèi)，節(jié)約開(kāi)支成本，縮短工期時(shí)間。

（8）電度量處理進(jìn)行脈沖電度和帶時(shí)標(biāo)電度的存儲(chǔ)和處理；從有功、無(wú)功積分獲得積分電度并保存，可用積分電度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算；每個(gè)分變電所有各自的電量分時(shí)段定義；可對(duì)電度量分別計(jì)算峰、谷、平電量，輸出供電質(zhì)量報(bào)告。

（9）電力集中監(jiān)控平臺(tái)全景數(shù)據(jù)采集，通過(guò)可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電運(yùn)行信息、保護(hù)信息、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的運(yùn)行監(jiān)視和綜合展示。主要實(shí)現(xiàn)智能變電站具有通信功能的綜保、中央信號(hào)系統(tǒng)、綜合保護(hù)單元、UPS 設(shè)備、直流、變頻器的集中網(wǎng)絡(luò)化、信息化管理。

（10）通過(guò)采取高壓柜綜保、多功能表、電池在線監(jiān)測(cè)巡檢儀、母線在線監(jiān)測(cè)裝置、小電流接地選線裝置、溫濕度監(jiān)測(cè)裝置及視頻監(jiān)控等智能化物態(tài)感知作為技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策的智能化監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)一體化管理。公司電力集中監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 電力集中監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

4 通信設(shè)計(jì)

4.1 主要硬件設(shè)備說(shuō)明

（1）SCADA 服務(wù)器：對(duì)變電站電氣數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、發(fā)布、控制等。

（2）主網(wǎng)交換機(jī)：采用冗余千兆高速交換機(jī)，保證數(shù)據(jù)交互能力。

（3）監(jiān)控工作站：提供規(guī)范化的人機(jī)交互界面，對(duì)變電站進(jìn)行集中監(jiān)控的工作站。

（4）維護(hù)/報(bào)表工作站：對(duì)系統(tǒng)參數(shù)維護(hù)、技術(shù)管理、應(yīng)急管理、報(bào)表管理、打印等。

（5）衛(wèi)星鐘：提供北斗及GPS 對(duì)時(shí)方式，保證整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)效性。

（6）通信管理機(jī)：負(fù)責(zé)變電站內(nèi)綜保及其他電氣相關(guān)智能設(shè)備數(shù)據(jù)采集，并上傳給電力集中監(jiān)控系統(tǒng)，并接受電力集中監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)指令，轉(zhuǎn)發(fā)給變電站內(nèi)綜保及其他智能設(shè)備。是電力監(jiān)控系統(tǒng)與站內(nèi)設(shè)備相關(guān)連接的節(jié)點(diǎn)。

（7）規(guī)約轉(zhuǎn)換器：負(fù)責(zé)變電站內(nèi)其他廠家的電氣設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換、采集，將數(shù)據(jù)傳送給通信管理機(jī)。

（8）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：視頻具有跟蹤及越界報(bào)警功能，是電力集控系統(tǒng)不可缺少的部分。

4.2 通信及集中顯示構(gòu)架

電氣設(shè)備傳輸鏈路接入公司原有的工業(yè)網(wǎng)，并采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單網(wǎng)方式，各6 kV 變電站通過(guò)光纖匯集到總變集中監(jiān)控室?，F(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備如綜合保護(hù)單元、UPS 設(shè)備、多功能表、其他具備通信功能等設(shè)備通過(guò)RS485 或網(wǎng)口等通信口，進(jìn)入規(guī)約轉(zhuǎn)換器，規(guī)約轉(zhuǎn)換器經(jīng)過(guò)交換機(jī)，數(shù)據(jù)上傳到集中控制中心。視頻設(shè)備傳輸鏈路采用原有的監(jiān)控網(wǎng)平臺(tái)，電氣設(shè)備與視頻設(shè)備采用物理隔離方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸。

電力集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)布置在總變電所，設(shè)有6 個(gè)工位操作臺(tái)及操作工作站，并在總變、各分變電所設(shè)有分控中心。

4.3 主要實(shí)現(xiàn)的功能

（1）系統(tǒng)可以提供屏幕畫(huà)面、電話、語(yǔ)音、聲光等多種報(bào)警方式，可根據(jù)用戶需要設(shè)定多種報(bào)警級(jí)別，并可分組對(duì)應(yīng)各級(jí)別發(fā)送報(bào)警信息，嚴(yán)重報(bào)警應(yīng)以浮動(dòng)消息窗口自動(dòng)彈出、并有明確提示，方便管理者準(zhǔn)確了解發(fā)生警情的位置及狀態(tài)，對(duì)各種設(shè)備的報(bào)警提供專家處理提示，同時(shí)打印應(yīng)急處置方案及建議操作票。

（2）支持通過(guò)移動(dòng)客戶端，分級(jí)別推送故障信息，實(shí)現(xiàn)公司事故應(yīng)急反應(yīng)信息化、智能化管理；利用移動(dòng)終端遠(yuǎn)程查詢變電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備的啟停信息等，實(shí)現(xiàn)管理人員對(duì)變電站信息化、智能化管控。

