國內的智能電網技術研究起步較晚，但發展迅速，這得益于中國經濟社會的快速發展對電網建設的巨大需求和推動作用。進入21世紀以來，科學技術發展日新月異，數字化技術成了當今世界科技發展的前沿技術，隨著我國智能化電氣的不斷發展，尤其是電子式互感器和智能化開關等機電一體化設備的出現、現代計算機高速網絡技術在實時系統中的開發利用以及變電站運行操作培訓仿真等技術的日趨成熟等，變電站進入了數字化的新階段。中國電科院和各大電力設備制造企業從一開始就高度關注IEC61850標準在電網和變電站系統中的應用，并在智能變電站技術研究中取得了顯著成果。2009年，國家電網公司提出了立足自主創新，以統一規劃、統一標準、統一建設為原則，建設以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的統一堅強智能電網的發展目標，智能變電站作為統一堅強智能電網的重要基礎和節點支撐，是必不可少的建設內容。

2005年“智能電網(SmartGrids)歐洲技術論壇”正式成立，并提出了智能變電站的概念，其目標是將當前電網轉換成運營者和電力用戶能夠實現互動的服務網，以提高歐洲輸配電系統的可靠性、安全性及工作效率，并為分布式和可再生能源發電的大規模整合提供保障。2007年，歐洲委員會發布的第七框架計劃中能源子項目就包括智能變電站建設、智能能源網絡等，該計劃的發布進一步促進了智能變電站在歐洲的發展。2008年底，歐洲公用事業電信聯合會發布了一份名為“智能電網—構建戰略性技術規劃藍圖”的報告，以幫助公用事業公司做好充分地規劃準備工作，進而更好地制定智能變電站發展規劃，實現智能變電站的發展目標。

根據國家電網的智能電網“十二五”規劃，“十二五”期間，國家電網計劃投資1.6萬億元建設智能電網，按照智能變電環節占比約20%份額計算，智能變電環節投資額度將達到3200億元。智能化變電站對電氣設備行業影響巨大，且以IEC61850標準為紐帶將促進一次設備和二次設備企業的相互合作與滲透。未來智能化變電站將實現一次設備的智能化和二次設備的信息化，通過在變電站的站控層、間隔層以及過程層采用全面的標準IEC61850通信協議，避免設備的重復投入。

目前很多變電站的視頻監控、環境監測、安全防范、消防報警、門禁等輔助子系統，大多還獨立運行，通過不同通道上傳數據，甚至每套系統都配有獨立的管理人員，很難做到多系統的綜合監控、集中管理，無形中降低了系統的集成度和可用性，增加了系統的管理成本。通過本項目的研發，將最大限度地挖掘現有輔助系統的潛力、節約成本、提高系統效率。

智能變電站輔助綜合監控系統將智能變電站的視頻監控、環境監測、安全防范、消防報警、門禁等輔助子系統進行整合，實現綜合監控和一體化集成聯動，并降低智能變電站的綜合管理成本。

智能變電站視頻及輔助監控系統的發展

安防視頻監控技術在電力行業很早就得到了應用，其主要原因是輸電網中變電站地理位置較分散，在幾百甚至上千平方公里內星羅棋布，迫切需要聯網視頻監控。利用電力2M專用通信線路可以較為方便地進行視頻監控組網，早期的變電站網絡視頻監控系統又可稱為：變電站遠程圖像監控系統(遙視系統)。經過若干年的發展，變電站遙視系統不僅僅局限于網絡視頻監控應用，將變電站周界防范、環境監控、燈光控制、門禁控制、消防聯動等應用一體化整合，按照智能變電站發展趨勢，向智能變電站輔助系統不斷演進發展。南京南自信息技術有限公司自主設計研發了變電站遙視系統、變電站視頻及環境監控系統、智能變電站綜合輔助監控系統，具有完全的自主知識產權，廣泛應用于國內電網的近萬個變電站(750KV、500KV、220KV、110KV、66KV、35KV各電壓等級均有應用案例)。

目前很多變電站的視頻監控、環境監測、安全防范、消防報警、門禁等輔助子系統，大多還獨立運行，通過不同通道上傳數據，甚至每套系統都配有獨立的管理人員，很難做到多系統的綜合監控、集中管理，無形中降低了系統的集成度和可用性，增加了系統的管理成本。通過智能輔助監控系統的應用，將最大限度地挖掘現有系統的潛力、節約成本、提高系統效率。

