工控摘要：本文對變電站需要在線監控的輔助系統特性及測量、控制方式進行研究，建立了變電站輔助系統智能接入平臺，完成對變電站輔助系統的全面監控，實現了輔助系統故障實時在線告警，大幅度提高了變電站的自動化水平。
　　
　　1引言
　　
　　數字化變電站是智能電網的物理基礎，是供配電自動化的信息采集和命令執行單元。當前，無人值守變電站的建設主要集中在電力一、二次設備參數采集和自動化控制，但要*實現一個變電站的數字化、智能化、無人值守，還應包括輔助設備、環境參數、各種輔助運行參數的采集。如門禁系統、保護室、開關室等各種環境控制設備、各種設備溫濕度、接地電流狀況等。這些參數對電力設備的安全可靠運行影響是一個累積效應，因此很有必要實現變電站輔助設備的參數聯網采集和集中控制。這些設備分布廣，更新快，布線困難，若采用傳統的鋪放線纜或光纖方式，存在成本高、施工難度大的問題，尤其對已有舊變電站的改造十分困難[1-4]。
　　
　　本課題立足于的無線傳感器網絡技術，研制成本低廉、實施方便的變電站輔助系統數字化接入平臺，實現變電站輔助設備的智能化和數字化。同時,在變電站內的關鍵位置安裝可見光視頻攝像頭及紅外熱像儀。視頻攝像頭用于對環境狀況進行可視化監測，實現對遠程操作結果（比如規程要求的可視斷點）的“遙視”，及時應對異常情況;紅外熱像儀實現對場景中的溫度分布狀況進行監控，檢測發熱點，發現安全隱患，保障重要設備的安全運行。
　　
　　2系統整體設計
　　
　　2.1系統框架
　　
　　變電站輔助設施監控系統由前端監測模塊、無線傳感器網絡、監控主機、后臺軟件系統四大部分組成，
　　
　　2.2系統運行原理
　　
　　系統前端控制器通過RS-485總線或無線傳感器網絡與被控設備及環境參數采集器、攝像機相連接?？照{、除濕機在其內部加裝遠程控制板，風機在外邊供電電路上加裝遠程控制器。環境參數采集器將現場的環境參數如溫度、濕度等參數傳輸到前端控制器?；馂臒熿F報警器、人體感應報警器將報警數據傳輸到前端控制器。前端控制器將采集到的環境參數、報警數據以及空調、除濕機、風機的運行狀態數據通過電力SCADA通信網絡或以太網傳輸到調度中心的中心服務器進行存儲和處理。操作隊工作人員可以通過安裝在計算機上的客戶端軟件通過內部局域網連接到中心服務器對各個變電站的環境調節設備的運行情況及環境參數進行查看，并可以通過中心服務器對變電站的設備進行遠程控制。
　　
　　2.3系統功能
　　
　　本系統能夠接入變電站環境控制的大部分裝置，并配備多種傳感器用于監測多種環境參數，根據各種策略優化運行各種設備。系統在對變電站環境參數準確測量的基礎上，通過在每個變電站內部建立的通訊網絡對環境調節設備實施遠程人工控制，或根據現場工況及設定的參數自動調節環境調節設備的運行。本系統可以做到對變電站環境實時監控，對變電站環境調節設備的分級集中控制，zui大限度的為變電站變電設備正常運行提供一個安全、的環境。同時，也延長了各種環境控制設備的使用壽命，減少了能源損耗。以下是各功能模塊的介紹：
　　
　?。?）實現各種站內“小氣候”調節設備的接入，使其具備遙測、遙控的功能。變電站內的保護室、載波室、開關室、電容器、蓄電池室、安全工器具室中的各種空調、除濕機和風機能夠方便接入本系統。通過本系統能夠控制設備合理的運行和暫停，避免發生設備超負荷損壞。通過合理的調配環境冗余備份，延長設備的使用壽命，降低電力的損耗。
　　
　?。?）實現各種監控設備的接入。本系統當前能夠實現機房浸水、煙霧感應、人體感應、門禁系統的接入。系統可對分布的各個獨立的監控單元進行遙測和遙信等數據采集，并根據需要輸出簡單的開關量，完成預定的遙控操作。
　　
　?。?）多種通信接入手段。為了滿足不同變電站和設備室的要求，本系統可以采用RS-485總線、Zigbee（780M頻段）和WiFi無線傳感器網絡等實現各種設備的快捷接入。能夠極大的降低施工難度和維護成本，同時，各通信手段滿足各種通信標準，不會對現有的保護設備、通訊設備產生不良影響。
　　
　　操作規程要求在控制室內不能安裝無線設備，因此在控制室內本系統采用RS-485總線控制;而視頻監控內容數據量大，不適合Zigbee無線傳輸，本系統采用WiFi傳輸;眾多的輔助環境監控設備采用相對低廉的Zigbee無線傳輸網絡。
　　
　?。?）豐富的系統擴展功能。本系統提供多種輸入接口，并提供多種協議轉換能力，具備一個變電站離散信號通信平臺的能力。系統能夠提供低功耗信號采集前端和無線傳感器網絡的通用接入接口，能夠方便接入主變風扇運行狀態、各種電力接頭溫度、避雷器狀態等現在沒有接入變電自動化系統的信號，可根據信號的接入需要進行擴展。
　　
　?。?）集中管理和數據存儲功能。系統管理中心實時監視各設備的運行狀態，記錄和處理相關信息，及時偵測故障，并優化并下達各種操作，適時通知值班人員處理;并能按要求提供相應的數據和報表。
　　
　?。?）多種報警和顯示手段。系統不但能夠在管理中心進行集中管理。還能提供接口，在本地通過LED顯示屏，聲音報警等，及時通知本地安全人員，還能根據需要添加手機短信報警、彩信報警等功能。
