CN106647565A - 一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统及方法，该系统包括主站系统和变电站系统，主站系统包括前置子系统、视频监控系统及消安防监控子系统；变电站系统分为三层：过程层、间隔层和站控层。通过本发明的技术方案解决了500kV无人值班变电站改革碰到的问题，解决了隐患，保障了大运行改革安全、高效、顺利的推进；结合电网的可视化监控和调度，实现视频联动与自动推送，提高了应急处置效率。
Description
技术领域
本发明属于消防系统，具体涉及一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统及方法。
背景技术
中国的电网正处在西电东送、南北互供、全国联网和电力市场化的特殊历史时期，电网建设、电力设备生产运营、设备技术改造等各项工作急剧增加。
按照国网“三集五大”的改革要求，开展大运行体系建设，很多地方的500kV电网变电站电气主设备已实现省调控中心远方监视。随着监控权移交后，500kV变电站已建设为无人值班变电站，这是电网调度自动化深入发展的必然趋势。而传统的变电站安消防系统已无法满足无人值班站的要求，实现变电站安防、消防系统的智能化和远方监控以及管控与应急处理响应已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统及方法，用于解决无人值班站改革后，站内无人值守的特点，安防消防的管控与应急产生了的问题。
为实现上述目的，本发明采用技术方案：一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统，其特征在于：包括主站系统和变电站系统，主站系统包括前置子系统、视频监控系统及消安防监控子系统；变电站系统分为三层：过程层、间隔层和站控层；过程层的各个安消防主机采用各自的通讯板卡，获取各类原始数据，经处理后得到安消防的特征数据再将将特征数据传到间隔层的消安防IED/CMU；各消安防IED/CMU得到安消防的特征数据后将数据汇总到站端监测单元CAC/SMU；监测数据就地存贮，网络或者光纤将数据发送到站端监测单元；在网络失效的情况下，IED/CMU仍能独立完成设备的就地监控功能；站端监测单元CAC/SMU将接收到的安消防监测数据分析、处理、存盘、展示，同时将加工后的数据将监测数据发送到主站系统的前置子系统；主站系统的前置子系统在接收到监测数据后，通过企业信息总线，将数据转发到数据处理模块，经数据处理模块再次加工处理后存入到数据库中；主站客户端接收变电站的安消防的实时状态信号，并将当前状态实时展示给前端用户；用户通过主站安消防子系统了解所有接入消安防变电站的消安防运行情况；视频监控系统对主站系统进行实时监控。
在本发明一实施例中，所述各个安消防主机采用RS485或RS232通信规约，将特征数据传到间隔层的消安防IED/CMU；所述站端监测单元CAC/SMU将加工后的数据采用IEC103规约发送到主站系统的前置子系统。
在本发明一实施例中，所述站端监测单元CAC/SMU包括：WEB模块，其实现在线监测数据的展示、CAC/SMU运行工况的展示、系统运行日志、通信报文及数据库管理功能；实现各一次设备台帐、监测装置台帐、通信链路、各配置定值等管理，实现可视化的维护调试工作；工程组态管理模块；所述工程组态管理模块支持离线工程配置；对变电设备和在线监测装置的台帐配置管理、模型文件的导入和配置管理、通信链路的配置管理、系统相关的参数配置管理、工程备份、恢复及数据库初始化；系统工况采集模块；进程监护模块；及通信模块。
在本发明一实施例中，当一个地区局的变电站数量大于N时， N由监管人员设置；地区主站采取分组的模式使得主站系统达到负载均衡；前置子系统的服务器采用一组有两台服务器，其中一台主机一台备机的热备用方式，当工作组中的主安消防前置服务器发生故障时，备安消防前置服务器将在30s内接替出现故障的服务器的工作，维持系统的稳定运行。
