CN211456805U - 一种基于61850规约的变电站智能辅控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于61850规约的变电站智能辅控系统，包括由上而下的站控层、间隔层、过程层三层结构，站控层设置网关机、智辅服务器和工作站，智辅服务器用于实现工作站与间隔层之间的通信；间隔层设置若干辅助测控装置和若干视频处理单元，过程层设置若干组防盗报警模块、门禁管理模块、环境监控模块、辅助灯光模块、火灾报警模块、SF6监测模块，过程层还设置有若干个视频监控模块。此种系统提高对各设备运行状态的综合判断力，提高变电站的实时监控能力，提高运行维护的效率，大大降低成本，实现整个变电站所有子系统联网集中监控、统一管理、有机配合、信息共享。

Description

一种基于61850规约的变电站智能辅控系统

技术领域

本实用新型属于电力系统自动化技术领域，特别涉及一种基于61850规约的变电站智能辅控系统。

背景技术

智辅系统目前广义上基本包含视频监控子系统、防盗报警子系统、门禁管理子系统、环境监控子系统、辅助灯光子系统、火灾报警子系统、SF6(泄露)监测子系统、在线监测子系统等八大子系统。

目前实际变电站运行中，虽然变电站已有辅助设施系统,但是由于建设时间先后不一，集成厂家各异。现有技术方案存在如下缺陷：

(1)目前各变电站站内的智辅系统存在多子系统、多厂家控制器并存、各类型装置运行可靠性低、子系统间数据共享交互不足、监控信息不完整、重要联动逻辑集中实现、无冗余备份等问题；

(2)变电站运行仍然需要经常进行人工巡视，设备的不稳定导致的运维体验差，运维效率低，极大制约了无人值班变电站的发展进程，全生命周期成本并没有降低，阻碍运行一体化、维护一体化的全面开展。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种基于61850规约的变电站智能辅控系统，将各子系统深度整合到智能辅助综合监控后台进行统一监控，实现一体化、可视化、智能化，深度挖掘各设备数据信息，提高对各设备运行状态的综合判断力，提高变电站的实时监控能力，提高运行维护的效率，大大降低成本，实现整个变电站所有子系统联网集中监控、统一管理、有机配合、信息共享，为无人值班、少人值守的管理模式提供坚强的技术支撑。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种基于61850规约的变电站智能辅控系统，包括由上而下的站控层、间隔层、过程层三层结构，站控层设置网关机、智辅服务器和工作站，其中，网关机用于实现工作站和智能辅助调度系统之间的通信，智辅服务器用于实现工作站与间隔层之间的通信；间隔层设置若干辅助测控装置和若干视频处理单元，过程层设置若干组防盗报警模块、门禁管理模块、环境监控模块、辅助灯光模块、火灾报警模块、SF6监测模块，每一组对应连接一个辅助测控装置，过程层还设置有若干个视频监控模块，分别与间隔层的视频处理单元对应连接。

采用上述方案后，本实用新型基于IEC61850规约的监控后台通信方法和网络复用的工业控制联锁技术，采用间隔层在线监测单元采集所有在线监测信息、一体化辅助测控装置采控所有辅控四遥信息、视频处理单元负责采集视音频信息，实现整个变电站所有子系统联网集中监控、统一管理、有机配合、信息共享。该系统全面集成视频监控、防盗报警、门禁管理、环境监控、辅助灯光、火灾报警、SF6泄露监测、在线监测等各类子系统，实现各子系统之间相互联动、并与变电站保护监控自动化系统跨区联动。

本实用新型具有以下特点：

(1)采用集成规约转换的变电站辅控系统一体化辅助测控装置，不依赖第三方规约转换设备，直接与变电站辅助系统的各子系统通信，满足协调控制的高时效性要求；

(2)采用基于IEC61850规约的工业监控后台通信方法，根据IEC61850建立工业设备对象模型，并以此设备模型与监控后台进行通信，提高了模型的准确性，避免了由于手动建模引起的模型错误，大大简化了建模过程；

(3)采用基于网络的工业控制联锁技术，取消硬接线，复用监控网络以实现系统间联锁，在保证高效和可靠前提下有效降低功能实现成本和系统复杂度；

(4)采用多子系统联动预案技术，通过后台侧和装置侧的双重配置模式，整个系统关键功能的可用性不受单个故障的影响，同时该系统具备实时了解辅助设施现场安全生产情况，实现对辅助设施缺陷处理的精细化管理和辅助设施的状态化检修，能大大提高变电站的实时监控能力，以及生产管理模式、数据的自动存储、问题分析的水平，提高运行维护的效率，大大降低成本。

