摘要：随着智能电网的快速发展，智能变电站的运维要求提到了新的高度，其中通信机房的环境状况以及设备供电状态是影响通信设备正常运行的关键因素。文章研究并设计了一套动力环境监测系统方案，旨在有效提升智能变电站通信机房的运行水平，降低通信设备的故障率，为通信设备的高效运行和管理提供强有力的支撑。
关键词：智能变电站；通信机房；动力环境监测
0 引言
随着我国经济的快速发展，电力行业现代化建设作为国民经济命脉至关重要。智能变电站管理的网络化、数字化和自动化是电力发展的必然趋势，智能变电站的无人值守、安全管理和综合管理是电网现代化的必由之路。为适应国家电网发展需要，提高智能变电站运行和维护的安全可靠性，新建的动力环境监测系统与已有的视频监测系统将实现电网的可视化监测和调度，并具备动力环境的远程监测功能。
动力环境监测系统可实现对智能变电站通信机房的各种动力设备及环境情况进行全方位的统一集中监测管理，受控设备若出现异常情况，系统通过网络实现自动远程报警，确保机房管理维护人员第一时间掌握机房的异常状态，及时启动应急预案，迅速排除故障，确保系统的可靠运行，提高维护水平，缓解日益紧张的人员及维护工作的压力，提高电网运行的稳定性和安全性。
1 智能变电站
智能电网（Smart Power Grids）被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的设备技术、先进的控制方法、先进的传感和测量技术以及先进的决策支持系统技术，实现电网的可靠、安全、高效、经济、环境友好和使用安全的目标。
智能变电站是采用可靠、先进、集成、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、控制、测量、保护、计量和检测等基本功能，同时具备电网实时自动控制、在线分析决策、智能调节、协同互动等高级功能的变电站。
智能变电站是智能电网的重要支撑。2009年国家电网公司启动智能电网试点工程，同年5月，国家电网公司提出要立足自主创新，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。2012年1月，国家电网公司提出研究并建设新一代智能变电站的计划。新一代智能变电站以“系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体”为目标，着力探索前沿技术，实现了分专业设计向整体集成设计的转变。
2 动环监测系统及需求
2.1 动环监测系统
动环监测系统包括监测中心（SC—Supervision Center）、监测单元（SU—Supervision Unit）和监测模块（SM—Supervision Module）。监测模块与被监测的设备相连。监测中心可以向监测单元下达监测命令。动环监测系统结构如图1所示。
图1 动环监测系统结构图
监测中心的功能是对动力环境监测系统进行远程监测及控制。监测单元的功能是提供一定数量的设备接口，连接各种智能设备和传感器，完成对监测对象的数据采集，通过通信接口把数据上传给监测中心，具备本地存储功能。监测模块主要包括通信机房动力环境监测设备，如：温湿度、烟感、水浸、空调、通信电源及通信蓄电池等。
2.2 动环监测系统需求
动环监测系统针对电力系统通信机房的动力设备和环境情况进行实时监测，其中动力设备主要包括通信电源、通信蓄电池、一次电源、UPS等；环境情况主要包括温度、湿度、水浸、烟感等。动环监测系统监测的对象和内容如表1所示。
表1 动环监测系统监测的对象和内容
根据表1监测内容，需配置相应的监测单元及各类监测模块，从而实现本地监测功能，并通过远程主站维护管理相关设备。
3 方案设计
根据山西电力现状，设计出了一套动力环境监测系统，本系统采用集中监测、统一管理的模式，实现对省中心及各地调机房、500kV系统变电站通信机房的动力环境及附属设备的本地及远程集中监测管理。
3.1 系统架构
本系统采用两层架构，具备监测站点的扩容能力以及升级为三级架构的条件。第一层架构包括监测中心（省调和省备调）和监测分中心（各地调），称为主站系统；第二层架构包括500kV系统变电站，称为子站系统。
各监测子站将采集的实时数据通过综合数据网上传至监测中心，监测中心汇集数据后统一进行集中监测管理。同时采用C/S架构实现对监测分中心分权分域管理，从而实现监测分中心监测辖区内相关站点通信机房的运行情况。动环监测系统网络拓扑图如图2所示。
图2 动环监测系统网络拓扑图
3.2 系统功能实现
本系统分为主站系统和子站系统，实现的具体功能包括：
（1）对主站系统和子站系统通信机房的动力设备和环境情况进行实时监测，配置相应的监测单元和监测模块以实现本地监测功能。同时对重点设备（如波分设备）进行单体监测。
（2）监测中心能够接收子站系统通信机房的监测信息，实现集中监测管理，并通过客户端形式下发相应权限给各监测分中心。
（3）子站系统的监测数据可单独上传至省调和省备调，数据同步且互不干扰。
（4）省调和省备调分别部署的动环监测核心处理单元使用数据库以保证数据定期备份存储，备份数据能够在任何一台动环监测核心处理单元上正常恢复使用。
（5）当动力环境状态出现异常时，主站系统可对各种告警信息进行分级、分类处理，能够通过现场声光报警、客户端推送等方式及时、有效、
图3 双机热备份方式架构图
准确地告知相关人员，及时处理报警事故。
3.3 系统方案特点
3.3.1 通讯协议不单一
系统架构的基础是IP网络，只要有网络可达的地方均可以实现监测功能。其中主站系统与子站系统之间采用通用TCP/IP标准协议，可方便实现系统的扩展以及与其它监测系统联动功能。子站内部各监测模块与监测单元之间采用MODBUS协议及RS485通讯接口方式，监测模块之间采用RS485总线串联方式连接，并且采用总线供电的方式给监测模块供电，从而实现一条485总线接入多个监测模块。
3.3.２ 监测中心双机热备
本系统支持前端监测单元同时向两个中心发送，监测中心同时支持双机冗余热备功能，在系统中采用两台服务器单独运行，其中一台设置为主服务器，另外一台设置为备服务器，两者之间采用心跳机制。正常情况下所有告警处理遥控指令均由主服务器处理，备用服务器只接收存储实时数据。当主服务器发生故障时通过数据库实现数据的正常恢复并由备用服务器承载。双机热备份方式如图3所示。
４ 结语
截止目前，动力环境监测系统作为智能变电站通信机房的有效维护手段已在电力系统广泛应用，不仅可以保障通信机房的动力设备、环境情况的正常运行，同时降低了运维成本，提高了运维效率。
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作者简介
梁斌（1989—），男，山西太原人，工程师，从事电力系统通信设计研究工作。
巫健（1989—），男，山西太原人，工程师，从事山西电力通信工程运检工作。
论文作者:梁斌1,巫健2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/7
标签：变电站论文; 监测系统论文; 智能论文; 机房论文; 系统论文; 通信论文; 环境论文; 《基层建设》2019年第15期论文;