一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：将安消防IED设备接入CAC/SMU主机及通讯板卡；消防主机负责将各个消防报警点的通过硬接点的方式接入至主机，在消防报警点发出报警时将信号发送给通讯板卡；消防IED设备负责通过串口接收消防通讯板卡发送出来的数据，并将此数据进行解析成所能识别的设备代码，最终通过规约将设备状态数据发送至CAC/SMU主机；步骤S2：站端监测单元CAC/SMU部署在变电站内，以标准方式对站内各类综合监测单元或状态监测装置进行状态监测信息获取及控制；所述站端监测单元CAC/SMU具有动态识别状态监测装置，获取其所采集的状态监测数据，监测其心跳及其他工作状态信息；通过远程配置实现各类型装置的数据采集；站端监测单元CAC/SMU接收前端监测IED上传的监测数据，用户不仅能够通过人机界面查看被监测设备的监测数据和状态，还能查看各个IED或CMU的通信状态及CAC/SMU的运行工况；步骤S3：前置子系统要利用综合数据网，通过网络IEC103协议从站端监测单元CAC/SMU中取得各类变电设备的安消防数据，并作初步的生数据加工，同时将加工后的数据存盘，以方便实时查看；前置子系统的采集模块同时支持主站与各IED装置控制指令与数据的转发。
在本发明一实施例中，所述前置子系统在主备状态时都保持正常的数据接收，对于处于备机状态下的前置模块，数据只做接收而不做处理，当通道发生主备切换时，备用通道上升为值班通道后，及时提醒用户发生主备切换，对于遥测信息从则不会产生数据跳变；前置子系统具备完整的监视诊断功能，监视诊断远方主、备通道、站端监测单元的运行状态，并实现各种状态的分类统计。
在本发明一实施例中，所述前置子系统的前置监视配置工具监视前置所有主备通道，站端监测单元运行状态，并提供所有通道厂站运行率，中断次数，误码率及其特征各种状态的小时、日、月、年分类统计；前置子系统飞通信模块具备通道测试功能，通过人机界面实现通道状态测试。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：解决了500kV无人值班变电站改革碰到的问题，解决了隐患，保障了大运行改革安全、高效、顺利的推进；结合电网的可视化监控和调度，实现视频联动与自动推送，提高了应急处置效率。
附图说明
图1为本发明的主要原理框图。
图2为本发明的前置子系统的设备分配示意图。
具体实施例
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。
一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统，其特征在于：包括主站系统和变电站系统，主站系统包括前置子系统、视频监控系统及消安防监控子系统；变电站系统分为三层：过程层、间隔层和站控层；过程层的各个安消防主机采用各自的通讯板卡，获取各类原始数据，经处理后得到安消防的特征数据再将将特征数据传到间隔层的消安防IED/CMU；各消安防IED/CMU得到安消防的特征数据后将数据汇总到站端监测单元CAC/SMU；监测数据就地存贮，网络或者光纤将数据发送到站端监测单元；在网络失效的情况下，IED/CMU仍能独立完成设备的就地监控功能；站端监测单元CAC/SMU将接收到的安消防监测数据分析、处理、存盘、展示，同时将加工后的数据将监测数据发送到主站系统的前置子系统；主站系统的前置子系统在接收到监测数据后，通过企业信息总线，将数据转发到数据处理模块，经数据处理模块再次加工处理后存入到数据库中；主站客户端接收变电站的安消防的实时状态信号，并将当前状态实时展示给前端用户；用户通过主站安消防子系统了解所有接入消安防变电站的消安防运行情况；视频监控系统对主站系统进行实时监控。本发明的主要结构示意图参见图1。
在本发明一实施例中，所述各个安消防主机采用RS485或RS232通信规约，将特征数据传到间隔层的消安防IED/CMU；所述站端监测单元CAC/SMU将加工后的数据采用IEC103规约发送到主站系统的前置子系统。
在本发明一实施例中，所述站端监测单元CAC/SMU包括：WEB模块，其实现在线监测数据的展示、CAC/SMU运行工况的展示、系统运行日志、通信报文及数据库管理功能；实现各一次设备台帐、监测装置台帐、通信链路、各配置定值等管理，实现可视化的维护调试工作；工程组态管理模块；所述工程组态管理模块支持离线工程配置；对变电设备和在线监测装置的台帐配置管理、模型文件的导入和配置管理、通信链路的配置管理、系统相关的参数配置管理、工程备份、恢复及数据库初始化；系统工况采集模块；进程监护模块；及通信模块。
在本发明一实施例中，当一个地区局的变电站数量大于N时， N由监管人员设置；地区主站采取分组的模式使得主站系统达到负载均衡；前置子系统的服务器采用一组有两台服务器，其中一台主机一台备机的热备用方式，当工作组中的主安消防前置服务器发生故障时，备安消防前置服务器将在30s内接替出现故障的服务器的工作，维持系统的稳定运行。结构示意图参见图2。
