220 kV變壓器色譜在線預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

顧克拉，顧 冰， 姚建峰

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，對電力設(shè)備所采取的定期檢修制度已不能滿足電網(wǎng)的發(fā)展和安全運(yùn)行的需要。為此，需要對電力設(shè)備實施狀態(tài)檢修，即根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)決定該設(shè)備的檢修時機(jī)。為實施狀態(tài)檢修，確保主設(shè)備安全運(yùn)行的有效手段之一就是對電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備實施在線監(jiān)測。

變壓器色譜在線預(yù)警系統(tǒng)通過在線監(jiān)測，建立設(shè)備的故障預(yù)警機(jī)制，及時、準(zhǔn)確地預(yù)報設(shè)備內(nèi)部已存在的故障性質(zhì)、類型、部位、嚴(yán)重程度并預(yù)測故障的發(fā)展趨勢，從而減少變壓器突發(fā)性事故的發(fā)生。

1 變壓器色譜在線預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

220 kV變壓器色譜在線預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)運(yùn)行在色譜數(shù)據(jù)服務(wù)器上，通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)和色譜在線監(jiān)測裝置通信，將色譜數(shù)據(jù)采集并存儲到服務(wù)器上，然后通過IEC 104協(xié)議，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至PI系統(tǒng)服務(wù)器，運(yùn)行、檢修部門通過PI客戶機(jī)連接至PI系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行查看和數(shù)據(jù)分析。

系統(tǒng)軟件包括服務(wù)器采集軟件、端瀏覽軟件、IEC 104數(shù)據(jù)上傳軟件和PI數(shù)據(jù)庫接口程序。

系統(tǒng)基于Microsoft.Net技術(shù)平臺、XML技術(shù)、AJAX技術(shù)等進(jìn)行構(gòu)建，采用基于Webservice的中間件和多層架構(gòu)技術(shù)，面向項目整體需求，分析系統(tǒng)內(nèi)部的各種作用要素如用戶、數(shù)據(jù)、表現(xiàn)、權(quán)限、流程等，針對各種作用要素開發(fā)系列可自我管理、自我擴(kuò)展的管理構(gòu)件平臺，并最終形成可集成、可維護(hù)、可擴(kuò)展、高安全、高性能、高質(zhì)量的信息化平臺。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

（1）采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server， 簡稱B/S）架構(gòu)，通過瀏覽器就可以直接訪問系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)、參數(shù)等內(nèi)容，實現(xiàn)零客戶端安裝和維護(hù)，有效降低了運(yùn)行成本。

（2）采用準(zhǔn)確、可靠的智能譜峰識別技術(shù)，能不依賴于保留時間識別出峰的位置和高度，解決了保留時間變化對峰的識別和測量精度的影響。

（3）模塊化、多層設(shè)計理念，多層架構(gòu)使前臺展示和后臺邏輯處理有效隔離，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能有效抵御來自外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊和各種潛在風(fēng)險。模塊化設(shè)計能適應(yīng)各種靈活、多變的業(yè)務(wù)需求，在幾乎零編碼的情況下并在最短的時間內(nèi)對各模塊進(jìn)行重構(gòu)，以達(dá)到處理新業(yè)務(wù)流程的能力。同時，模塊化設(shè)計也有效降低了系統(tǒng)的耦合度，便于系統(tǒng)的維護(hù)和二次開發(fā)。

（4）傳統(tǒng)的B/S系統(tǒng)是通過HTTP協(xié)議在服務(wù)器和客戶機(jī)之間傳遞數(shù)據(jù)的，由于HTTP協(xié)議是面向無連接的通信協(xié)議，使服務(wù)器端和客戶機(jī)之間不能同步數(shù)據(jù)，只能通過刷新Web頁面來強(qiáng)制客戶機(jī)與服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，這樣即浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)帶寬，又影響了數(shù)據(jù)的實時性?；谏鲜隹紤]，系統(tǒng)大量采用了目前較為流行的AJAX技術(shù)，很好地避免了傳統(tǒng)B/S系統(tǒng)的這種缺點(diǎn)，增強(qiáng)了用戶的體驗感。AJAX技術(shù)采用JavaScript+XMLRequest對象，對Web頁進(jìn)行局部刷新，使數(shù)據(jù)狀態(tài)更新更為及時、有效。

（5）XML技術(shù)的應(yīng)用解決了統(tǒng)一的標(biāo)記語言和異構(gòu)應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)共享問題，為實現(xiàn)信息共享、數(shù)據(jù)交換和業(yè)務(wù)互動提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

（6）Microsoft.NET Remoting與 WebService 技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)具有了跨應(yīng)用程序域訪問的功能，只要符合SOAP協(xié)議規(guī)范的異構(gòu)B/S，C/S系統(tǒng)都能與本系統(tǒng)無縫連接，從而達(dá)到業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的共享。同時，.NET Remoting與WebService技術(shù)對于龐大、復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，能有效實現(xiàn)分布式、透明、安全的處理，大大降低了系統(tǒng)的負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)帶寬。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

