变电站网络安全监测篇（1）

中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)18-4477-04

Mine Production Safety Monitoring System Design

ZHANG Kun

(Huai Kuang Modern Logistics Limited Liability Company, Huainan 232082, China)

Abstract: Mine safety monitoring system is mine production safety signs and strong guarantee safety monitoring system, improve the technical level, the mine safety production, a coal miner's life safety has important significance.

Key words: ethernet; monitoring; interface

1 系统概述

矿井安全监测监控系统是矿井安全生产的标志和有力的保障，提高安全监测监控系统的技术水平，对矿井的安全生产、煤矿工人的生命安全有着重要的意义。

张集煤矿矿井安全监测监控系统，是引进美国HONEYWELL公司产品。该系统采用实时的网络化结构，具备完善的安全监测、生产监控、管理功能，对全矿井上、下环境参数及全矿各主要生产环节的生产过程，进行实时数据采集、传输、处理、显示、打印、对井下煤流运输系统进行集中监控，确保人员及设备的安全。

束管监测系统是引进澳大利亚MAIHAK 公司产品，能够连续监测CH4、CO、CO2、O2四种气体。系统作为矿井安全监测监控系统的子系统，达到数据共享的目的。系统真正实现24小时在线监测，并自动记录各路束管气体的数据分析结果，利用数据库进行气体爆炸性分析，预测气体含量的变化趋势。

对地下煤矿气体的分析是通过一些被选用的分布在矿里的抽样点（监控“位置”）来完成的。泵从抽样位置抽取的气体通过一个减湿器到气体分析装置。

气体分析是以持续循环的方式按顺序监控每个监控点完成的。每个监控点每小时被分析一次。PLC控制监控顺序。

每个抽样点被分析的时段是可调整的（停留时间）。在每个停留时间满期时，快速获取分析数值并临时储存在PLC中。这些数值数值被IFIX服务器历史数据库周期性扫描作为长期存储和分析。

HIMASS系统工具通过气体分析仪自动采集气体浓度数据，通过提供气体浓度报警，发展趋势，和图标工具实现煤矿安全评估，从而使得矿井的防灾抗灾能力显著增强。

监控地下煤矿气体是一项旨在减少爆炸和减少火灾危险的重要的且安全的过程。在矿井空气中存在各种气体，不同浓度的上述气体能产生潜在的爆炸。例如工具：考沃德三角形、Ellicott图表、格雷厄姆比率都是实时展现气体分析区域爆炸状态的绘图指示工具。

一个固定地点变的具有潜在爆炸性通常是一个相对缓慢的过程，大约需要几天，几周甚至几个月的时间。然而，早期在一个煤矿中探测潜在爆炸区域包括以下内容：

早期有效措施用来防爆；

在职员周围潜在危险区域排成等级；

在严重区域早些排出等级/变布位置。

2 系统设计方案

2.1 现状

张集煤矿井下环境监测及生产监控系统为引进美国霍尼韦尔公司产品,该系统采用实时的网络化结构,地面网络采用以太网,井下网络采用先进的、本安的数据高速公路(DH+)网络，由网关(Controllogix)紧密地集成为一体。

地面以太网：由2台厂景系统服务器(piii 550,Plantscape r300,5000点数据库,Rslogix 500 3.01)、5台工作站、2台交换机、6个集线器和网关以及用于连接设备的光纤和铜缆组成。服务器、交换机等网络设备采用双环冗余结构连接。5台工作站按照使用权限，分别安装于矿调度室、通风工区、机电科。各工作站可从服务器管理的实时数据库中获取报警、报表、历史记录等数据信息。

井下数据高速公路（DH+）：主要由以罗克韦尔公司的可编程控制器SLC500系列为核心的分站、连接光纤、铜缆和各种传感器组成。主干线缆采用光纤，传输速率为57.6Kb/s。分站具有数据处理、逻辑判断、控制功能，并配有彩显和键盘人机接口。系统可以通过网络作远程编程及程序下载。目前系统总的数据量大约为1000点左右。

HIMASS系统使用一直比较稳定可靠，这说明Rockwell系统本身是安全可靠的，为了满足整体网络的需要，通过IFIX组态软件，把Maihak系统的DH+485接口接入整体网络，实现远程监测。为此，我们把HIMASS系统改造成IFIX Maihak系统。

随着煤矿的开采，原设计中有些临时分站已撤除。系统中目前实际使用14个分站，其中井下使用11个分站，地面3个分站。

通过ControlLogix构成4条DH+分支网络，这4条DH+分支网络有3条下井，连接井下11个分站，构成井下东、西、北三个方向的监测监控网络。 如1所示。

地面分站由另一条DH+网络连接，分别接束管系统、压风机系统和提风机房分站。

目前Rockwell的系统主要用于监测，基本未用于控制。

目前系统本身工作稳定，这为矿井综合自动化打下了良好的基础。但外系统接入数据很少。由于通信协议等方面的原因，井下的11个分站接入的监测监控数据也较少，或未接入成功。

另外，网络设计时采用了DH+为监测监控的主干网络，这在当时是先进的网络结构。随着技术的发展，Rockwell公司又推出了更为先进的三层结构网络系统，分别为：工业以太网、ControlNet和DeviceNet。三层网络结构更适用于综合自动化系统，尤其是将来的管控一体化的信息化模式。

鉴于网络使用现状和新技术的发展，以及煤矿对综合自动化提出的新的要求，需对网络进行升级改造。

2.2 环境监测及生产监测系统改造方案

井下环境监测及生产监控系统采用就近接入的原则，井下11个分站就近接入变电所或泵房、变电所的分站中。井下的ControlLogix控制分站与SLC监测分站使用的是同一厂家的产品，可以直接通过DH+网与控制分站连接，把采集的信号传输到ControlLogix控制分站中。具体连接如下：

中央变电所、泵房分站：

FZ01 井下中央变电所

FZ09井底车场安维中心值班室

FZ17井底车场绞轮车值班室

东部采区变电所分站：

FZ13 东部采区变电所

-665变电所、泵房分站：

FZ026301胶顺机头

FZ04(-665)变电所

西部采区变电所分站：

FZ05西部采区变电所

FZ08西辅底

西部胶带控制分站：

FZ10西胶机头配电硐室

四采变电所、北部泵房分站：

FZ18四采区泵房变电所

变电站网络安全监测篇（2）

第一，建立健全集中统一的安全播出监管工作机制。集中统一安全播出监管，就是有线统一监管、无线及卫星统一监管、全区统一监测监管。

一是有线的安全播出，由广西广电网络公司统一负责，统一管理制度和工作要求，彻底改变过去由于网络分散而难以统一管理的状况。

二是对广西广播电视技术中心直属无线台站、卫星地球站和西新工程、村村通发射台站统一由广西广播电视技术中心统一管理。

三是建立全区广播电视播出监测监控网络，对全区所有县级以上广播电视台、无线、有线、卫星及新媒体平台播出进行监测监控，由广西广播电视监测中心统一负责监测监控和调度指挥。

实行安全播出集中统一管理后，明确了安全播出的责任主体、监控业务主体和行政监管主体，按照“谁播谁负责”的原则和“全区统一监测监管”的要求，各负其责，真正把任务和责任层层落实到各单位和各发射、传输、播出环节。

