监控技术

传统的视频监控系统只能提供局部的实时图像，对于分布广泛的风电场来说，无法直观了解监控点的位置和周围环境。文章通过集成三维地理信息系统(3D GIS)和视频监控技术，实现地理空间信息和视频图像的深度融合，以提高风电场的安全性和效率。首先识别视频中的目标、轨迹等信息，并与三维数字模型、地图等地理空间数据进行关联。然后实现实时视频监控、远程控制和报警联动等功能。最后结合三维GIS的仿真和三维设计成果展示，将传统管理模式提升为数字化、可视化和信息化的现代管理模式。该系统通过深度融合地理空间信息和视频监控，有效提高了风电场的运行管理水平，实现了该技术的推广应用。

国家电网公司设备管理部为规范变电站辅助设备监控系统建设，特下发《变电站辅助设备监控系统技术规范（试行)》，正文从系统架构、配置要求、基本功能、智能联动、远传功能、系统接口、设备性能、业务安全等方面进行了规范，同时在附录中对辅助设备监控系统信息点表、辅助设备监控系统与主设备监控系统之间的接口、锁控系统业务流程和规约文本、文件传输要求也进行了约束。

输电线路作为电力系统的重要组成部分，线路巡检工作的效率和质量将直接关系到输电系统的安全可靠运行。本文对目前国内外存在的巡线技术进行分析比较，指出各自的优缺点，对无人机巡线技术、机器人巡检技术及视频监控技术进行详细地探讨与研究，扬长避短，最后提出一种无人机巡检技术、线路机器人巡检技术与监控装置融为一体的综合巡线方式的设想方案，从而实现输电线路巡检“全天候、全方位、全数据、全自动化”的目标。

电厂安全生产管理支持系统通过物联网、互联网+等技术，对电厂特定工作环境实现区域分类授权管理、重要设备识别与定位、人员及车辆的综合定位与行为监控、危险源状态上报等，从而提升电厂的安全生产管理水平。安全生产管理支持系统融入了软件技术、射频无线定位技术、GPS定位技术、WIFI布网技术、视频监控技术、视频智能识别技术、人脸识别技术、二维码电子标签技术等众多跨领域跨学科的技术，涉及了业务联动、门禁管理、视频监控、智能识别、综合定位等多项信息子系统，具有范围广，整合度高，应用性强等特点。

智能变电站通信网络一旦发生故障，将大范围影响继电保护、监控系统的安全运行。例如，2018年西北某220kV变电站过程层通信故障导致母线保护退出运行；同年，河北牟庄220kV变电站站控层通信故障导致调度监控功能丧失。但现有技术无法有效监控网络故障，存在以下技术难点：①网络异常成环、多类型故障并发等现象可导致网络通信瘫痪，但信息表征错综复杂，存在偶发性，复杂故障实时侦测难度高。②网络风暴时链路流控易造成采样、跳闸等重要报文丢失，系统功能严重受损，异常报文精准隔离困难。③网络链路时延及抖动异常直接影响跨间隔保护速动性，但网络链路结点多、业务时间敏感度高、软件时戳精度低，导致无法实时精确监测网络链路质量。④变电站内网络级联关系复杂，现有交换机设备网络拓扑感知深度低，存在探测盲区，导致故障定位困难，影响运维检修效率。因此，亟需突破智能变电站通信网络实时管控关键技术。 在国网科技项目支持下，产学研团队攻克了复杂网络下故障实时侦测、异常流精准隔离、拓扑盲区动态探测等难题，研制出智能变电站通信网络监测与诊断系统。主要创新：①通信网络多级推演故障诊断技术。创建了覆盖多维信息的故障诊断专家库，提出了分层推演策略，实现了链路时延异常、拓扑连接异常等现有变电站网络故障100%实时监测。②网络精准靶向流控技术。构建了链路流量预测模型，提出了实时逐流分离监视控制策略，实现了网络风暴等异常流控时正常业务报文零丢失。③网络链路全路径质量监控技术。提出了变电站业务报文染色技术，创立了物理与逻辑路径合一的通信链路质量监测机制，链路时延、抖动等监测精度达到微秒级。④网络信息层级主动嗅探技术。提出了IED设备报文特征自主学习算法，创建了IED设备特征信息编码库，实现了全站网络拓扑实时动态感知。 该项目授权专利5项，发表论文7篇，获软件著作权2项，编写6项标准（国际标准1项、行标2项、企标3项）。中国电机工程学会组织的鉴定委员会认为项目成果整体达到国际领先水平。该项目实现了智能变电站通信网络全面监测零的突破，研发的智能变电站通信网络监测与诊断系统已成功应用于四川、浙江、江苏等27个省市自治区。根据应用反馈，项目成果可减少智能变电站网络调试、故障排查工作量50%以上，显著提升了通信网络运维管理效率，实现通信网络异常状态及时预警，提升电力系统运行可靠性。依托项目成果牵头编制了国际标准IEC61850-90-22，大幅提升了我国在电力系统通信网络技术领域的国际话语权和影响力。

本项目源自国家自然科学基金、河北省和江苏省科技项目及国家电网公司科技项目，涉及控制科学与工程、通讯工程、计算机科学与工程、状态监测与故障诊断等多个专业领域，内容主要包括风电场/光伏电站统一集中监测与控制、智能运维、大数据平台建设、故障预测预警、运营优化等方面。 项目通过研究统一平台的一体化监控技术实现了各新能源发电设备的统一监测监控，实现了场站快速并发控制和无功电压控制，避免了发电设备频繁启停、工作时间不均衡等问题，降低了新能源场站功率波动。搭建了新能源场站运行管理一体化架构平台，提出了风电光伏核心KPI指标，提出了物资全寿命周期管控方式，实现了物资流向可追湖，实时动态监控物资库存。针对新能源发电设备类型多、分布广、维修可达性差的特点，开发了故障预测预警系统，实时监控设备的故障发生及演化趋势，合理制定故障维修策略，提高运维效率，实现鲁能新能源产业的精益化运营管控。