附图说明

图1是本实用新型的整体网络示意图；

图2是基于IEC61850规约的工业监控后台通信图；

图3是基于网络复用的工业控制联锁技术示意图；

图4是防盗报警联动关系示意图；

图5是门禁管理联动关系示意图；

图6是视频集成联动技术架构图；

图7是环境监控联动关系示意图；

图8是本实用新型的架构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本申请的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本申请的限制。

如图1和图8所示，本实用新型提供一种基于61850规约的变电站智能辅控系统，全站配置综合展示控制工作站一套，与保护监控后台放置在同一个操作台下面，主机放置在操作台下，显示器放在操作台上，通过远传显示器信号、鼠标键盘信号的操作模式。配置网关机1套、智辅服务器1套、视频处理单元1套、交换机1套、辅助测控装置6套，全部柜内二次设备室安装。

网络结构采用单网星型结构，上中下分站控层、间隔层、过程层三层。视频控件模块、操作管理模块可配置在变电站监控网络的节点上，视频服务模块可配置在视频服务器，视频服务器分别与视频网络、变电站监控网络连接。

站控层设备包括一套工作站，间隔层辅助测控装置负责采集所有四遥信息、视频处理单元负责采集视音频信息，过程层设备根据实际情况布点安装，除了火灾报警主机和电子围栏主机外，没有其他主机，只有电子围栏主机布置在围墙内侧。电子围栏主机通过硬接线接入辅助测控装置，火灾报警主机与辅助测控装置通讯，将详细火灾报警点送给辅助测控装置变成遥信点表上送后台。通过正向隔离装置接收到的I区，II区信息可以联动智辅系统各子系统。

过程层设备传感器采集现场各类信息通过硬接线或小部分通讯送给辅助测控装置，摄像头通过网线上送视频和控制信息到视频处理单元，所有的数据处理由智辅服务器完成，信息展示在工作站，通过网关机(防火墙)进行四遥与视频音频信息出站。

如图2所示，根据IEC61850规范建立辅助设备对象模型，并以此设备模型与监控后台进行通信。以电机为例，通过抽象将其主要属性归纳为通信模型，属性包括设备状态(运行、停止、故障、跳闸等)，设备控制指令(启动指令、停止指令)。通过该模型，监控后台可以对其生成对应的模型数据库，相比设备所有信号通过单点上送再手动建模，该方式简化了建模，也提高了模型的准确性，避免了由于手动建模引起的模型错误，大大简化了建模过程。

如图3所示，常规采用硬接线方式来实现此类联锁，如图中“传统硬结线方案”所示。该方案需铺设信号电缆，因此在联锁信号较多、子系统的位置相距较远的情况下该方案成本较高，一方面是电缆成本，另外一方面是施工敷设和维护保养成本。

而采用基于网络复用的通讯联锁技术，取消硬接线，通过复用监控网络，则可在满足联锁所需的快速、可靠要求的前提下，简化设计、施工安装和维护工作量，同时可大幅度降低由此引起的成本和系统复杂度，如图中“GOOSE联锁方案”所示。因此，基于网络复用的工业控制联锁技术非常适合作为装置间实现通讯的方式。

在本实施例中，基于网络复用的工业控制联锁技术，利用GOOSE联锁方案，实现门禁系统和消防系统等各系统相互联锁功能。采用多子系统联动预案技术，重要的联动逻辑除了在后台侧进行配置以外，装置侧混合接入信息可实现装置内联动，跨装置间可实现GOOSE联动，通过后台侧和装置侧的双重配置模式，整个系统关键功能的可用性不受单个故障的影响。采用全集成的一体化智辅监控后台，融合网络技术、计算机技术、通信技术、控制技术和数据处理技术，在统一平台、统一数据接口的模式下，对分散于变电站内的强电子系统和弱电子系统进行分散控制、统一管理，实现对各设备的监测与控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。同时，在计算机软件的支持下，实现信息处理、数据计算、数据分析、逻辑判断、图形识别、自动控制、跨子系统联锁控制等功能。

采用可视化与自定义脚本的配置组态技术，支持全可视化逻辑组态，针对不同对象可以实现多种方案需求，以功能块图的方式提供控制算法组态。图形化的配置在生成目标文件后下载到装置中执行，采用图形可视化的方式实现。