第二，通过技术创新提高安全播出管理水平。广西广电局充分利用五级贯通的广电网络资源，以联网监控技术手段，建立有线、无线及卫星、技术监测监控三张全区统一的安全播出管理网络。

一是有线网络实现全程全网监控。广电网络公司对全网进行统一技术标准，统一网络规划、设计、改造和设备更新，统一安全播出管理，特别是乡镇、村网络纳入县分公司管理后，取消乡镇、村网络小前端，过去播出质量低劣、安全播出事故时有发生的状况得到了根本性的改变。

二是无线台站实现远程智能化统一管理。在各台站与有线网联网的基础上，我们自主研发了广西全省（区）广播电视无线发射台站运行支撑管理系统。实施远程智能化监控的无线台站，可以实现故障自动报警、备份自动播出，所有台站播出的监控工作都集中在首府南宁的传播枢纽成实现，实现了无线台站“无人值班，有人留守”的管理。目前，技术中心在没有增加人员的情况下，除了管理43座直属无线台站和卫星地球站，还管理125座西新工程、村村通台站。过去村村通台站由于点多面广，而且当地县广电局维护能力不足，导致停播率高居不下，现在管理分散的问题得以解决，维护水平和质量有了较大改观，停播率大幅下降。

三是全区统一监测监控。监测中心建立了自治区、市、县三级贯通的安全播出监测指挥调度系统，利用有线网对全区所有县级以上广播电视台、网络公司及各分公司前端、各无线台站及卫星地球站、各新媒体播出平台等发射、传输、播出、转播的节目进行监测。系统能自动、实时地将广播电视异态监测信息发送给播出单位，对及时处理、减少停播劣播事故发挥了重要作用，有效降低了停播率，实现了从结果管理到过程管理的转变，实现了对全区的广播电视安全播出监测监控、调度指挥、预警。全省有线数字电视前端还与总局监管平台相联，纳入了全国有线网络统一监管、监测体系。广西广电局按照全媒体、全业务监管的要求，还建立了广播电视监听监看平台、广告监管平台、互联网视听节目监管平台和广播影视网络信息综合平台，正在抓紧建设IPTV监管平台和手机电视监管平台，把新媒体、新业态纳入安全播出的监管。

经过近几年来的努力，安全播出工作水平有了明显提高。2011年广西所有播出单位监测总停播率下降到22秒/百小时，比2010年68秒降低了46秒。县级及县以下无线发射台站总停播率1分32秒/百小时，实现总局低于3分钟/百小时的要求。2012年上半年全区重要播出单位（自治区两台播控、卫星地球站、有限网络前端）的停播率为0秒/百小时，重要转播单位（区直发射台、广电网络各分公司、各市局属发射台）的停播率为1.4秒/百小时，县级及县级以下无线发射台站总停播率为22秒/百小时，停播率再创新低。广西广播电视卫星地球站连续4年实现0秒停播。

高度重视，认真落实，确保安全播出

确保党的十期间广播电视安全播出，是下半年安全播出工作重中之重。为做好十安全播出工作，广西广电局开展了以下工作。

第一，高度重视，加强对安全播出工作的领导。年初广西广电局就下达2012年度安全播出任务指标，并将十安全播出工作作为主要考核项目与各市广电局和直属播出单位签订责任书，明确职责目标。自治区广电局还专门就十安全播出工作召开4次专题会议进行研究，局领导亲自动员部署，并带队到各单位进行检查。广西广电局要求各单位每半月上报安全播出落实、整改情况，编印十安全播出工作简报，督促各单位按时保质保量完成整改。

变电站网络安全监测篇（3）

2煤矿供电网络安全监控系统软件设计

2.1监控主站系统软件

地面集控中心服务器操作系统选用Windowssever2012简体中文版，主要安装实时监控和历史数据存储等软件，完成矿井供电网络中被控设备实时运行参数的存储、运算等。监控中心主机上安装MCGS监控组态软件和MaTLaB软件。MCGS根据教学矿井的供电系统图和井下电气设备具体安装工作情况做出电网监控系统人机交互界面，在屏幕中可以显示整个矿井电气设备运行信息的监控界面，也可以切换到每个监控子系统，各子系统有分画面，即能全面了解整个教学矿井供电系统中各智能供配电设备的实时运行情况，也能详细查看单个设备的历史运行信息及数据变化趋势，实现各子系统间的信息共享。同时完成现场数据采集与处理，报警和安全机制、动画显示等功能。MaTLaB软件用来计算井下供电网络中各被控设备的电气参数，进行继电保护的整定计算和优化，将整定结果传送至组态软件的数据处理模块。组态软件接收到MaTLaB的数据处理结果以后，并将之与整定的被控设备的运行状态数据进行比较，实时分析设备的工作状态，最后在监控软件界面上进行正常显示或报警。设备运行信息存储软件选用SQLSERVER2012标准版，利用SQL语言可以操作数据库，具有对设备运行信息数据库表的新增、删除、更新、查询等功能。系统软件中历史数据库的制定和数据存储是面向煤矿电气设备的运行参数及环境信息，如电压、电流、温度、工作状态等。传感器测得的设备的运行状态及环境参数通过RS485通信传输给监控分站，分站通过网络接口把测得的信息传输给环形网络到井上集控中心的监控主站，进行数据处理、存储、显示和网络等，监控分站也可以接收地面发送的控制信息对电气设备进行控制，从而实现系统的整体监控功能。

2.2系统软件主要功能

（1）信息的综合功能

集控中心将各子系统的数据信息进行综合处理，将分析后的数据信息在人机交互界面上进行显示，对井下设备进行远距离观察和控制，在服务器中存储以便调用和查询，接入到网络中进行数据共享等。系统中软件要求矿井的供电监控网络化功能满足教学矿井供电信息自动化需求，具有良好的扩展性。

（2）环境监测

在井下安装温度、烟雾、湿度等传感器来监测井下环境信息并故障报警，另外井下还安装有摄像头对工作环境进行视频监视。当接收数据异常超越报警整定值时，系统触发启动智能报警功能进行声光报警。

（3）电源监测

系统对被控电气设备的电网电压、电流、功率等信息实时采集并显示，把测得的数据与预先整定值进行比较，如果有故障系统将启动智能报警功能。

（4）图形画面监控

组态软件的监控界面上直观地显示井下的供配电关系并实时监控智能电气设备的运行信息和数据，当故障发生时，画面相应的位置颜色或状态显示改变，同时产生报警信息。

（5）网络浏览功能

系统可将接收的井下各智能供配电设备的实时运行参数信息接入到矿井网络中，供矿上其他部门工作人员通过网络进行查询和监控。

（6）数据系统分级管理

软件系统为不同工作人员设定不同的访问权限，实现井下供配电设备的安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示等。

变电站网络安全监测篇（4）

随着我国经济建设的不断发展，用电需求也在日益增加，同时对变电站运行安全性可靠性提出更高的要求。我们设计方案采用模块化集成的设计理念，根据电力行业规程，提出一揽子解决问题的方案，不仅仅作为独立的红外热像在线监测系统，而且作为一个信息化建设的组成部分具有与数据库系统的开放性接口，具有很强的可拓展性，可不断实现新技术、新设备扩展，与其它系统有较强兼容性。

