配电网变电站远程网络监控维护整体解决方案

配电网变电站远程网络监控维护整体解决方案发布日期：2010-7-111:43:10(阅350次)所属频道:电网关键词:电网变电站第一章变电站集中监控系统体系架构1.1配电网变电站集中监控的需要随着电力事业的长足发展，变电站数量大量增加，对于变电站的管理监控的要求也随着无人值守的推广而提高。目前对于骨干输变电线路上的超高压变电站（500KV,220KV,及部分110KV变电站）大多已经建立起光纤传输连接，并在生产管理上已经建立了SCADA系统，可以进行中心监控、调度、管理。但对于大量的配电网变电站，由于分布范围广、距离远，基本上都没有进行统一的监控管理。目前配电网的管理的现状主要存在以下问题：(1)由于输电线路的状态无法监控，当线路故障停电的时候，只有用户报故障后才能根据报障信息确定故障点，然后安排线路检修排除故障，这个处理过程时间长，客户服务质量不高，是变电站运行维护部门关心的一个问题，如果在停电发生时马上将信息发送到运维中心就可以大大加快故障处理的过程。(2)对变电站的设备运行状况，没有统一监测，只有定期巡检来确定设备状况，运行环境情况如何也没有监测，出了一些小故障不能及时发现排除，很可能造成更大的损失。(3)配电网变电站大多无人值守，是否发生外人侵入，会否造成事故影响也是变电站管理者关心的重要问题。(4)变电站的人工巡查对设备维护来说也是不可少的，但对于没有监控管理的变电站，何时、谁去维护是只能靠执行人自觉登记，管理人员不能客观的掌握巡查状况。针对以上问题，广州网控通信科技有限公司（以下简称广州网控）基于为客户利益服务的一贯宗旨，凭借自身在智能监控、网络维护、软件和硬件开发方面的经验和对配电网变电站监控维护需求的良好理解，推出一个基于IP网络的配电网变电站集中监控的整体解决方案—GNC-NetManager，对配电网各级变电站的环境监控、设备监测、安防巡检进行集中管理，统一监控并迅速做出反应，达到降低维护成本，提高运行维护质量的目标。GNC-NetManager变电站远程监控系统可对电力系统分散在城区的变电站进行计算机自动管理，可实时采集变电站的PT柜电压、电流变送器的数据、视频图像、安防门禁、漏水、温湿度及其他各种需要监控的信号，通过IP网络上传到监控中心，计算机自动保存并处理各种数据，发现异常时可通过手机短信、电话、E-MAIL等，报警通知值班人员，作相应处理，及时避免事故的发生。该系统可解决分散变电站的集中管理问题，可大大提高电力系统变电站的自动化管理水平，体现监控智能化，全面把握现场动态，真正实现变电站的无人/少人值守。1.2组网方案1.2.1使用IP网络作为监控组网的基本平台将监控的信息通过网络汇总到中心是构成监控系统的基础，组网有很多方式，如用光纤、微波、红外、数传电台、有线、电话线等，不管用哪种方式，我们都推荐使用IP网络作为联网平台，基于IP网络的通信代表了未来通信发展的方向，像前几年使用ATM还是IP有很多争论，但目前发展趋势已基本上是以IP为主导方向。另外IP网络也是目前无论采用哪种底层硬件连接方式如光纤、无线等都能够支持的方式。1.2.2可用的联网方式比较配电网变电站分布在市内，如何联网，采取何种模式联网是构成整个集中监控的关键问题之一。目前各个超高压变电站一般由电力公司自行铺设了光纤连成网络，这在电力生产过程中构成专用网络是很必要的。但配电网的变电站数目非常多，全部采用与超高压变电站一样的模式，投资太大，性价比不高。近年宽带数据通信发展非常迅速，ADSL以及无线数据业务为配电网变电站的联网监控提供了两种成本不高，性价比和可行性都比较高的手段。目前而言，ADSL比无线联网更加适用，主要是ADSL的联网速度比较高，一般商用的可以达到512Kbps，而目前速度比较快的CDMA1x无线联网方式只能达到150kbps的传输速率，这对于一般的监控信息是够用了，但对于传输图像监控信息来说就显得带宽不足，目前图像压缩的技术发展得已比较成熟，但要传输比较流畅的图像数据一般情况下需要300－400Kbps的带宽，因此目前情况下使用ADSL比使用无线更合适。