變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中通信電源監(jiān)控模塊的一體化集成方法

呂 瑩，鞏洪峰

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司超高壓公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引 言

變電站智能化管理是當(dāng)前我國(guó)智能電力系統(tǒng)建設(shè)背景下的重點(diǎn)工作。在研究變電站智能化管理時(shí)發(fā)現(xiàn)，通信電源的智能監(jiān)控還未實(shí)現(xiàn)，部分建設(shè)通信電源監(jiān)控模塊的變電站系統(tǒng)也未實(shí)現(xiàn)與視頻及環(huán)境系統(tǒng)的集成和協(xié)調(diào)，導(dǎo)致通信電源監(jiān)控與系統(tǒng)整體監(jiān)控分離，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)形成冗余干擾。因此，目前變電站智能化建設(shè)以視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中的通信電源監(jiān)控模塊一體化集成方法研究為重點(diǎn)。本次研究針對(duì)某電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)范和實(shí)際情況進(jìn)行深入研究，探索一體化集成方法。

1 變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

為確保研究具有實(shí)踐意義，針對(duì)某電網(wǎng)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)方案進(jìn)行全面研究。結(jié)構(gòu)依靠監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)完成串聯(lián)，將變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)、站端處理單元（Remote Processing Unit，RPU）、通信電源囊括其中。站端處理單元是核心模塊，是實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用的關(guān)鍵。

（1）變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)主要完成監(jiān)控的全面管理，構(gòu)建監(jiān)控工作站、交換機(jī)、通信服務(wù)器、防火墻以及網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)于一體的監(jiān)控平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站的綜合運(yùn)行管控。

（2）遠(yuǎn)程測(cè)控終端（Remote Terminal Unit，RTU）是中間設(shè)備，利用接口協(xié)議與整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)形成串聯(lián)和集成。其應(yīng)用完美解決了主站與平臺(tái)的互聯(lián)互換問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了各位置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的統(tǒng)一管理，建立統(tǒng)一協(xié)議封裝后接入子系統(tǒng)。另外，RTU還集成站端視頻處理單元（Remote Video Unit，RVU）和遠(yuǎn)程控制單元（Remote Control Unit，RCU）等，能夠發(fā)送實(shí)時(shí)控制指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合運(yùn)行管控[1]。

（3）通信電源模塊是通信系統(tǒng)的關(guān)鍵，為通信系統(tǒng)提供核心電力。現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行背景下，電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)通信功能的需求量非常大，給通信電源造成壓力，經(jīng)常出現(xiàn)電路中斷和系統(tǒng)癱瘓等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的工作運(yùn)行。因此，針對(duì)此種情況，需要構(gòu)建通信電源監(jiān)控模塊，并與視頻及環(huán)境監(jiān)控形成一體化集成，方便整個(gè)變電站監(jiān)控運(yùn)行管理，繼而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找尋問(wèn)題，實(shí)施全面的變電站運(yùn)行監(jiān)控管理。

2 通信電源監(jiān)控一體化集成方法理論研究

一般情況下，通信電源監(jiān)控模塊需要獲取的數(shù)據(jù)多達(dá)數(shù)十種，同時(shí)變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合數(shù)量多且復(fù)雜，因此系統(tǒng)之間的集成方法研究極為困難。本文在研究某電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)后提出基于RPU的通信電源模塊的集成方法，在通信電源中應(yīng)用RPU，能夠?qū)㈦娫幢O(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成于環(huán)境設(shè)備，包括將遙信數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)分別虛擬化到遙信和遙測(cè)設(shè)備中，并將數(shù)據(jù)上報(bào)于資源列表。系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用之后，能夠?qū)崟r(shí)讀取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并且將采集到的通信電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)上，儲(chǔ)存于RPU。歷史數(shù)據(jù)采集后可以在RPU中根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)一般告警和嚴(yán)重告警2個(gè)級(jí)別的預(yù)警閾值。RPU設(shè)定聯(lián)動(dòng)策略，攝像機(jī)轉(zhuǎn)到預(yù)置點(diǎn)，實(shí)施聯(lián)動(dòng)報(bào)警。此時(shí)，預(yù)警閾值就是通信電源故障的預(yù)警[2]。

3 通信電源監(jiān)控一體化集成方法實(shí)踐

按照上述理論思路將通信電源與視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)集成一體化，主要包括確定監(jiān)控內(nèi)容、系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)執(zhí)行流程。

3.1 監(jiān)控內(nèi)容分析

按照理論分析可知，監(jiān)控內(nèi)容按照數(shù)據(jù)分類(lèi)主要包括通信電源的遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙信數(shù)據(jù)，具體如表1和表2所示。

表1 監(jiān)控遙測(cè)數(shù)據(jù)情況

表2 監(jiān)控遙信數(shù)據(jù)情況

3.2 系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)集成理論方法研究，設(shè)計(jì)的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)主要包括系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)、RTU模塊、前端監(jiān)控模塊。

（1）集成通信電源監(jiān)控系統(tǒng)集成模塊將與視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建統(tǒng)一管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，優(yōu)化電力系統(tǒng)監(jiān)控效果，保證監(jiān)控達(dá)到最佳質(zhì)量。集成控制模塊應(yīng)用電網(wǎng)控制協(xié)議（Power Grid Control Protocol，PGCP)[3]。

（2）RPU模塊建立以PGCP模塊、虛擬通信設(shè)備、虛擬遙測(cè)設(shè)備三者交互為核心，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理。