1 电气设备过温红外远程在线检测系统概述

红外成像在电力设备的运行状态检测方面，利用电力设备热状态的分布范围，作为诊断电气设备是否具有较好的运行状态的依据。

变电站监测系统是由监测器、监控工作站、网络集线器连接组成，实现对变电站内的电气设备定时或时地进行测温检测，并可实现全天候不间断的保安监视。监测中心通常由监测服务器、数据库、控制台、监视屏、海量数据存储器、打印机、网络集线器等组成，系统的设备配置可根据需求增减。监测中心实现对所属变电站的电气设备和保安进行实时或定时监测。监测服务器用于采集各变电站的监测数据，远程监控变电站工作站，提供监测数据和报告。监测服务器可根据需求采用集群或双工配置。数据库记录所有区域变电站监测数据，以便检索和查询； 海量数据存储器保存历史监测数据； 监控系统控制台对监控中心的运营监测任务进行管理； 监视屏可实时或定时显示所有监测场景。

在线式红外监控系统采用先进的红外技术，通过先进的红外技术对变电站现场各种设备（主变压器、GIS组合电器、高压开关柜、主控室等）表面辐射的红外光像进行非接触、远距离热成像检测，不受电场干扰，完全满足变电站电力设备监控和现场的无人值守。同时为变电站定期巡检、排查异常提供指导依据，大大提高变电站巡检工作时效性，节约成本，是电力系统巡检技术发展趋势。

1.1 操作简单，功能强大

功能强大的分析软件，自动形成报告输出，多种格式可选。

红外热像仪配有带预置位高速云台。通过控制云台可以使红外热像仪扫描整个变电站厂区的设备。显示器全屏幕任意点测温，具有伪彩色显示，用户可以自定义点、线、面实时显示温度及时间趋势图，最高温自动跟踪，并能设定温度报警。

安装有红外热像在线监测系统软件的监测客户终端能够通过局域网实现对前台红外监测系统的控制和检测功能，MIS网上任一用户可根据权限实现现场热像图谱的快速切换、实现远程网络控制，自、手动实现视场内热故障搜寻。

1.2 结构紧凑、设计优良，扩展性好

红外热像仪采用IR217型网络通讯接口，可以电动调焦、自动环境温度补偿，配有全密封外壳能防雨、防尘，保证室外环境长期正常工作。

红外镜头焦距可根据现场环境和被检测设备距离、大小进行选择并具有电动调焦功能。系统开发软件采用VC6.0、PB7.0等流行语言，网络基于TCP/IP协议，可移植性强，适应不同网络要求。该系统不仅仅作为独立的红外热像在线监测系统，而且作为一个信息化建设的组成部分具有与数据库系统的开放性接口，本系统具有很强的可拓展性。可不断实现新技术、新设备扩展，与其它系统有较强兼容性。

1.3 卓越的图像传输和数据储存

温度信息的数据图像存储，可以进行后期温度分析及报表生成提供设备温度信息。从监控点到主机的实时网络数字图像传输。图像信号不受现场电磁场干扰，图像传送实时性、可靠性高。可视化界面，操作控制一目了然。

2 过温红外远程在线检测系统在变电站的应用

目前，变电站巡检人员采用红外测温技术进行巡检的设备主要有两类：一类是手持式红外热像仪；另一类则为远程在线式红外热像仪。传统手持式红外测温仪已远远不能满足需求现状。现在迫切需要这种远距离、可大面积快速扫描成像、能够兼容电力相关系统并可安全、可靠、准确而高效地发现电气设备热缺陷的智能在线监测系统。

红外热成像变电站监测系统采用了分级监测管理系统架构和模块化设计，大大提高了系统的可靠性、实时性 、扩展性 、兼容性。变电站检测系统是由检测器、 监控工作站、 网络集线器连接组成，实现对变电站设备定时或时地进行测温监测，并可实现全天候不间断的保安监视。红外线成像仪对诊断电力设备的热故障隐患具有效率高、判断准确、图像直观、安全可靠 、非接触测温、 不受电磁干扰、 探测距离远和监测速度快等特点，克服了定期计划检修的盲目性，具有很高的安全性与经济价值。

随着智能电网建设的不断推进，这种智能的红外在线监测系统将逐渐替代手持式测温设备，并最终应用到每一座无人值守变电站中。 过温红外预警系统建成后，实现了变电站一次设备温度情况自动巡检，并按预先设定的预警值发出声音报警信号， 使运行人员或通过值班监控人员能及时采取相应的措施，用减少负荷或改变系统运行方式等手段，确保设备运行的安全，提高运行人员对设备缺陷的识别能力和预见性。系统在完成除预先设计的自动巡检、自动预警、远程控制、远程监视以及告警等功能外，更进一步提供了后续数据处理及分析的功能。

综上所述，红外线成像仪对诊断电力设备的热故障隐患具有效率高、判断准确、图像直观、安全可靠、非接触测温、不受电磁干扰、探测距离远和监测速度快等特点，克服了定期计划检修的盲目性，具有很高的安全性与经济价值。变电站远程红外热成像及温度安全在线检测系统在电力行业的投入使用，将变电站监测推向全面化，使变电站无人值守成为了可能。

参考文献

[1]付家才，刘绍东，郭松林.电容性电器设备介质损耗角实时测量方法[J].电测与仪表，2007（05）.

变电站网络安全监测篇（5）

变电站的遥视技术系统融合了网络视频和数据采集两大主要功能，集遥视系统、安全保卫系统、消防系统、环境监测系统和动力监测系统五大功能子系统于一身，构建多级监控网络系统构架，各级用户都能够实时、直接地了解和掌握其下属变电站的情况。一旦变电站内部发生安全或者设备数据的报警，系统可对发生的情况及时作出反应，并可通过系统中的调度视频会议功能，及时进行可视化调度处理，便于应急指挥，摆脱了传统系统相互独立、各自应用的非智能化模式，实现变电站多层次、立体化的安防自动化系统。

一、系统方案概述

一个能够实现多级管理的树型网络结构的视频调度系统，往往涉及市调、县调、变电站的多级网络结构视频调度系统，系统集视频监控、视频指挥调度、视频会议等多功能于一体，并辅以适当的警戒功能以实现变电站“五遥”，为变电站实现真正的无人值守创造条件。在满足需要的前提下，保证系统的稳定可靠，节省投资，使系统发挥良好的经济效应。具体如下：多级视频监控，实现对变电站，运行重点区域的实时统一监控，使得从市调到县调各级电力单位都可实现对自己所辖变电站的实时监控。各监控点的现场图像和现场环境（红外、烟雾、水浸、门磁等）监控，并产生告警联动。监控的范围除了设备监控、运行状况监控、安防监控，还可扩展到对所属单位工作人员工作情况的监控。系统监控设计是一个多级的监控系统，不仅实现对口监控，还可以根据具体地理位置，实现相关外派单位的监控，横向的监控。视频调度，市调- 县调-各变电站监控调度室，按照隶属关系可进行视频调度。视频会议，各级单位监控调度中心可召开视频会议。多客户端浏览，调度中心以外的监管机构可以依据权限登录系统，浏览各变电站、运行中心的运行状况。系统最大支持40个客户端同时访问一路摄像机的监控镜头，而不影响网络运行情况。