无论是使用ADSL或无线联网，都使用的是公用网络，考虑到安全性应该使用VPN来实际构成网络。1.2.3VPN虚拟专网配电网变电站监控时传输的数据，如果仅仅遥信遥测的时候对安全性要求并不太高，但如果包含控制信息，则要求安全性很高，如果连接到公众网上但没有相应的安全措施，则会对电力的安全生产带来巨大的隐患。因此在使用ADSL或无线联网时一定要采用虚拟专网VPN的方式将各个变电站构成专网。虚拟专用网络VPN支持以安全的方式通过公共互联网络远程访问电力企业内部网络资源。如下图示。与使用专线或自己铺光纤构成电力专网不同，虚拟专用网络的变电站用户首先通过ADSL或CDMA1x拨通本地ISP的网络接入服务器(NAS)，然后VPN路由器或软件利用与本地ISP建立的连接，在变电站和配电网监控中心VPN服务器之间创建一个跨越Internet或其它公共互联网络的虚拟专用网络。构成VPN完成以下任务（1）用户验证：VPN能够验证用户身份并严格控制只有授权用户才能访问VPN，能够提供审计功能，显示何人在何时访问了何种信息。（2）地址管理：VPN能够为用户分配专用网络上的地址并确保地址的安全性。（3）数据加密：对通过公共互联网络传递的数据必须经过加密，确保网络其他未授权的用户无法读取该信息。（4）密钥管理：VPN能够生成并更新客户端和服务器的加密密钥。（5）多协议支持：VPN方案支持公共互联网络上普遍使用的基本协议，包括IP，IPX等。以点对点隧道协议（PPTP）或第2层隧道协议（L2TP）为基础的VPN方案既能够满足以上所有的基本要求构成VPN网络后基本可以确保配电网变电站监控网络作为电力企业的内部网络一样来处理，不被外来入侵。组网网络拓扑图如下：1.3GNC-NetManager体系架构广州网控自主开发的GNC-NetManager智能网络监控系统是专门针对分布范围大的配电网变电站及设备进行实时动态的监控系统，能够通过IP网络，对变电站状况：如电源通断情况、设备运行情况，运行环境的如温度、湿度、水浸、烟感等进行采集并远程监测，能够根据汇总数据智能发现各种非正常运行状态，通过声音、电子邮件、小灵通短信、手机短信等多种方式及时告知相关人员；门禁控制系统可以解决钥匙管理的烦琐，方便维护人员的调度维护，提供完整客观的巡检记录。视频监控系统可以通过IP网络远程监控变电站内情况。GNC-NetManager提供事件查询、告警配置和查询、环境参数浏览等变电站环境和电力设备运行状况，自动记录各种故障事件，提供分级分组管理。GNC-NetManager智能网络监控维护系统典型的包含以下几个部分（模块）：(1)供电状况监测系统(2)运行环境监控系统(3)IC卡智能门禁系统(4)视频监控系统由GNC-M系列网络监控机、GNC-ICT系列门禁控制器、各种温湿度、电流、电压变送器，烟感等智能传感器，以及NetManager监控中心软件构成。为了增强系统的功能，用户可根据需要选择配置多媒体语音报警系统等。1.3.1变电站运行状况监控如果不是电力调度的需要而断电，一般都是由线路故障引起的，因此异常停电的监测、设备异常的监测对于快速故障反应有重要意义。对于变电站设备运行异常监测我们提供以下方案：（1）直接接入测量，开关柜中100V，5A的标准输出，低压柜中的各种故障指示也有相应的电压输出，可以通过接入GNC-VM传感器直接获得测量值，这种方式可以监测到输入电压的准确值等。这种方式的优点是可以实现精确监测，缺点是为接入传感器有时需要停电操作。（2）指示灯测量，开关柜等运行状态、故障状态都有指示灯指示，在不能停电的情况下可以通过安装GNC-LM指示灯监测器，监控指示灯状态的变化，从而知道是否发生异常。这种方案可以对现有设备不作改动的情况下实现监控。