（3）前端監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)多個(gè)監(jiān)控器，能夠?qū)嵤┤娴谋O(jiān)控管理。整個(gè)監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)中，按照《通信局（站）電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)第3部分：前端智能設(shè)備協(xié)議》（YD/T 1363.3—2005）、《循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約》（DL 451—1991）和《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng) 第5-104部分：傳輸規(guī)約 采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC 60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)》（DL/T 634.5104—2002）3種規(guī)范，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信共享，采用Modbus協(xié)議將監(jiān)控模塊串聯(lián)。

3.3 系統(tǒng)執(zhí)行流程

通信電源監(jiān)控一體化集成后，集成應(yīng)用流程也需要重新規(guī)劃。本次研究重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化、系統(tǒng)啟動(dòng)、系統(tǒng)運(yùn)行等流程。

系統(tǒng)初始化過(guò)程中，基本設(shè)計(jì)為3個(gè)步驟，完成RPU初始化操作，流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)初始化基本操作流程

系統(tǒng)啟動(dòng)執(zhí)行程序需要先完善文件配置，驅(qū)動(dòng)注冊(cè)程序。RPU在系統(tǒng)啟動(dòng)文件后，在所有配置文件中對(duì)信息列表進(jìn)行讀取，并且對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行遙測(cè)，確認(rèn)遙信量和遙測(cè)量。遙信設(shè)備統(tǒng)一設(shè)置編碼，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)系統(tǒng)的全面管理管控，保證執(zhí)行程序設(shè)計(jì)應(yīng)用達(dá)到最佳效果。RPU采用主動(dòng)模式是啟動(dòng)平臺(tái)的關(guān)鍵。啟動(dòng)時(shí)，RPU開(kāi)始向平臺(tái)提出注冊(cè)申請(qǐng)，將處于虛擬狀態(tài)的環(huán)境量設(shè)備列表推送給平臺(tái)，平臺(tái)開(kāi)始顯示登錄模式。登陸者在平臺(tái)上輸入登錄驗(yàn)證密碼，RPU也開(kāi)始將環(huán)境量列表返回平臺(tái)，平臺(tái)與RPU形成聯(lián)合工作[4]。

系統(tǒng)運(yùn)行主要是遙信數(shù)據(jù)處理過(guò)程和遙測(cè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程。遙信數(shù)據(jù)處理過(guò)程為讀取遙信數(shù)據(jù)→讀取是否成功→設(shè)置虛擬遙信設(shè)備當(dāng)前值→是否第一次→通信狀態(tài)是變化→向平臺(tái)發(fā)送報(bào)警信息保存遙信狀態(tài)→間隔實(shí)踐→連續(xù)讀取→結(jié)束連接請(qǐng)求等。遙測(cè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程與遙信數(shù)據(jù)處理過(guò)程保持一致。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，按照主要流程完成各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)和操作，確保系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最佳效果。

4 通信電源監(jiān)控一體化集成方法實(shí)踐應(yīng)用總結(jié)

通信電源監(jiān)控一體化集成方法應(yīng)用非常關(guān)鍵，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)展具有非常重要的意義。而實(shí)際上，通信電源監(jiān)控一體化集成方法在應(yīng)用之后，能夠?qū)崿F(xiàn)電源監(jiān)控一體化集成管理，優(yōu)化了工程方式，也有利于整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展。本次研究將設(shè)計(jì)的電源監(jiān)控一體化集成方法應(yīng)用于某電源視頻及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

4.1 工程應(yīng)用

在實(shí)踐應(yīng)用中，RPU應(yīng)用過(guò)程需要屏蔽環(huán)境量設(shè)備的干擾，包括水浸、溫度、濕度以及通信電源等，實(shí)現(xiàn)RPU透明，并且應(yīng)用無(wú)縫接觸方式將RPU應(yīng)用于平臺(tái)。在使用方面，通信電源模塊集成設(shè)計(jì)并未改變整個(gè)系統(tǒng)外觀，未增加多余設(shè)備，使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)用更加方便和節(jié)能。設(shè)計(jì)的集成系統(tǒng)根本無(wú)須進(jìn)行其他操作，平臺(tái)是2個(gè)集成模塊的公用平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)集中化管理，系統(tǒng)應(yīng)用效率也有所提高[5]。

4.2 具體應(yīng)用特點(diǎn)展現(xiàn)

RPU集成方法應(yīng)用之后，通信電源監(jiān)控一體化集成方法應(yīng)用展現(xiàn)了獨(dú)特的功能特點(diǎn)。第一，集成方法具有兼容性，能夠兼容多種類(lèi)型、多種廠家的電源監(jiān)控模塊。第二，通信電源監(jiān)控工作開(kāi)展的過(guò)程中需要對(duì)遙信和遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬。因此，平臺(tái)在進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的過(guò)程中不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次特殊處理，平臺(tái)監(jiān)控通信電源管理模塊也無(wú)須重新設(shè)計(jì)流程，繼而形成無(wú)縫集成。第三，發(fā)生異常情況時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)，平臺(tái)就能收到報(bào)警數(shù)據(jù)，極大地提高了故障的響應(yīng)速度[6]。第四，用戶在應(yīng)用過(guò)程中，可以實(shí)施環(huán)境量數(shù)據(jù)管理，操作通信電源監(jiān)測(cè)管理，學(xué)習(xí)比較新的技術(shù)，降低使用難度。

5 結(jié) 論

通信電源監(jiān)控一體化集成方法主要依靠RPU應(yīng)用，在應(yīng)用中能夠逐漸完善信息，完成通信電源監(jiān)控綜合管理。經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，該方法具有兼容性、使用方便等多種優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)νㄐ烹娫幢O(jiān)控一體化集成方法的應(yīng)用研究提供幫助。