系统结构quinfo系统是一个基于客户机/服务器模型的系统，同时支持b/s构架，即浏览器直接浏览监视，整个系统主要由视频采集端、监控服务器端、客户端以及传输网络等几个部分组成，可实现视频存储、视频回放、摄像头遥控、报警检测、远程检索播放等功能。监控服务器对视频采集端提供的数据进行处理，如数据压缩、数据传输、图像报警检测、视频存储等。

变电站网络安全监测篇（6）

中图分类号：TM930 文献标识码：A

在无线通信技术领域中，无线传感器网络技术作为一种新兴的无线通信网络技术，不仅代表着无线通信技术的发展方向，并且在实际通信传输应用中，能够实现对于传输数据信息的获取以及传输、处理等，同时，无线传感器网络技术还能够实现目标系统控制的一体化智能管理，具有非常明显的无线通信先进技术优势。尤其是随着现代信息技术不断发展以及网络通信技术的进步，不仅推动了无线传感器网络技术的快速发展，而且也促进了该技术在实际通信传输中的应用推广。对于电力系统来讲，变电站是整个电力系统的重要组成部分，对于电力系统的安全稳定运行实现有着很大的影响和作用。尤其是变电站结构中的高压开关柜以及母线接头、输变电线路接头、电缆接头、室外隔离开关等，对于变电站安全稳定运行比较重要的设备装置，它们在变电站运行应用过程中，极容易因为装置设备老化或者是温度过高等问题，发生运行故障事故，对于变电站结构的安全以及正常稳定运行有着很大的不利影响。基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统，就是针对变电站设备运行中由于温度等因素引起的设备运行故障问题，进行监测与控制实现，以保证变电站设备的正常与稳定运行实现，保证整个电力系统的安全稳定运行。

1 变电站设备温度监测系统结构分析

在进行基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统的整体框架结构设计过程中，根据电力系统变电站设备温度监测系统的实际应用情况，考虑将变电站设备温度监测系统的整体框架结构设计为三层，即变电站设备温度监测系统的数据采集结构层和系统通信结构层、管理分析层。

其中，变电站设备的数据采集结构层主要是在变电站运行设备运行过程中，对于设备运行环境中的各种温度数据信号进行采集，它主要是通过分布在变电站设备中的温度传感器节点以及中心节点，形成一个无线传感器网络，实现对于变电站运行过程中，各种设备的温度信号进行采集收集；而变电站设备温度监测系统的系统通信结构层，主要指的是变电站设备温度监测系统中中心节点和主控室中监测计算机设备之间的通信设置，在进行变电站设备温度监测系统的中心节点以及主控室监测计算机之间通信实现时，主要是通过RS-485总线，实现温度监测系统中多个中心节点的通信功能，通信过程中主要是使用的主从应答方式实现通信传输。此外，变电站设备温度监测系统的管理分析层，主要是对于系统采集层所采集的数据信息进行分析处理。通常情况下，由变电站设备温度监测系统中的数据采集结构层进行变电站运行过程中，变电站设备运行的温度数据信息进行监测采集之后，通过系统通信结构层完成所采集数据信息的通信传输，再由温度监测系统主控室的计算机对于采集并传输的数据信息进行分析处理实现，同时变电站温度监测系统中的管理分析层不仅能够实现对于采集数据信息的分析处理，同时能够对于数据信息的分析处理结果进行显示以及储存、打印和控制等。如下图1所示，为变电站设备温度监测系统的设计框架结构示意图。

2 变电站设备温度监测系统的硬件设计分析

在进行基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统设计中，变电站设备温度监测系统的硬件结构部分，主要包括变电站设备运行温度监测应用实现的传感器节点、中心节点以及计算机设备等，下文主要对于变电站设备温度监测系统中的传感器节点以及中心节点的设计进行分析。

2.1 温度监测系统的中心节点设计分析

在变电站设备温度监测系统中，硬件结构中的中心节点是整个系统的核心部分，它主要设置分布在变电站设备的各个合适位置处。在变电站设备温度监测系统运行过程中，中心节点既可以使用无线通信方式，对于系统中传感器节点采集到的温度信号进行汇聚，也可以对于系统采集的温度信号进行计算以及分析、整合等，并嵌入在RS-485总线上，以备系统中监控计算机的采集应用。

如下图2所示，为温度监测系统中心节点的设计结构示意图。通常情况下，中心节点主要是由微处理器单元以及无线通信单元、串行通信单元、电源单元、存储单元和报警显示单元等组成。在温度监测系统中心节点的这些组成单元中，其中微处理器单元芯片以及无线通信单元的芯片，不管是选型还是传感器节点模块，都是一样的，因此，中心节点的这两个单元一致的，在设计中可以通用。

2.2 温度监测系统的传感器节点设计分析

在进行变电站设备温度监测系统中的传感器节点设计时，传感器的节点主要设置在变电站结构中的各个温度监测点上，传感器节点的运行实现主要是通过电池作为供电电源，由于温度监测系统中传感器节点的工作运行环境比较恶劣，并且传感器节点运行过程中的电磁干扰比较严重，因此，在进行温度监测系统传感器节点的设计中，还需要注意进行传感器节点的抗干扰性能以及低功耗性能特征的设计实现。进行温度监测系统中传感器节点抗干扰性能的设计，主要就是要求传感器节点的体积应当足够小，以避免对于温度监测设备本身特性的影响控制在最小，同时，还需要在进行传感器节点的设计过程中，注意对于传感器节点的扩展性以及灵活性、安全性和稳定性的设计实现与满足。如下图3所示，为温度监测系统传感器节点的结构设计示意图。根据下图可知，温度监测系统中传感器节点的结构设计，主要包括微处理器单元结构部分以及无线通信单元部分、数据采集单元部分、电源单元部分等四个结构部分。

3 变电站设备温度监测系统的软件设计分析

基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统软件设计，主要包括变电站设备温度监测系统的传感器节点、中心节点以及计算机监测软件等的设计实现。首先，在进行变电站设备温度监测系统的软件部分设计过程中，为了避免温度监测系统在实际监测运行中，系统中的多个传感器节点在同一时间进行数据的发送造成的矛盾问题发生，对于无线传感器网络内部的通信，主要是采用基于时分多址的网络通信控制协议，进行系统通信的设计实现，通过每个时元多个时帧的划分，并将每个时帧对分成一定数量的时隙进行网络数据信号的收发实现避免传感器网络节点之间的通信矛盾，保证通信传输的正常稳定与通信传输节能效果实现。

如下图4所示，为温度监测系统中传感器节点软件系统的流程示意图。在变电站设备温度监测系统中，传感器节点软件结构部分在变电站设备运行传输的一个时帧周期中，主要是进行中心节点控制命令的接受以及变电站设备运行温度数据的采集、发送，进行休眠状态等。此外，对于变电站设备温度控制系统中的中心节点软件结构部分，在进行设计过程中主要将一个中心节点设计为最多可以进行32个温度传感器节点的带动实现，这些中心节点以及传感器节点组成温度监测系统中的一个子系统，并且每一个子系统中都有特有的网络标号，以避免运行监测中不同子系统之间的数据串扰问题发生。最后，变电站设备温度监测系统中的计算机监测软件的设计实现，主要是在计算机Visual Basic6.0作为软件设计平台的基础上设计实现的。