變電站的視頻監控、環境監測、安全防范等系統在國內建設發展了很多年，總體上尚有一些需要解決的問題和挑戰，歸納如下：

(1)標準化問題

國家電網公司推出了《智能變電站輔助系統綜合監控平臺技術規范》，南方電網以廣東電網為代表，推出了《變電站視頻及環境監控系統技術規范》，電力行業的標準化相對于安防系統的其他行業，是走在前列的。但不容忽視的是，在系統互聯互通、設備互相兼容、協議信令一致性方面，還有很長的路要走。

(2)適應電力系統應用環境挑戰問題

變電站中存在強電磁場干擾，對設備電磁兼容性能、外殼防護等級均提出了較高要求。

(3)實用化問題

解決方案需要滿足用戶的實用化需求，符合用戶安全生產和輔助監控的需要。

智能變電站輔助綜合監控系統

近幾年來，隨著IEC61850標準的應用和光電互感器的研發和投入使用，我國智能電網的發展迅速。數字化智能變電站概念已在工程實踐中得到應用，全國已建成一定數量的數字化智能變電站。

數字化智能變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉換為數字信息，并建立與之相適應的通信網絡和系統。數字化智能變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和網絡化的二次設備;在邏輯結構上可分為三個層次，根據IEC通信協議草案定義，這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數字化智能變電站主要由為全數字和光纖的信號采集系統、數字化繼電保護和綜合自動化系統、數字化視頻及環境監測(智能輔助)系統構成。

智能變電站綜合輔助監控平臺主要在國家電網得到了大規模應用，通常包含7大子系統，分別是視頻監控子系統、環境監測子系統、智能控制子系統、安全警衛子系統、門禁子系統、消防子系統、四遙聯動子系統。以下是典型站端系統拓撲結構圖：

視頻監控子系統由各種攝像機、視頻處理單元(DVR/DVS/NVR/視頻存儲服務器)、三合一防雷器等組成;視頻監控子系統通過站端處理單元，將模擬視頻、音頻和數據信息壓縮成網絡數據包，存在在本地存儲單元中，并可通過綜合監控平臺的統一管理經綜合數據網上傳至上級主站。另外，智能分析功能能夠實時對變電站重點區域的情況進行分析，對異常情況進行跟蹤錄像，在有突發事件發生時能夠迅速通知相關人員。

動力環境監測子系統由接入設備、溫濕度傳感器、SF6探測器、風速傳感器、水浸探測器、空調控制器、通信電源接口、風機控制器、水泵控制器等組成。

智能控制子系統由控制單元、輔助設備等組成;智能控制系統是對站內的輔助設施進行集中智能的控制，包括燈光、通風、排水、空調等設備的控制，各設備的控制包括本地控制和軟件控制兩方面，并能夠根據相關系統，如報警及環境監測系統的信息實現聯動控制，如當室內溫濕度情況超過正常溫濕度范圍的房間，通過控制房間內的空調、風機，使房間內溫濕度達到適宜電氣設備穩定高效運行的狀態，保證室內電氣設備的穩定運行。

安全警衛子系統由紅外對射報警器、紅外雙鑒報警器、電子圍欄、按鍵報警器等組成;安全警衛系統是對視頻監控子系統的有利補充，能夠對入侵變電站的行為起到很好的威懾及提示作用。

門禁子系統由門禁控制主機、讀卡器、開門按鈕、電磁力鎖等組成;門禁子系統能夠有效地防止了外來人員和不相干人員隨便出入變電站，并且每一次的刷卡都有記錄，可供隨時查看。

消防子系統由接入設備負責與消防系統主機通信。

四遙聯動子系統實現與綜自系統基于遙控操作、事故跳閘等事件的視頻聯動。

智能電網輔助綜合監控管理平臺

智能電網輔助綜合監控管理平臺可對一定區域分布的多個智能變電站輔助監控系統進行聯網管理，可支持變電站—〉集控站—〉縣區級平臺—〉市級平臺—〉省級平臺多級聯網管理。南自信息公司自2000年起就致力于電力行業系統軟件平臺的研究和開發工作，針對電力行業需求開發了SAS-3000智能變電站輔助系統平臺軟件，并成功應用于國內多個電力系統項目中。

國際電工技術委員會IEC定義的兩個系列標準IEC61968和IEC61970定義了一種電力系統通用信息模型CIM和組件接口規范CIS。CIM現在已經比較成熟，在實時數據應用中得到了廣泛應用。國內電力行業在相關技術規范中已對視頻及環境監控系統平臺間互聯規范做出明確而詳細的描述，面向SOA架構，采用SIP+XML協議進行互聯通信。