一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统的方法，其包括以下步骤：步骤S1：将安消防IED设备接入CAC/SMU主机及通讯板卡；消防主机负责将各个消防报警点的通过硬接点的方式接入至主机，在消防报警点发出报警时将信号发送给通讯板卡；消防IED设备负责通过串口接收消防通讯板卡发送出来的数据，并将此数据进行解析成所能识别的设备代码，最终通过规约将设备状态数据发送至CAC/SMU主机；步骤S2：站端监测单元CAC/SMU部署在变电站内，以标准方式对站内各类综合监测单元或状态监测装置进行状态监测信息获取及控制；所述站端监测单元CAC/SMU具有动态识别状态监测装置，获取其所采集的状态监测数据，监测其心跳及其他工作状态信息；通过远程配置实现各类型装置的数据采集；站端监测单元CAC/SMU接收前端监测IED上传的监测数据，用户不仅能够通过人机界面查看被监测设备的监测数据和状态，还能查看各个IED或CMU的通信状态及CAC/SMU的运行工况；步骤S3：前置子系统要利用综合数据网，通过网络IEC103协议从站端监测单元CAC/SMU中取得各类变电设备的安消防数据，并作初步的生数据加工，同时将加工后的数据存盘，以方便实时查看；前置子系统的采集模块同时支持主站与各IED装置控制指令与数据的转发。
在本发明一实施例中，所述前置子系统在主备状态时都保持正常的数据接收，对于处于备机状态下的前置模块，数据只做接收而不做处理，当通道发生主备切换时，备用通道上升为值班通道后，及时提醒用户发生主备切换，对于遥测信息从则不会产生数据跳变；前置子系统具备完整的监视诊断功能，监视诊断远方主、备通道、站端监测单元的运行状态，并实现各种状态的分类统计。
在本发明一实施例中，所述前置子系统的前置监视配置工具监视前置所有主备通道，站端监测单元运行状态，并提供所有通道厂站运行率，中断次数，误码率及其特征各种状态的小时、日、月、年分类统计；前置子系统飞通信模块具备通道测试功能，通过人机界面实现通道状态测试。
安消防节点信号的获取与解析：由于安消防点位的信号量巨大并且杂乱无章，如何从安消防主机中获取有效的特征信号量，一直是一个难题。本发明通过在安消防主机中添加通信规约转换板卡监测装置来获取有效信号量，滤除无用干扰信号的目的，并在就地端IED实现安消防信号量的IEC61850的数据转换。
安消防信号的IEC61850建模与报警确认机制：将安消防信号进行IEC61850建模将使得每一个安消防信号有迹可寻：对安消防信号报警建立一套完整的确认机制，遵循谁确认谁负责的原则，对每一笔的安消防报警都进行确认，实现对变电站安消防信号的可靠监控。
在本发明一具体实施例中，状态接入站端监测单元CAC/SMU（ConditionAcquisition Controller ），站端监测单元CAC/SMU部署在变电站内，能以标准方式对站内各类综合监测单元或状态监测装置进行状态监测信息获取及控制的一种装置。其具备有以下功能及特点：
动态识别状态监测装置，获取其所采集的状态监测数据，监测其心跳等工作状态信息；
支持通过远程配置实现各类型装置的数据采集；
站端CAC/SMU采用IEC61850方式接收前端监测IED上传的监测数据，用户不仅能够通过人机界面查看被监测设备的监测数据和状态，还可以查看各个IED或CMU的通信状态及CAC/SMU的运行工况
CAC/SMU与CMD、CMA之间支持IEC61850通讯，也支持其他通讯方式，如103，104，MODBUS等
支持通过数据的补采和重采等手段，最大限度保证采集数据的完整性、连续性、可靠性；
数据采集支持人工召唤和定时自动召唤两种方式；
CAC/SMU采用无风扇等转动设备设计，配备有自恢复功能，具有硬件狗和软件狗等保证措施
支持同时接入的状态监测装置的数目大于128台；
支持接入非标准的综合监测单元及在线监测装置；
对采集的状态监测数据依据时间序列进行本地存储，存储容量可以根据要求扩展；
根据需要可以进行在线监测数据过滤加工处理。
消防监测单元（IED/CMU）
支持IEC61850通信；
支持CAC/SMU下行控制命令。支持16个CAC/SMU客户端通信；
不支持硬接点与消安防主机通讯；
支持规约扩展能力，每个串口可独立配置规约；
支持实时采集监测数据，数据最快刷新频率10s；
可实时反映各类IED/CMU的通讯工况、运行工况、通讯接口状态和监测装置硬件状态等功能，也可通过时间回溯查看历史工况。
最多支持256个消防点信息接入：
消防接入主机及通讯板卡；