结语

总之，基于无线传感器网络的变电站设备温度监测系统设计，作为一种比较新的温度监测系统设计方式，在设计过程中，应注意结合变电站设备运行的实际情况，在遵循无线传感器网络技术原理的要求下，进行设计实现。本文中无线传感器网络变电站温度监测系统设计方案，经过实地运行调试与测试验证，是可行的。

参考文献

变电站网络安全监测篇（7）

1、前言

随着信息技术的不断发展，电子计算机技术在各个领域都有广泛的应用。变电站综合自动化系统随着计算机网络技术的发展已经逐步取代传统的变电站二次系统，变电站综合自动化系统与传统的变电站二次系统相比有很多优点，首先，功能更强、更全，其次，测量更精确，操作更简便，运行也稳定和可靠，管理智能化。同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，又通过计算机通信的形式，相互交换信息.实现数据共享.协调配合工作，减少了电缆和没备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。

2、变电站自动化控制系统的管理

智能变电站，采用最先进的技术将成为变电所主变压器设备，包括辅助设备和设备。在自动化系统，其中最深远的影响，是用网络来取代第二电缆。新一代网络的应用将成为第二和连接电缆设计工作到通信结构、配置文件下载工作，监控系统的调试和运行管理的大变革。

2.1 系统设备管理

应用微处理器和最新的光电技术设计信号回路和被控制的操作驱动回路，使其结构简化，取消传统的导线连接方式，改用数字程控器及数字公共信号网络代替。在变电站二次回路中使用可编程序来替换常规继电器，使用光纤和光电数字替换传统的控制电缆和模拟信号。电子变压器通常从传感器模块和合并单位两个组成部分，感应模块安装在高压面，负责传来的信号进行同步合并的感觉处理模块，然后分配给其他设备，在信号传入到控制系统中时，翻译成数字信号、合并单元安装在二次侧的。由于变压器生产商改变速度和力量并不好，因为二次设备行业，在将来的一段时间，将配置的传统方法将智能信号进行储存。通过智能终端获取设备状态、断路器、隔离开关、设备寿命周期长，通过光纤网络传输到其他设备，得到保护和监控指挥一个仪器的操作。

2.2 系统监控管理

使用微机监测系统来实现监测、评估和报警等功能，采集的报警信号经过监测微机数据处理，再将数据信号经过光纤传输到控制中心的监控计算机，控制和保护信号也经过微机数据处理后通过光纤传输到主控室电脑监控，防止监控机器损坏或偷窃造成重大损失，系统监控软件和数据需要实行实时备份管理。监控系统是一个实时运行的控制系统，如果系统受到攻击其后果很严重，为此必须有独立的综合自动化网络，并在监控网与其它网络联接处，装加硬件防火墙。各变电站自动化系统相互独立，不受其他变电所设备的影响。

2.3 系统安全管理

综合自动化系统信息处理功能强大，自动化程度高，所以安全就显得尤为重要。变电站信息传输都是通过网络传输实现的，如在传输过程中收到恶意攻击，变电站监控中心处理不当的话，有可能对自动化系统带来极坏的影响，甚至可能导致整个系统瘫痪。做好预防措施，在主站端定期作好数据库备份，同时作好防止主站系统崩溃时备用系统的运行管理工作。所以在先进设备和通讯网络，建成投产的同时必须同步加强系统安全管理，尤其是网络安全管理。在使用综合自动化系统的变电站之间，适当控制通信网络规模，控制通信模式，实行网络点对点通信，在局域网络加上单向隔离装置，装置在任何隋况下，都要隔离措施通过软件实现，如闭锁软件控制网络安全。安全监督管理软件操作系统和软件监控实施保护，为监测机与特殊的力量，以工业控制系统的雷电防护。

2.4 系统运行管理

变电站运行管理主要有两个方面，电力生产运行数据管理和运行操作管理。运行数据管理有数据分析、分流交换等，特别是运行故障信息分析自动化处理，即时为运行故障提供故障数据分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见。及时为系统运行状态提供数据支持，用变电站运行“状态检修”替代原来的变电站设备“定期检修”。使得变电站运行更加安全可靠。运行操作管理需要提高操作人员的手动操作技能，减少操作人员的工作压力，提高系统和各种设备的工作效率，严禁随意接入系统，防止数据遭到破坏。形成操作规范，操作过程实行流程化，操作人员实行制度化管理。采取有效的措施防止突然监控机器正常运转情况下发生故障，严格执行操作机器管理规范，防止监测机受到感染，使用专用移动存储介质，严禁使用外来移动存储设备。加强部门管理，定期检查与不定期抽查相结合，发现问题及时处理。

2.5 系统网络化管理

电站自动化系统实行自动化管理的关键是利用计算机技术，特别是利用网络技术进行数据传输与采集。网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/0现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。变电站自动化系统可利用网络实现多个CPU协同采样、MD转换，运算、输出控制命令，形成整个流程更加快速和简捷，如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，要害技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。假如采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。

3、结语

变电综合自动化系统在变电站中越来越广泛的使用，传统的繁琐和复杂的控制与保护系统必将逐渐被淘汰。变电综合自动化系统的自动化程度也逐渐提高，随着智能化开关、光电式互感器等一些新型设备的出现，变电站自动化技术又将进入一个新的发展阶段。智能化、数字化是变电综合自动化系统今后发展的方向。

变电站网络安全监测篇（8）

为提高输电线路运行安全，实现输电线路通道的可视化，文章提出了通道可视化系统框架，结合线路实际情况，采用5.8GHz无线专网、点对点以及点对多点等多种通信技术混合组网，完成终端设备通信接入，将现场视频信息通过5.8GHz无线网络就近接入变电站光网络，完成信号汇聚并远程传输到监控中心，从而实现对输电线路的全天候监测。该系统可帮助管理人员及时了解现场信息，将事故消灭在萌芽状态，在巡视人员不易到达地区则可大幅减少巡视次数。

关键词：

无线专网；输电线路；可视化；视频监控

0引言

输电线路在线监测的目的是保障电力输电线路安全运行，通过各种传感器技术、通信技术、信息处理技术实现输电线路运行状态的感知、预警、分析、评估等，其中输电线路通道可视化在线监测装置是最重要、最直观的手段，作为线路巡检运维的重要工具得到广泛应用[1-3]。但由于设备的长期运行受环境、通信、供电等多个因素影响，且这些设备分布点多面广，一旦出现问题，不仅无法提升线路巡检的效率和质量，还会给线路运维工作人员造成更多的麻烦，严重影响到用户对设备使用的满意度。目前，输电线路通道可视化在线监测多采用基于公网的无线GPRS/3G/4G技术，但是在实际应用中却存在很多问题，如：选取的监测线路节点在偏远、人迹罕至的地方，GPRS/3G/4G网络尚未覆盖；已经覆盖GPRS/3G/4G的地方也可能存在信号不强问题，无法满足实际监控需求。以往线路在线监测系统往往采用租用移动等公网运营商资源的方式来传输视频监控业务，但由于通道带宽较窄，往往难以提供高清画质，同时租用费用高、故障维修环节多[4-5]。本文提出了特高压输电线路通道可视化系统框架，结合线路实际，利用5.8GHz自建通信网络，采用点对点、点对多点等多种通信技术混合组网，完成终端设备通信接入，并通过就近接入变电站光网络完成信号汇聚与远程传输；利用先进的数字视频压缩技术、低功耗技术、无线通信技术、太阳能技术，将现场视频信息通过无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路的全天候监测，使管理人员及时了解现场信息，将事故消灭在萌芽状态。在巡视人员不易到达地区，可大大减少巡视次数，为输电线路的巡视及状态检修提供新的思路。