如图4所示，大门口红外对射触发报警时，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，大门口摄像机及可视范围内的摄像机调用预置位至大门处，同时大门口附近射灯打开。电子围栏报警触发报警时，周界视频调用对应触发防区的预置位，同时防区对应的射灯打开。门厅、室内等地区红外双键触发报警时，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，视频调用对应预置位，监视报警对应的出入口。报警主机撤布防时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，同时摄像头调用预置位至撤布防指示灯的位置。

如图5所示，动大门长时间未关，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，大门口摄像机及可视范围内的摄像机调用预置位至大门处，同时大门口附近射灯打开。门禁刷卡或者按钮动作时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，同时摄像头调用预置位至控制门的位置。电动大门门外刷卡时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，联动防盗报警主机撤防，摄像头调用预置位至控制门的位置，同时门禁枪机抓图上传客户端。电动大门门内刷卡时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，联动防盗报警主机布防，摄像头调用预置位至控制门的位置，同时门禁枪机抓图上传客户端。主控楼门、主控室门门外刷卡时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，摄像头调用预置位至控制门的位置，门禁枪机抓图上传客户端。钥匙箱刷卡时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，摄像头调用预置位至控制门的位置，联动主控室摄像机抓图上传客户端。

如图6所示，包括视频控件模块、操作管理模块、视频服务模块，视频控件模块、操作管理模块可配置在变电站监控网络的节点上，视频服务模块可配在视频服务器，视频服务器分别与视频网络、变电站监控网络连接。

采用基于视频服务的视频集成联动技术，通过视频服务模块根据视频设备的类型来自适应不同视频设备厂家的控制命令和视频编解码方式，并将实时视频信息以视频控件方式嵌入至变电站监控系统画面中，当进行人工操作时，包括五防操作票执行、顺序控制、遥控、修改定值，视频控件会根据当前操作的内容，通过视频服务模块将视频空间自动切换至相对应的图像并控制对应摄像头至预置位。

如图7所示，可实现环境监控联动：

控制空调打开或关闭时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，同时摄像头调用预置位至控制空调的位置。

控制风机打开或关闭时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，同时摄像头调用预置位至控制风机的位置。

控制水泵打开或关闭时，客户端弹出动作告知信息及对应视频窗口，同时摄像头调用预置位至控制水泵的位置。

电缆层水浸(YX)触发报警时，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，电缆层视频调用预置位至水浸设备区域，同时打开电缆层灯光(YK)

温度高于设定值后，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，触发空调制冷功能开启，视频调用预置位至开启的空调位置。

湿度高于设定值后，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，触发空调制冷功能开启，视频调用预置位至开启的空调位置。

SF6值高于设定值后，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，触发风机开启，视频调用预置位至开启的风机位置。

水位值高于设定值后，客户端弹出报警信息及对应视频窗口，触发打开水泵进行排水，视频调用预置位至开启的水泵位置。

综上，本实用新型全面集成视频监控、防盗报警、门禁管理、环境监控、辅助灯光、火灾报警、SF6泄露监测等各类子系统，能够实现智能巡检、各子系统之间相互联动、并可与变电站保护监控自动化系统GOOSE联动、与在线监测联动、与故障监测联动，能通过综合数据网与站外集控中心进行全数据通讯。

所述辅助测控装置能够接入常规的开入开出，同时集成规约转换等功能；支持IEC61850规约，与智能化变电站自动化监控系统无缝对接，实现二次一体化，构建变电站的全集成方案；支持全面接入：安防、门禁、环境(通风、空调、电加热)、灯光、消防、SF6等各种子系统；并具有丰富的功能块库，提供逻辑、时间、算术、控制、辅助等功能块，支持自定义新功能块。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种基于61850规约的变电站智能辅控系统，其特征在于：包括由上而下的站控层、间隔层、过程层三层结构，站控层设置网关机、智辅服务器和工作站，其中，网关机用于实现工作站和智能辅助调度系统之间的通信，智辅服务器用于实现工作站与间隔层之间的通信；间隔层设置若干辅助测控装置和若干视频处理单元，过程层设置若干组防盗报警模块、门禁管理模块、环境监控模块、辅助灯光模块、火灾报警模块、SF6监测模块，每一组对应连接一个辅助测控装置，过程层还设置有若干个视频监控模块，分别与间隔层的视频处理单元对应连接。

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