1.3.2门禁监控系统：门禁监控主要解决一个安全维护的统一管理问题，对于没有集中门禁监控的变电站，目前一般都采用钥匙管理，发生故障的时候，如果维护人员在外面还必须到局里领钥匙才能去维护，增加了故障处理的时间。另外对于例行巡检时，维护人员何时去，谁去，是否按照规定时间去进行了例行检查等等，记录是人工进行的，随意性比较大，没有一个客观管理的手段。GNC-ICT系列非接触IC卡网络门禁系统可以提供有效的解决方案。在监控中心有发卡系统，每个维护人员有一张IC卡（射频卡），每张卡可以进入哪些变电站、什么时候可以进入变电站在中心都可以设置，并且对进出情况可以详细统计管理。可以方便维护而且提供巡检的客观管理。1.3.3环境监控系统变电站的运行环境监控包括以下内容：1)渗漏监测：空调漏水或窗户雨水进入，不能及时处理则可能会发生事故，在变电站通信室空调或其他可能进水处安装漏水感应绳，实现对水源的监控可以避免渗漏造成事故。2)烟感监测：在变电站的管理中消防是非常重要的部分，能及时的发现火警隐患杜绝火灾发生是消防监控的关键。部署烟感传感器实现烟雾探测进行火灾预警。3)温湿度监控：在变电站内安装多个GNC-THM温湿度变送器，实时监测机房温湿度情况。4)安防监控：在重要的场所和重要通道(如变电站机房门口和操控室、四周围墙)安装红外微波双鉴探头或红外入侵探测器，然后连接到GNC-M系列监控机的干节点探头上，采集入侵探头输出的信号，用户可以对所有测点进行布防，配合门禁系统可以自动布防、撤防。布防期间发生的任何报警，系统可以根据用户预先设定的联动方式进行自动化报警处理，同时通知本地管理站的管理人员，还可以通过邮件或手机短信等方式，通知相应变电站管理人员。GNC-NetManager系统中将上述传感器与GNC-M系列网络监控机连接，把采集到的信息通过网络传送到远端的控制中心，当发现异常情况时系统就通过手机短信或E-MAIL等方式通知相应的系统维护人员及时做出处理，最大限度的避免因运行环境而带来的事故发生。1.3.4视频监控系统GNC－Sight视频监控系统采用MPEG4硬件压缩技术，可以在64K-4M的低带宽占用情况下传输高清晰度的实时视频图像，通常情况下250K-400K即可实现30帧/秒的全实时监视。并能由监控中心控制镜头目标跟踪、目标放大缩小，遥控云台在垂直水平范围内旋转搜索目标。使用视频监控系统可以远程监控到变电站内的情况，可以作为在发生报警时候的监控记录、复核。第二章GNC系列网络监控产品2.1GNC-M系列网络监控机GNC－M系列网络监控机是嵌入式的网络监控主机，具有监测、数据传输和智能控制等功能，主要功能如下：l可直接连接通用传感器，如烟感、渗漏、防盗、报警器等开关量传感器。l可通过现场总线连接大量的变送器监测变电站环境和设备的运行情况。l连接Intranet/Internet网络，将所监测到的数据及时传输到中心，部分型号的产品可在网络中断时存储监测数据。l执行控制的功能，例如根据中心的指令切断某连接的设备电源。(1)GNC－MI智能网络监控机GNC-MI是广州网控公司推出的应用TCP/IP网络对机房设备及环境进行实时动态的监控系统的核心设备，为网络的监控管理提供高性价比的解决方案，可以广泛应用于电信、电力系统的机房管理和环境监测中，监控设备的运行状态，及时反映运行环境，提升设备的稳定性和可管理性，也可以应用在各种工业控制中。GNC－MI智能网络监控机同时具有集散式系统(DCS)和现场总线采集系统(FCS)的特点，可以集中采集也可以通过现场总线进行数据采集以保证采集数据的精度。用以太网作为传输通道，支持标准的TCP/IP协议进行数据通信便于构成网络应用系统。GNC-MI具有以下特点：²提供基于RS485的现场总线，支持MODBUS协议接口，与总线上的传感器、变送器通信完成数据采集工作，构成FCS采集控制系统。可以支持在1500米范围内与128个采集或控制的子设备通讯。²通过总线为监测的子设备供电（＋12v），方便安装部署。²提供多路干接点输入，可通过软件配置干接点类型，可以连接烟感、