1输电线路通道可视化系统关键技术研究

输电线路通道可视化系统通过安装在杆塔上的高清摄像头，实现对输电线路运行状态及周围环境的监测，并与其他相关业务系统进行数据集成，为输电线路的可视化运维提供技术支撑。系统框架主要由前端装置、通信传输网络和视频监控中心主站组成。

1.1前端装置

前端装置主要包括高清视频监测装置、电源供应系统以及配套通信设备。高清视频监测装置安装在铁塔下横担以下塔身内部或杆塔主材，采集的视频流同时存储在杆塔当地和接入变电站，上传带宽不大于2M。输电线路大部分位于偏远无人山区，不具备条件就近取电供设备运行使用，因此主要采用太阳能独立供电系统。太阳能独立供电方式为：当日照充足时，由太阳能系统为负载供电，为蓄电池充电；在日落后或阴雨天，则由蓄电池向负载放电。必要时可考虑选择风光互补的供电系统，部分有条件线路段供电方案可采用自建220V市电方式。

1.2通信传输网络

目前，输电线路通道可视化系统通信传输网络大体可归为三大类，分别为全无线、光纤+无线、全光纤[6-8]。

1.2.1全无线

全无线方案包括利用公网3G/4G和自建无线系统2种方案。利用公网3G/4G方案见效快、成本低，主要适用于监测点比较零散且有公网信号覆盖的场景，但由于很多输电线路比较偏僻、无信号覆盖，影响了其推广使用。自建无线系统目前主要采用点对点（多点）、LTE等技术，按照线路杆塔的地形特点，先分区段进行基站汇聚，之后多级中继回传至就近变电站。

1.2.2光纤+无线

光纤+无线方案主要利用随输电线路架设的OPGW光缆，在设有光缆接头盒的杆塔同时安装光通信设备和无线设备作为接入和传输装置，在不设接头盒的杆塔仅安装无线设备。通过光通信与无线的高效结合，对不规则、非线性的野外受监控线路进行全覆盖。

1.2.3全光纤

全光纤方案为沿输电线路通道新建1根架空光缆，在每个监测点设置1个光缆接头盒，同时安装光通信设备作为接入和传输设备，实现监测点的全光纤覆盖。新建架空光缆以自立杆塔为主，并根据实际情况单端或双端接入就近变电站。根据上述3类通信传输与接入方案，可针对无线基站、传输方式、光通信设备选型分别进行技术方案比选，通信传输与接入方案对比见表1所列。本文根据输电通道的地形特点，以及输电线路是否建有OPGW光缆或OPGW光缆是否具有可利用备用光纤等情况，大部分监测点拟采用点对点（多点）的全无线接入方案，部分采用自建全光纤接入方案或OPGW光纤+点对点（多点）无线接入方案。

1.3视频监控中心主站

输电线路通道可视化视频监控中心主站系统采用集中部署方式，安装在输电线路电力杆塔上的高清视频监测装置采集线路通道的视频流以及设备电源信息和通道状态信息，采用宽带无线专网接入到就近变电站。由变电站通过站内的安全接入装置接入到变电站内输电通道可视化网络；使用点对点设备通过FE接口和电力传输网MSTP设备互联，最终将各种信息传送到省公司的输电通道可视化监控平台。系统整体架构如图1所示。

1.3.1主站构架方案

输电线路高清视频流以及设备电源信息和通道状态信息通过变电站内电力专网接入到省公司的输电线路通道可视化监控平台，该监控平台由视频巡检、无线专网通道管理和电源管理组成[9]。

1）视频巡检。实现对所有视频监测设备的管理，支持省电力公司和各地市局特高压运维分部对高压输电线路手动和自动视频巡检，以及事件触发时实现自动联动视频，提供巡检视频的记录、存储、查询和回放。

2）无线专网通道管理。实现对所有无线通信设备的管理，监视各个设备的运行状况，分析通道的瓶颈。

3）电源管理。实现对杆塔上所有设备电源的管理，监视各个设备电源的状况，分析电源容量，并根据电源容量提出设备运行的最优策略。

1.3.2数据流程输

电线路通道可视化系统可以划分为设备层、网络层、接入服务层和应用层。系统数据流程如图2所示。

1）设备层：采集输电线路通道的视频信息、电源信息和通信设备信息，采集数据通过无线方式（5.8GHz无线专网）将子站的数据在网络层汇聚后到达接入服务层。

2）网络层：通过有线、无线方式对设备层的数据进行汇聚传输，并送达接入服务层。

3）接入服务层：对接入的视频数据和结构化数据进行处理和分级存储，转发下行控制命令。

4）应用层：将采集的视频信息、电源信息、通信设备信息及其他业务系统数据进行集中存储和分析，实现对输电线路通道信息的可视化管理，构建功能完善的输电线路可视化运维管理平台。

1.3.3系统功能架构

系统功能结构如图3所示，主要功能包括网络管理、视频监控、电源管理和权限管理[10-11]。

1）网络管理。①通道监测：对当前网络通道组网进行管理，实现整个网络中所有节点通信状态的可视化，对通信通道出现的异常进行告警提示。②拓扑管理：提供灵活的自定义网络拓扑管理工具满足用户的需求，可根据实际线路划分来定义每个网络设备的位置，使拓扑视图更加清晰、易懂。③性能管理：提供网络性能监控报表和分析服务，实时发现和挖掘网络性能问题，并实现对重点节点性能指标的监控。

2）视频管理。①实时视频管理：包括视频列表、视频组合、播放控制、自动播放、画面切换、实时语音对讲等。②视频巡检管理：包括巡检管理、播放控制、云台控制。③视频存储与查询：包括设备查询、录像回放、视频切片检索、录像查询下载。④视频设备管理：包括台账管理、视频参数设置、视频传送策略、摄像头管理等。

3）电源管理。①台账管理：实现对太阳能电池板、风机、电池基本信息的维护，并通过树形结构进行展示。②实时监视：对电池的重要参数进行监测，对包括电池状态、电池电压、电池电流、负载电流、温度、电量、充放电次数等信息进行展示。③信息管理：利用友好的图形界面，可对太阳能电池板、风机、电池进行历史信息查询，了解各设备的工作状态。

4）权限管理。①控制过程：控制过程的设计应符合相关规程的要求，包括控制对象的确认和控制过程的记录。②安全措施：操作人员权限管理、操作工作站权限管理和设备控制互斥。