　　
　　3監控系統模塊
　　
　　3.1空調、除濕機遠程控制板
　　
　　空調、除濕機遠程控制板為用戶提供一個RS-485監控通訊接口。通過該接口可獲取空調機、除濕機的運行數據和控制空調機、除濕機運行參數，從而實現對空調機、除濕機進行遙信、遙測、遙控和遙調，實現遠程監控與遠程維護。加裝該控制板后不會影響空調機、除濕機本身的操作，用戶既可以通過空調機、除濕機遙控器的按鍵操作控制空調機，又可以通過向空調機、除濕機監控接口下達命令來控制空調機、除濕機，即本地操作與遠程操作并行。
　　
　　3.2風機遠程控制器
　　
　　風機遠程控制器為用戶提供一個RS-485監控通訊接口。通過該接口可獲取現場每臺風機的運行狀態和控制每臺風機的啟停，從而實現對風機的遙測、遙控，實現遠程監控與遠程維護。加裝該控制板后不會影響風機本身控制電路的操作，用戶既可以通過原來的控制電路操作風機啟停，又可以通過向風機遠程控制器下達命令來控制。
　　
　　3.3環境參數采集器
　　
　　環境參數采集器采用高質量高精度數字溫濕度傳感器，具有優良的長期穩定性、低延滯性、強抗化學污染能力和極優的可重復性。溫濕度測量范圍寬、高低溫濕度測量。采集器帶有RS-485通訊接口。
　　
　　3.4視頻采集和壓縮終端模塊
　　
　　視頻采集與壓縮終端模塊以DAVINCIDM6446處理器為控制核心，運行嵌入式linux系統，完成通信、控制及用戶交互功能。電路板包括視頻解碼接口、以太網接口、WIFI通信模塊、存儲模塊、電源模塊。
　　
　　其中，音視頻編解碼接口，由DAVINCIDM6446處理器的視頻接口通過TW2835控制芯片擴展得到，用于對檢測環境中特定目標的視頻信息采集，采用H.264編碼標準實現視頻的壓縮、存儲和傳輸。
　　
　　以太網接口，通過DAVINCIDM6446處理器的GPIO接口和以太網物理層芯片XLT971ALE擴展，得到標準的RJ45網絡接口，應用于具有上網條件的檢測環境中，作為WLAN通信方式的補充，實現與互聯網的連接。
　　
　　WIFI通信模塊，由WG7210無線模塊通過SPI總線與DAVINCIDM6446處理器連接，由該處理器的ARM內核運行控制程序實現通信連接，組成無線局域網，實現檢測終端的數據集中、信息提取和幀結構定制;
　　
　　存儲模塊，由FLASH存儲器與DAVINCIDM6446處理器的GPIO接口連接構成,根據遠端用戶發送的命令信息和任務需求,完成對本地和遠程信息的存儲服務,增強遠程信息交互的靈活性。
　　
　　電源模塊，由輸入的5V直流電源經過多路DC-DC變換器，得到3.3V和1.8V的直流電壓，分別為電路板的各功能部件提供電源。
　　
　　3.5前端控制器
　　
　　前端控制器如圖3所示，前端控制器采用高速ARM嵌入式平臺，具有RS-485數據接口，用于連接變電站內空調除濕機遠程控制板、風機遠程控制器、環境參數采集器等設備。具有以太網、光纖接口，可以方便的接入電力SCADA系統。前端控制器內置自動控制、手動控制、計劃執行等多種操作模式，支持遠程設置。
　　
　　3.6其他模塊除了上述模塊，監控模塊系統還包括火災煙霧報警器、人體紅外感應器、中心服務器模塊?；馂臒熿F報警器和人體紅外感應器采用RS-485總線數據傳輸，而中心服務器標準接口為2×RJ-45千兆以太網端口（后置）。
　　
　　4智能輔助設施監控系統特點
　　
　　4.1設備控制的可靠性
　　
　　變電站環境控制設備對變電站的正常運行有著非常重大的影響，因此本系統必須要求穩定可靠。首先所有硬件設備使用的元器件均采用工業級或*級產品，制造工藝采用高精密無塵機器焊接，并噴涂三防漆。所有產品均需通過嚴格的振動實驗、高低溫試驗、鹽霧試驗、抗靜電試驗。其次在設備的控制方式上均采用旁路接入的方式，不改變空調機、除濕機、風機等設備原來的手動控制方式，做到遠程操作控制與現場手動控制并行。
　　
　　4.2數據傳輸的可靠性
　　
　　為了達到系統數據傳輸的穩定可靠，現場設備之間可采用RS-485總線連接或無線傳感器網絡連接。前端控制器與其控制的空調、除濕機、風機的控制器之間采用數據傳輸協議，實現錯誤重傳機制。在變電站與控制中心服務器之間采用電力SCADA系統數據傳輸網絡，實現數據的穩定遠傳。
　　
　　5總結
　　
　　變電站輔助設施和監控系統的建設和投運將大幅度提高電網的自動化水平，本課題設計的監控系統結合變電站現場設備的狀態信息，開發了變電站在線監測管理系統，該系統具有下列功能：1）遠程手動控制空調機、除濕機、風機的啟停，可以遠程設定各個變電站內設備的工作時間計劃，減少了設備損耗及電能損耗。2）能夠進行變電站環境參數超標報警、設備損壞報警、火災煙霧報警、人體意外闖入報警等功能。3）支持歷史數據查詢功能?？砂凑諘r間段、環境參數范圍、設備狀態燈多種條件進行查詢，查詢歷史數據以曲線圖、柱狀圖方式顯示，支持不同時段對比分析;支持報表打印輸出功能。