（3）采集變電站運(yùn)行電流、電壓、有功/無(wú)功功率、有功/無(wú)功電能、功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電運(yùn)行信息、保護(hù)信息、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的運(yùn)行監(jiān)視和綜合展示，分畫(huà)面顯示并監(jiān)視各電氣參數(shù)，具有可視化全景監(jiān)控畫(huà)面。

（4）系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)、畫(huà)面顯示各級(jí)開(kāi)關(guān)、刀閘、斷路器的合、分狀態(tài)、變位信息，電源切換運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行監(jiān)視和綜合展示及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠。

（5）系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)各回路的保護(hù)器動(dòng)作事件、UPS、直流、EPS、變頻器、中央信號(hào)等報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)控?cái)?shù)字化、信息化、自動(dòng)化管理。

（6）系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)高壓綜保、低壓綜保、UPS 系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、EPS、變頻器、小電流接地選線裝置、電池在線監(jiān)測(cè)巡檢儀、母線在線監(jiān)測(cè)裝置、干式變壓器溫控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣運(yùn)行智能物態(tài)感知、智能化管理。

（7）系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站運(yùn)行狀況，展示、打印曲線圖，可統(tǒng)計(jì)供電系統(tǒng)電能消耗情況，自動(dòng)形成并打印日?qǐng)?bào)/月報(bào)/年報(bào)表，減少手動(dòng)抄表、人工計(jì)算低效工作，使值班員有更多的時(shí)間精心監(jiān)盤(pán)、精心維護(hù)。

（8）曲線分析功能：可以曲線形式展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的模擬量、電度量數(shù)據(jù)，保存運(yùn)行狀態(tài)及歷史趨勢(shì)，為事故分析、狀態(tài)分析提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障信息可追溯。

（9）系統(tǒng)可支持節(jié)假日排班，提醒電氣管理者預(yù)知性工作、定期工作、季節(jié)性工作計(jì)劃落實(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電氣管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

（10）應(yīng)具有電機(jī)、變壓器、變頻器、UPS 及蓄電池運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)統(tǒng)計(jì)，可設(shè)置定期提示定期加油、定期清掃、小修、中修、大修時(shí)間控制點(diǎn)，自動(dòng)輸出檢修提示，自動(dòng)打印檢修操作規(guī)程、檢修方案功能。

（11）視頻監(jiān)控智能識(shí)別報(bào)警功能：視頻具有實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓柜、直流、UPS、變頻器、EPS 等盤(pán)面功能，具有智能跟蹤及越界報(bào)警功能。

（12）具有后臺(tái)系統(tǒng)工作狀態(tài)自檢功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各通信板卡、通信回路、通信終端設(shè)備之間的通信狀態(tài)，出現(xiàn)故障明確顯示報(bào)警信息。

（13）系統(tǒng)具備所有電氣10 大類設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視展示功能，便于電氣人員監(jiān)視生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和通信暢通情況。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 直接效益

工廠現(xiàn)有13 座高壓變電所、29 座低壓變電所。其中，有7座高壓變電所為無(wú)人變電所不符合電氣運(yùn)行規(guī)程運(yùn)行最低10 人要求，采用智能集中監(jiān)控系統(tǒng)，彌補(bǔ)7 座高壓變電所、29 座低壓變電所無(wú)人值守不符合電氣運(yùn)行規(guī)程的不足，若電氣運(yùn)行方式改為集中運(yùn)維中心模式，巡檢運(yùn)行人員可減少1/2，每年降低人工費(fèi)用1490 萬(wàn)元。經(jīng)財(cái)務(wù)查詢電氣車(chē)間每年人均人工成本21.3416 萬(wàn)元，項(xiàng)目回報(bào)年限=（1737 萬(wàn)元/（21.3416 萬(wàn)元/人×70 人）=1.16 年。結(jié)論：采用智能集中監(jiān)控系統(tǒng)1.16 年可回收成本。

5.2 間接效益

（1）系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)顯示率100%；實(shí)現(xiàn)了電壓、電流、電量等報(bào)表全部在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)生成，電氣報(bào)表準(zhǔn)確率100%；可通過(guò)曲線數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史趨勢(shì)曲線分析模擬量、電度量當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，減少人工手動(dòng)低效工作，實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、自動(dòng)化的運(yùn)行維護(hù)效益。

（2）關(guān)鍵設(shè)備保護(hù)器、UPS、直流、變頻器報(bào)警信息及時(shí)上傳網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，采用移動(dòng)終端采取短信、微信、即時(shí)通分級(jí)故障信息推送功能，事故時(shí)輸出打印應(yīng)急預(yù)案、操作票、事故分析報(bào)告等作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，提高故障報(bào)警、應(yīng)急處理信息化、智能化的安全效益。

（3）采取母線在線監(jiān)測(cè)、蓄電池在線監(jiān)測(cè)、小電流接地選線、干式變壓器溫度監(jiān)控裝置，具有變電站實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策的智能化監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)公司電氣監(jiān)控智能化、管理全面提升的管理效益。

（4）具有電機(jī)、變壓器、變頻器、UPS 及蓄電池等重要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)統(tǒng)計(jì)，可輸出定期清掃、定期檢修、定期試驗(yàn)管理提示，輸出打印檢修操作規(guī)程、檢修方案，實(shí)現(xiàn)檢修智能化、維護(hù)程序化的管理效益。