SAS-3000智能變電站輔助綜合監控平臺軟件系統架構

SAS-3000智能變電站輔助綜合監控平臺軟件由南自信息技術有限公司完全自主研發，按照五層體系結構劃分為平臺支撐層、中間服務層、公共服務層、應用層。平臺支撐層由操作系統平臺、關系型數據庫、網絡通信協議構成。中間服務層主要為系統使用的各類中間件，包括數據訪問中間件、對象代理中間件、消息中間件。公共服務層由系統提供的各類公共服務構成，其中包括圖形、報表、曲線、權限、告警、流媒體服務等等。服務構建層提供一致的服務模型給上層應用，主要表現為服務接口、服務注冊、服務查找、服務訪問。應用層主要為面向在線監測、視頻監控、環境監控、綜合信息查詢顯示的各種應用模塊，其中涉及采集、計算、查詢、分析、流媒體功能及相關人機交互界面。

圖3系統平臺架構體系圖

SAS-3000智能變電站輔助綜合監控平臺軟件功能特點

跨區域異構平臺級聯

綜合信息全景視圖

全組態化設計

變電站及輸電線路三維建模

變電站全景高清視頻監視

遠程移動監控桌面

視頻監視與變電站巡檢結合

基于設備熱區的展示與選擇

基于一次接線圖的設備選擇及視頻聯動

內建插件機制

高清視頻的圖像矯正與虛擬云臺技術

關鍵技術趨勢

1)基于IEC61850標準實現系統互聯

系統采用IEC61850標準實現與第三方平臺對接，通過該標準采集第三方廠家設備的相關信息，并將采集到的信息上報給系統平臺或者其他廠家的系統平臺。這樣大大提升智能變電站輔助系統與第三方平臺接入能力，有利于智能變電站輔助系統在變電站實施部署。

2)圖形的組態化設計

系統提供快速構建控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具，處在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，使用靈活的組態方式提供良好的用戶開發界面和簡捷的使用方法，其預置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能。系統提供了完整而豐富的電力、環境、安防等專業圖元庫，系統使用者可按需要從數據庫中抽取數據，產生所需的功能報表、歷史曲線、實時曲線等查詢視圖，支持對實時視頻、錄像、系統對象列表、數據點、曲線等多種數據源自由組合，實現界面定制化，支持對現有一次接線圖、平面圖等圖像的導入、導出功能，支持多種矢量圖形及柵格圖像格式。

3)內建標準SIP和RTSP協議支持，實現跨區域多級異構系統互聯

SIP協議是一種信令控制協議，通過在監控終端中增加對SIP協議的支持，使得任何支持SIP協議的終端都可以加入到系統中獲得監控信息。這樣就可以形成一個開放的監控系統，實現隨時隨地地視頻監控。

RTSP是用來控制聲音或影像的多媒體串流協議，允許同時多個串流需求控制，并供了一個可擴展框架，使實時數據的受控、點播成為可能。

SIP和RTSP協議都是國際標準的應用層協議，支持這兩種協議，使得涉及多級區域間不同廠家異常系統的互聯互通成為了可能。

4)系統插件機制，實現對不同類型設備的即插即用

通過軟件插件機制，定義了對監控設備接入的統一接口規范，實現對編碼設備、攝像機、門禁、數據采集模塊、輔助設備等多種類型設備的即插即用功能，可以實現在不修改平臺軟件代碼、只配置設備參數的前提下完成對新設備的接入。這樣不但廠家自身可以實現基于設備統一接口規范的插件實現，第三方廠家也可以根據提供的設備統一接口規范獨立實現插件，并接入到系統中。

結束語

目前國內在智能變電站輔助系統方面的研究主要是從不同廠商從所擅長領域切入，以自身特長為重點研發，在標準化、系統一體化集成聯動、實用性等方面均有所不足。

因此，南自信息通過多年對變電站視頻監控、安全防范、環境監測、門禁管理、消防聯動的研發積累和理解，將進一步推動智能變電站輔助系統標準化和集成度，提高系統實用性。

隨著IEC-61850標準的推廣應用，智能變電站概念已在工程中獲廣泛實踐，全國已建成一定數量的智能變電站。同時我國智能堅強電網的規劃試點已經啟動，智能變電站領域的研究和建設工作也將為智能電網的發展打下基礎，智能變電站綜合輔助監控系統必將為變電站無人值班發展趨勢奠定基礎。

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