（1）數(shù)據(jù)采集和存儲功能。將各個獨(dú)立主變的油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到中心數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一地分析、診斷、展現(xiàn)。

（2）通用API接口，將系統(tǒng)的主要功能模塊封裝成API函數(shù)，屏蔽業(yè)務(wù)邏輯處理的細(xì)節(jié)，為用戶提供友好、簡潔的調(diào)用界面，以便進(jìn)行系統(tǒng)的二次開發(fā)。

（3）系統(tǒng)遵循IEC 104/CDT電力規(guī)約，能夠通過網(wǎng)絡(luò)和PI系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行通信，并上報色譜濃度數(shù)據(jù)、報警參數(shù)、設(shè)備工作狀態(tài)，同時能將其他電力設(shè)備監(jiān)測廠家的數(shù)據(jù)無縫的上傳并集成到本系統(tǒng)中。

（4）采用B/S架構(gòu)模式，用戶無需安裝任何客戶端軟件，僅通過瀏覽器就可以直接訪問系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)、參數(shù)等內(nèi)容，系統(tǒng)會以直方圖形式來顯示監(jiān)測對象最新的一組數(shù)據(jù)，并會提供數(shù)據(jù)和設(shè)備的報警狀態(tài)，如圖2所示。

圖2 監(jiān)測數(shù)據(jù)直方圖（油溫8.2℃）

（5）可以查詢指定時段的色譜數(shù)據(jù)，并對每種類型的數(shù)據(jù)生成歷史數(shù)據(jù)趨勢圖（見圖3），包括線性坐標(biāo)和對數(shù)坐標(biāo)兩種表現(xiàn)形式，提供直觀、形象的顯示方式。還可以定制每條曲線的顯示狀態(tài)，并能夠進(jìn)行圖形放大、縮小、保存等操作，極大地方便了使用和操作。

圖3 歷史數(shù)據(jù)趨勢圖

（6）可以查詢指定時段的色譜數(shù)據(jù)，并對選定時段內(nèi)各種組分的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、計算和判斷，進(jìn)而生成歷史數(shù)據(jù)報表。通過此報表，能夠快速得到每組數(shù)據(jù)是否正常以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，如濃度、相對產(chǎn)氣速率、絕對產(chǎn)氣速率等。如果某組數(shù)據(jù)超過報警限，則報表中此組數(shù)據(jù)對應(yīng)的狀態(tài)為“一級報警”或“二級報警”，并且還會將此組數(shù)據(jù)中引起報警的組分?jǐn)?shù)據(jù)指標(biāo)均用紅色高亮顯示。歷史數(shù)據(jù)報表提供了一種直觀的顯示方式，還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行排序顯示、另存為Excel報表、打印等操作。

（7）譜圖數(shù)據(jù)分析譜圖數(shù)據(jù)是服務(wù)器端采集到的原始數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)既可以查看、分析遠(yuǎn)程服務(wù)器上的譜圖數(shù)據(jù)，也可以查看、分析本地計算機(jī)中存儲的譜圖數(shù)據(jù)（見圖4）。

圖4 譜圖數(shù)據(jù)顯示和分析

（8）系統(tǒng)提供了3種數(shù)據(jù)診斷方法，分別為改良三比值法、大衛(wèi)三角形法以及立方體圖示法。

3 系統(tǒng)的應(yīng)用

220 kV變壓器色譜在線預(yù)警系統(tǒng)對變壓器的油色譜進(jìn)行在線監(jiān)測和預(yù)警，為了更好地利用這個平臺，加裝接口后可輸入離線的變壓器油色譜數(shù)據(jù)，利用變壓器色譜在線預(yù)警系統(tǒng)的診斷系統(tǒng)，對主變色譜數(shù)據(jù)狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)視和故障診斷。故障診斷由運(yùn)行人員的個人行為改為由預(yù)警服務(wù)中心進(jìn)行故障診斷工作，變個人行為為智能的專家行為，有效地提高故障診斷的水平，管理部門也可實時對變壓器色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。

220 kV變壓器在線預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用后，不僅能達(dá)到對現(xiàn)有已安裝了在線監(jiān)測裝置的16臺主變進(jìn)行全天候監(jiān)測，彌補(bǔ)主變故障監(jiān)測滯后帶來的盲點(diǎn)，為狀態(tài)檢修提供有力的技術(shù)支撐，也給正在實施的220 kV變電站無人值班提供一個可靠的監(jiān)測點(diǎn)，可對220 kV及以上全部主變按統(tǒng)一的通信方式、統(tǒng)一的監(jiān)測平臺進(jìn)行監(jiān)測和管理。

變壓器在運(yùn)行情況下，取多組油樣進(jìn)行自動檢測，所得的數(shù)據(jù)繪制時間與氣體座標(biāo)的曲線圖進(jìn)行比較，對主變色譜數(shù)據(jù)狀態(tài)量進(jìn)行監(jiān)視和故障診斷，及時發(fā)出告警，讓運(yùn)行、管理人員有充分時間采取相應(yīng)措施，該系統(tǒng)的應(yīng)用將提高變壓器運(yùn)行可靠性，延長變壓器的使用壽命。

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