1.4视频三级存储方案

1.4.1三级存储机制

由于高清视频信息量大，占用带宽大，为保证有用视频信息不丢失，又对现有的电力专网资源占用小，系统采用三级分布式存储方案，包括杆塔当地、接入变电站、主站三级[12]。第一级存储为在高清视频监测装置内配置存储卡，以实现该监测装置视频的实时录像，用户可根据设备运行状况配置灵活的录像方案，包括定时录像、移动侦测事件触发录像等。在定时存储方式中，用户可根据需求进行配置，如装置工作即录像或者设定某个时间段（如每小时的前10min）对不同的预置点进行扫描并录像。移动侦测触发录像则是侦测到物体移动即开启录像。第二级存储为变电站内配置的视频存储服务器，其同前端摄像头的视频存储组成断点续存方案，即ANR方案。该方案结合了本地存储和网络存储方案，通常前端高清视频监测装置本身没有监控存储功能，必须由后端的视频存储服务器来实现对监控视频的存储，这对于网络的稳定性要求很高，网络连接失败、丢包严重、抖动等各种因素都可能造成监控数据的丢失。因此，在高清视频监测装置内设计存储缓冲区，可以保证网络短暂中断情况下监控数据的连续存储。一旦出现网络中断情况，前端的高清视频监测装置存储可以不受网络的影响，继续进行录像并作为备份数据，后端视频存储服务器可以在网络恢复后将失效期间存储在前端缓存区的监控数据以“补充”的方式传输到后端。第三级存储为在省公司视频监控中心主站配置磁盘阵列，实现基于应用的存储，即用户手动、自动巡检和事件联动视频信息都存储在磁盘阵列中，存储文件以事件进行检索。

1.4.2视频存储时间

第一级和第二级存储是基于视频时间的存储，能最大程度地保证视频存储的完整性，存储文件以时间进行检索。依据较为高效的视频压缩算法，对于运动画面较少的高清视频（1280×720，15帧），平均码流大小为1.2Mbps，计算得到每小时录像文件大小为0.53GB。第一级存储若考虑每天录像12h，则7天内的不覆盖录像需要容量为44.35GB，64GB存储卡即可满足7天录像的要求。视频存储采用存满后自动覆盖的方式实现视频轮询存储。第二级存储若考虑每天录像12h，则30天内的不覆盖录像需要容量为190GB，1块容量为4TB的硬盘即可存储21路视频流信息。考虑到每个变电站平均接入30个摄像头，因此需2个4TB硬盘方可满足要求。存满后也采用自动覆盖最先存储的视频的方式轮询存储。第三级存储为基于应用的存储，考虑每周都对所有摄像头依次轮巡并存储录像10min，每周容量约为0.26TB，每年的容量为14TB，考虑每2年覆盖1次，则8×4TB的存储阵列即可满足要求。

2应用实践

输电线路通道可视化系统在某电力公司特高压输电通道专项整治建设项目中得到了较好应用，项目范围为实现该电网公司特高压交直流输电线路高清视频监控的全覆盖，覆盖杆塔总计2000余基。项目建设取得的预期成效主要有以下几个方面。

1）提高重要输电通道的安全防护水平。提高重要通道输电线路的设防等级，确保不发生因某一原因造成2次及以上重要输电线路同时跳闸；采取差别化补强措施，能够保证在极端恶劣天气下重要输电通道内各级电网最小骨干网架线路的安全稳定运行。

2）提升重要输电通道安全管理水平。辨识影响通道安全运行的危险因素，加强运维管理和通道安全防护，提高重要输电通道抵御风险的能力。

3）建立健全护线网络。实现缺陷与隐患发现率100%、闭环率100%，实现重要输电通道运维保障和护线工作的属地化、精益化、痕迹化，切实提高运维和护线水平。通过本项目的建设，实现了输电线路在线监测工作中各类在线监测装置平均在线率不低于98%，装置缺陷消缺时间不超过5个工作日，各套监测装置的数据可用率不低于98%。

3结语

本文提出了一套输电线路通道可视化巡检系统及其解决方案，通过该方案和高清视频实时在线监测系统建设，可提升输电线路通道安全水平，提高线路巡检人员巡检效率，力争逐步达到线路主设备日常巡视由人工巡视方式转变为以远程监控为主的目标，进一步强化特高压输电线路的通道安全，有效提升特高压安全管理水平，保证各级电网平稳运行。

参考文献：

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[4]张涛,雒宏礼,王倩.无线专网在输电线路视频监控的应用探讨[J].电力信息化,2013,11(9):119-123.

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[6]陈晰,吴帆,范文浩.面向输电线路监测的无线网关键技术研究[J].电力系统通信,2012,33(3):28-31.

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变电站网络安全监测篇（9）

中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01

一、三网合一的含义

所谓三网合就是三网融合，具体来说就是将电信网络、有线电视网络及计算机网络的相互渗透，相互兼容，并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。有线电视网络及计算机网络合理而有效的融合，能够充分的利用基础数字技术、宽带技术以及软件技术，能够大大的优化各种电子产品的使用。因为三网融合大大的提高网络的质量、运行速度以及安全性，提高人们上网的水平。总体来说，三网合一在当下这个信息时代中具有良好的应用效果。

二、应用先进科学技术实现变电站的智能化

为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需求把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。因近几年我国用电量不断增加，给变电站安全、稳定的运行带来很大的威胁。针对此种情况，在变电站中合理的应用先进的科学技术，实现智能化的变电站，能够大大提高变电站安全性、稳定性、高效性。首先，在变电站中应用GOOSE报文共享的方式，使间隔层设备成为变电站运行的主体，改变传统操作方式，使倒闸操作实现一键化；其次，在变电站中合理而有效的运用网络技术，对间隔层进行网络设置，使变电站间隔层在网络环境下运行时具有识别功能；最后，在变电站中合理的应用符合简单网络管理协议的网络在线监视与诊断服务技术，通过网络在监视对变电站的每个部分进行监视，一旦变电站出现故障，网络在线监视将会发出指令，诊断服务系统接收到指令后在第一时间对变电站中存在的故障进行诊断，确定故障的位置及原因，及时的传输到控制中心。

三、智能化变电站具体网络组成分析

通过三网合一方式实现智能化变电站，其网络结构主要是由站控层、间隔层、过程层三部分组成，它们可以有效的对变电站各个部分进行控制。

下面对三个层间具体功能介绍如下：

第一，站控层：所谓站控层是由监控主机、五防系统、视屏监控系统等构成的监控站监视系统，主要的作用是对变电站进行全方位的实时控制，通过以太网通讯方式将变电站中所运用电力设备运行时的信息传送到间隔层和过程层；

第二，间隔层：间隔层是将各种智能装置安装在电气设备上，对电力设备进行智能控制，一旦某个电力设备出现故障，智能控制装置将会自动切断与之相连的线路，避免故障扩大，影响整个路线的运行；

第三，过程层：过程层的形成主要是实现数字采样信号的采集和开关刀闸等信号的采集，使间隔层中各型号的集中式保护测控装置能够接收到完整的、有效的信号，从而发挥保护测控装置的作用，创建安全性强、稳定性强、运行效率高的变电站。

促使变电展网络结构合理而有效应用的关键是站控层、间隔层以及过程层三部分信息共享，按照变电站正规的运行方式对变电站中的各种电力设备进行控制，使各种电力设备有效的运行。