消防接入主机支持通讯板卡的规约转换；
消防接入主机支持模拟报警；
消防接入主机支持报警信息的屏幕显示；
消防接入主机支持对故障报警设备的隔离；
消防接入主机支持新的消防报警设备点的接入；
消防接入主机支持声音报警；
消防接入主机支持对误报的简单过滤；
通讯板卡支持RS232的通讯方式
通讯板卡波特率≥4800；
通讯板卡接收报警至发出报警数据时间间隔 <0.3秒；
通讯板卡支持对数据的CRC校验；
通讯板卡采用8个数据位1个停止位的通讯方式；
通讯板卡支持一问一答的通讯方式。
安防监测单元（IED/CMU）
支持IEC61850通信；
支持CAC/SMU下行控制命令。支持16个CAC/SMU客户端通信；
不支持硬接点与消安防主机通讯；
支持规约扩展能力，每个串口可独立配置规约；
支持实时采集监测数据，数据最快刷新频率10s；
可实时反映各类IED/CMU的通讯工况、运行工况、通讯接口状态和监测装置硬件状态等功能，也可通过时间回溯查看历史工况。
最多支持256个安防点信息接入：
安防接入主机及通讯板卡
安防接入主机支持通讯板卡的规约转换；
安防接入主机支持键盘操作；
安防接入主机支持布防、撤防操作；
安防接入主机支持模拟报警；
安防接入主机支持报警信息的屏幕显示；
安防接入主机支持对故障报警设备的隔离；
安防接入主机支持新的安防报警设备点的接入；
安防接入主机支持声音报警；
安防接入主机支持对误报的简单过滤；
通讯板卡支持RS232的通讯方式
通讯板卡波特率≥4800；
通讯板卡接收报警至发出报警数据时间间隔 <0.3秒；
通讯板卡支持对数据的CRC校验；
通讯板卡采用8个数据位1个停止位的通讯方式；
通讯板卡支持一问一答的通讯方式。
地区主站功能：
前置子系统：
前置通信模块通讯上支持103规约，除了支持原有的104规约通讯外，前置模块在此基础上对103规约通讯进行了扩展。
前置通信模块要利用综合数据网，通过网络IEC103协议从站端监测单元（CAC/SMU）中取得各类变电设备的安消防数据，并作初步的生数据加工，同时将加工后的数据存盘，以方便实时查看。采集模块同时支持主站与各IED装置控制指令与数据的转发。使得用户足不出户就可以远程控制装置的效果。
前置通信模块最多支持256个变电站CAC的接入，负责接入本地区供电局所辖变电站消安防数据，当变电站数量超过256个时，主站系统将采用分组接入的方式来使得主站达到负载均衡的效果。
前置通信模块具备按应用分布式和按节点分布式运行能力，前置通信系统采用应用分组集群并行方式运行，具备单组和单机接管能力，同时具备采集在线监测综合处理单元等终端的通信能力。
前置通信模块具备采用网络方式与站端监测单元CAC通信的能力，包括接收站端监测单元发送的各类监测数据与文件数据。
前置通信模块能同时接受一个变电站主备两套站端监测单元的接入。
前置通信模块支持下发主站侧对站端监测单元CAC及现场监测的各类设置命令，如：安防的布防和撤防。
前置通信模块支持单通道或一主多备通道方式收发同一变电站信息。
前置通信模块支持对站端监测单元CAC进行SNTP对时功能。
前置通信模块支持对站端监测单元CAC进行某个时间内的历史数据召唤功能。
前置通信模块支持对站端监测单元CAC的磁盘目录的读取功能并能对目录中选中的某个或某些文件进行指定的召唤。
前置通信模块在主备状态时都保持正常的数据接收，对于处于备机状态下的前置模块，数据只做接收而不做处理，当通道发生主备切换时，备用通道上升为值班通道后，系统能及时的提醒用户发生主备切换。对于遥测等信息从则不会产生数据跳变。通过前置后台两方面配合处理，保证了通道主备切换是无缝切换。
前置通信模块具备完整的监视诊断功能，可监视诊断远方主、备通道、站端监测单元的运行状态，并实现各种状态的分类统计；采用前置监视配置工具监视前置所有主备通道，站端监测单元运行状态，并提供所有通道厂站运行率，中断次数，误码率等各种状态的小时，日，月，年分类统计。
前置通信模块具备通道测试功能，通过人机界面实现通道状态测试。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种应用于500kV变电站的安消防远方监控系统，其特征在于：包括主站系统和变电站系统，主站系统包括前置子系统、视频监控系统及消安防监控子系统；变电站系统分为三层：过程层、间隔层和站控层；
过程层的各个安消防主机采用各自的通讯板卡，获取各类原始数据，经处理后得到安消防的特征数据再将特征数据传到间隔层的消安防IED/CMU；
各消安防IED/CMU得到安消防的特征数据后将数据汇总到站端监测单元CAC/SMU；监测数据就地存贮，网络或者光纤将数据发送到站端监测单元；在网络失效的情况下，IED/CMU仍能独立完成设备的就地监控功能；
站端监测单元CAC/SMU将接收到的安消防监测数据分析、处理、存盘、展示，同时将加工后的数据将监测数据发送到主站系统的前置子系统；
主站系统的前置子系统在接收到监测数据后，通过企业信息总线，将数据转发到数据处理模块，经数据处理模块再次加工处理后存入到数据库中；
主站客户端接收变电站的安消防的实时状态信号，并将当前状态实时展示给前端用户；用户通过主站安消防子系统了解所有接入变电站的安消防系统运行情况；
视频监控系统对主站系统进行实时监控。
2.根据权利要求1所述的应用于500kV变电站的安消防远方监控系统，其特征在于：所述各个安消防主机采用RS485或RS232通信规约，将特征数据传到间隔层的消安防IED/CMU；所述
站端监测单元CAC/SMU将加工后的数据采用IEC103规约发送到主站系统的前置子系统。
3.根据权利要求1所述的应用于500kV变电站的安消防远方监控系统，其特征在于：所述站端监测单元CAC/SMU包括：
WEB模块，其实现在线监测数据的展示、CAC/SMU运行工况的展示、系统运行日志、通信报文及数据库管理功能；实现各一次设备台帐、监测装置台帐、通信链路、各配置定值等管理，实现可视化的维护调试工作；
工程组态管理模块；所述工程组态管理模块支持离线工程配置；对变电设备和在线监测装置的台帐配置管理、模型文件的导入和配置管理、通信链路的配置管理、系统相关的参数配置管理、工程备份、恢复及数据库初始化；
系统工况采集模块；
进程监护模块；
及通信模块。
4.根据权利要求1所述的应用于500kV变电站的安消防远方监控系统，其特征在于：当一个地区局的变电站数量大于N时，地区主站采取分组的模式使得主站系统达到负载均衡；前置子系统的服务器采用一组有两台服务器，其中一台主机一台备机的热备用方式，当工作组中的主安消防前置服务器发生故障时，备安消防前置服务器将在30s内接替出现故障的服务器的工作，维持系统的稳定运行；N由监管人员设置。
5.一种基于权利要求1所述的应用于500kV变电站的安消防远方监控系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将安消防IED设备接入CAC/SMU主机及通讯板卡；消防主机负责将各个消防报警点的通过硬接点的方式接入至主机，在消防报警点发出报警时将信号发送给通讯板卡；消防IED设备负责通过串口接收消防通讯板卡发送出来的数据，并将此数据进行解析成所能识别的设备代码，最终通过符合智能变电站要求的标准规约IEC61850将设备状态数据发送至CAC/SMU主机；
步骤S2：站端监测单元CAC/SMU部署在变电站内，以标准方式对站内各类综合监测单元或状态监测装置进行状态监测信息获取及控制；所述站端监测单元CAC/SMU具有动态识别状态监测装置，获取其所采集的状态监测数据，监测其心跳及其他工作状态信息；通过远程配置实现各类型装置的数据采集；站端监测单元CAC/SMU接收前端监测IED上传的监测数据，用户不仅能够通过人机界面查看被监测设备的监测数据和状态，还能查看各个IED或CMU的通信状态及CAC/SMU的运行工况；
步骤S3：前置子系统要利用综合数据网，通过网络协议从站端监测单元CAC/SMU中取得各类变电设备的安消防数据，并作初步的生数据加工，同时将加工后的数据存盘，以方便实时查看；前置子系统的采集模块同时支持主站与各IED装置控制指令与数据的转发。
6.根据权利要求5所述的应用于500kV变电站的安消防远方监控方法，其特征在于：所述前置子系统在主备状态时都保持正常的数据接收，对于处于备机状态下的前置模块，数据只做接收而不做处理，当通道发生主备切换时，备用通道上升为值班通道后，及时提醒用户发生主备切换，对于遥测信息从则不会产生数据跳变；前置子系统具备完整的监视诊断功能，监视诊断远方主、备通道、站端监测单元的运行状态，并实现各种状态的分类统计。
7.根据权利要求6所述的应用于500kV变电站的安消防远方监控方法，其特征在于：所述前置子系统的前置监视配置工具监视前置所有主备通道，站端监测单元运行状态，并提供所有通道厂站运行率，中断次数，误码率及其特征各种状态的小时、日、月、年分类统计；前置子系统飞通信模块具备通道测试功能，通过人机界面实现通道状态测试。
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