四、运行管理在智能化变电站中的应用分析

三网合一的智能化变电站在长期运行过程中也可能出现各种问题，为了避免此种情况出现。

首先，对智能合并单元终端的运行进行管理。智能终端设备主要负责接收室内保护、测控装置的GOOSE开出。如若智能终端设备无法正常运行，将无法通过GOOSE将信息传送到测控和保护装置，相应的测控和保护装置也就不能够实现智能控制断路器、接地开关、隔离开关等，变电站安全、稳定运行受到威胁。运行管理能够对智能终端设备进行严格的监督与控制，有效的避免智能终端设备受到不良因素的影响而无法正常运行情况出现。

其次，对智能保护测控装置的运行进行管理。在智能化变电站中智能保护测控装置是重要的组成部分之一，其将多种间隔保护及多项功能、测控进行高度集中整合而形成的，保证其在变电站中合理的应用，才能使变电站中的电力设备安全的应用。具体的管理内容是对智能保护测控装置的指示灯、保护软连接片、装置主界面、电源进行巡视检查，一旦装置报出某某步骤失常，及时对相应的部分进行详细的检查，确定装置失常的原因，确定此步骤无法继续进行，向调度申请将设备退出运行，在由专业技术人员对装置进行维护。

最后，对过程层交换机的运行进行管理。交换机目前采用单网方式组网，在应用过程中如若出现故障，将无法保证信息交换有效的进行，相应的集中式保护测控装置所接收的信息将会不准确，无法有效的对变电站进行保护。通常过程层交换机容易出现的故障是指示灯混乱、SMV采样无效、GOOSE通道异常、综合智能接口失效等，运行管理人员需要严格的对交换机进行检查，准确找出故障的原因，并对其进行有效的处理，以此来优化交换机，提高交换机的应用性。

五、结束语

随着集团公司产量的不断增大，矿区电网的用电需求也随之增加，此种情况给变电站安全稳定的运行带来很大威胁。而降低变电站安全隐患的最佳对策是应用先进的科学技术对变电站进行优化，形成智能化变电站。目前，通过三网合一的方式能够实变电站智能化。但智能化变电站在长期运行过程中也可能出现问题或不足。为了尽量杜绝此种情况发展，对智能化变电站实施运行管理，能够大大提高智能化变电站安全性、高效性、稳定性。

参考文献：

[1]冯景源.智能型电动机保护器的作用与故障分析[J].科技资讯，2011（16）.

变电站网络安全监测篇（10）

将智能变电站引入过程层后，可使电缆进行信号量、模拟量的采集以及一次设备的控制转为过程层光纤网络。进而替代传统的控制和交流电缆。在智能变电站在网络内部进行过程层工作时，其状态的优劣直接决定了变电站的运行安全。所以，一些智能变电站为求专门的网络分析系统，采用了IEEE1588 技术的网络化对时协议，以保证IEC 61850 标准的智能变电站站控层以及过程层网络的分析、监视得以实现。针对IEC 61850 的通信技术的复杂性，只有使用更专业的设备才能对整个通信系统的进行评估和分析，已达到掌控通信系统全貌的工作状态。从而使在通信系统的使用过程中出现的问题得以解决。本文从智能变电站的网络报文采取的关键技术进行分析，旨在解决其过程层网络报文分析的技术难题。

1 智能变电站的基本概念

智能变电站是利用先进环保的设备，满足站内的通信平台网络化、全站信息的数字化以及信息共享的标准化需求。同时，能自动进行信息的计量、保护、测量、控制、采集等任务。还能根据电网条件实现职能调整、实时控制、在线分析等功能的变电站。

2 智能变电站网络报文分析

智能变电站网络报文分析主要作用于智能变电站过程层网络系统及站控层，其分析网络系统内的所有通信报文。使自动化系统的运行状况透明，及时发现异常运行状态并进行报警处理。通过离线分析找出系统内部出现问题的关键点，分析问题出现原因并引导相关工作人员更快制定出解决方案。智能变电站网络报文分析系统的结构采用“1 台网络报文分析装置+N 台网络报文记录装置”的构成模式。

3 智能变电站关键技术分析

IEC61850的应用、电子式互感器、在线监测、电子式互感器都包含在智能变电站关键技术的范围内。笔者将对以上四种技术进行分析，以求增强智能变电站使用的安全性能，从而提高智能变电站安全运行的水平。

3.1 IEC61850的应用

IEC61850的应用标准主要有这三种信息服务模型，分别是GOOSE（面向变电站事件的通用对象）、MMS（报文制造的规范）以及SV（采样值）。GOOSE这种信息服务模型不仅规范了间隔层IED之间的开关量报文传输，还使过程层的智能终端与间隔层IED之间的报文传输。而且还满足了继电保护应用对时效性的高要求。MMS通信机制规范了站控层的监控主机与间隔层IED之间报文传输的维护，使得各种IED的运行信息标准内容传递给主站的过程顺畅。SV的通信机制则有效的规范了合并单元与间隔层IED之间采样值的报文传输，使合并单元与间隔层IED的数字信息往来直接。IEC61850的标准应用技术因其清晰、统一的层次信息模型，使许多源自不同厂家的设备得以相互操作。淘汰了利用变电站中大量的协议转换器来简化网络层次的传统操作方式。此外，IEC61850的标准应用技术是开放性的协议，使用户对厂家的依赖性降低从而保证用户投资的长效性。

3.2 电子式互感器技术

电子式互感器的工作是由一次侧高电压、大电流转变传输信号开始的。具有良好绝缘性的光纤传输到二次设备，经过低压侧进行处理后再输出。电子式互感器技术的动态范围很宽，其相应的频率响应范围也广，使高压电力线上的谐波测出顺利。现阶段在进行智能变电站项目试点的过程中，不同型号的电子式互感器在不同的电压等级的条件下都得到了一系列的应用。在此进行项目试点的过程中既积累了经验又为提高电子式互感器的成熟度做出了贡献，其日后电子式互感器产品的造价及推广创造了稳定的技术条件。

3.3 在线监测技术

电力在智能变电站的一次设备变化中，在线监测技术使变压器、断路器以及电子式互感器的正常运行提供了技术保护。在线监测技术使利用利用传感器来进行工作的，使电网设备实现自动化、可观测和可控制性，这是智能设备的的工作核心。在对断路器进行在线监测的过程中，随着信号处理和传感器技术的提升，使断路器在线监测的盲区减少。再有就是利用光缆连接媒解决了以往因电缆引起的干扰问题。最后将断路器在线监测的变化结果传送出来，保证了设备的健康运行。利用断路器在线监测技术还可以对断路器的运行工况进行监测，实时传送断路器记录的数据分析结果，保证断路器工作始终处于正常状态。智能监测技术的实现加快了变电站二次系统全数字化进程，使智能变电站更具可靠性、安全性。变压器的在通过传感器收集信息时，要符合IEC61850的技术标准。为电网的更好更快地运行提供技术支持。

4 总结

根据现有智能变电站过程层网络组网的界定的技术标准，笔者研究出了智能变电站网络报文分析的几种运行方案。主要内容有海量数据信息的存储与处理以及高精度数据同步这两方面关键技术的研究。笔者通过对大容量多硬盘的存储技术的开发研究，成功的解决了智能变电站网络报文分析的难题。

参考文献

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作者简介

冯艳丽（1982-），女，河南省项城市人。现为许继电气股份有限公司保护自动化系统公司设计部助理工程师，从事工程设计工作。