消弧線圈接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

王振邦　趙明　盧沖　宛月　莊麗娟　趙玉富

摘 要：采用在線監(jiān)測技術(shù)，利用移動互聯(lián)網(wǎng)通信，研制出一套消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)，運維管理人員通過計算機和智能手機，實時監(jiān)控消弧線圈限壓接地補償裝置現(xiàn)場運行的狀況，及時處理接地故障，避免了事故的發(fā)生，保證了供電可靠性，提高了電能質(zhì)量。

關鍵詞：在線監(jiān)測；移動互聯(lián)網(wǎng)；監(jiān)控；供電可靠性；電能質(zhì)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.195

0 引言

隨著城市配網(wǎng)快速發(fā)展和電力電纜大量應用，配電系統(tǒng)母線電容電流快速增長，出現(xiàn)了中性點接地補償裝置容量配置不足、運維管理不到位等較為突出的問題，導致了接地電弧引發(fā)火災、變電站母線短路、開關柜燒損等故障發(fā)生。

截至目前國內(nèi)還沒有一套成熟的方案，有效的管理電網(wǎng)中性點接地補償裝置日常運行，當前，電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的計劃檢修逐步向狀態(tài)檢修過度，這是國內(nèi)外電力發(fā)展的大趨勢，而要實現(xiàn)狀態(tài)檢修，首要問題就是要解決如何了解設備在運行中的狀況。近年來，國內(nèi)外電力科研部門、電力企業(yè)及電力相關的生產(chǎn)制造企業(yè)，為此做了大量的工作，研發(fā)了多種在線監(jiān)測裝置，已經(jīng)使很多電力設備處于運行中的在線監(jiān)測之下，為狀態(tài)檢修的實現(xiàn)打下了一定的基礎。

1 技術(shù)原理

消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)運用單片機數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采用ORACLE技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫，采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）模式又稱B/S結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng)服務器在線監(jiān)測軟件、智能手機終端應用軟件采用3ANY管理技術(shù)，將消弧線圈限壓接地補償裝置運行的數(shù)據(jù)通過GPRS無線模塊傳至聯(lián)網(wǎng)的服務器，用戶通過計算機終端應用軟件和智能手機終端應用軟件訪問服務器，可實時監(jiān)測消弧線圈限壓接地補償裝置運行狀況。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。硬件包括子站、服務器、運檢負責人員辦公計算機及智能手機，軟件部分包括信息傳輸模塊底層驅(qū)動程序、服務器監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、運檢負責人員辦公計算機端應用軟件、智能手機客戶端APP等。運維檢修人員可以通過辦公室計算機和智能手機實時查看變電站消弧線圈限壓接地補償裝置運行情況，對于接地故障、消弧線圈限壓接地補償裝置停運及由于配網(wǎng)擴展導致配置容量不足等問題，可以通過實時監(jiān)控運行情況，第一時間發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而提高電能質(zhì)量和供電可靠性，進而提升國網(wǎng)開封供電公司的核心業(yè)務。

總體結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖1。

2.1 子站

子站由安裝在消弧線圈限壓接地補償裝置信息數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)接口擴展單元和供電單元組成。河南電網(wǎng)的變電站運行了多個消弧線圈限壓接地補償裝置廠家，不同的廠家數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谝膊槐M相同，從現(xiàn)場運行設備統(tǒng)計結(jié)果來看，總的來說分兩大類，一是RS232串行數(shù)據(jù)接口，二是485數(shù)據(jù)接口。

由于現(xiàn)場消弧線圈限壓接地補償裝置接口都是與后臺綜合自動化系統(tǒng)或其他通信設備連接，消弧線圈限壓接地補償裝置現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)也是從此接口傳出，經(jīng)多次現(xiàn)場調(diào)研分析后，采用擴展此接口的方案，和對應后臺綜合自動化系統(tǒng)或其他通信設備接收到的設備運行數(shù)據(jù)一致，既能保證后臺綜合自動化系統(tǒng)或其他通信設備數(shù)據(jù)傳輸正常，也能接入信息通信模塊。達到實時監(jiān)測現(xiàn)場消弧線圈限壓接地補償裝置運行的真實情況目的。

針對上述分析結(jié)果，國網(wǎng)開封供電公司和河南恩湃電力技術(shù)有限公司合作開發(fā)了RS232全雙工數(shù)據(jù)通信接口擴展模塊，現(xiàn)已安裝在現(xiàn)場，達到了預期效果，數(shù)據(jù)通信正常。

2.2 服務器

2.2.1 數(shù)據(jù)庫服務器

a高性能原則。保證所選購的服務器，不僅能夠滿足運營系統(tǒng)的運行和業(yè)務處理的需要，而且能夠滿足一定時期業(yè)務量的增長。服務器處理器性能很關鍵，CPU的主頻要高，要有較大的緩存。

b可靠性原則。可靠性原則是所有選擇設備和系統(tǒng)中首要考慮的，尤其是有大量數(shù)據(jù)處理要求的、需要長期運行的系統(tǒng)上。考慮服務器系統(tǒng)的可靠性，不僅要考慮服務器單個節(jié)點的可靠性或穩(wěn)定性，服務器要具備冗余技術(shù)，同時像硬盤、網(wǎng)卡、內(nèi)存、電源此類設備要以穩(wěn)定耐用為主，性能其次。

c可擴展性原則。保證所選購的服務器具有優(yōu)秀的可擴展性原則。因為服務器是所有系統(tǒng)處理的核心，要求具有大數(shù)據(jù)吞吐速率，包括：I/O速率和網(wǎng)絡通訊速率，而且服務器需要能夠處理一定時期的業(yè)務發(fā)展所帶來的數(shù)據(jù)量，需要服務器能夠在相應時間對其自身根據(jù)業(yè)務發(fā)展的需要進行相應的升級，如：CPU型號升級、內(nèi)存擴大、硬盤擴大、更換網(wǎng)卡、增加終端數(shù)目、掛接磁盤陣列或與其他服務器組成對集中數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問的集群系統(tǒng)等。這都需要所選購的服務器在整體上具有一個良好的可擴充余地。

d安全性原則。服務器處理的大都是相關系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)，其上存放和運行著關鍵的交易和重要的數(shù)據(jù)。這些交易和數(shù)據(jù)對于擁有者來說是一筆重要的資產(chǎn)，他們的安全性就非常敏感。服務器的安全性與系統(tǒng)的整體安全性密不可分，如：網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全、數(shù)據(jù)加密、密碼體制等。服務器需要在其自身，包括軟硬件，都應該從安全的角度上設計考慮，在借助于外界的安全設施保障下，更要保證本身的高安全性。因此，首先從服務器的材料上來說要具備高硬度高防護性等條件，其次服務器的冷卻系統(tǒng)和對環(huán)境的適應能力要強，這樣才能夠在硬件上滿足服務器安全的要求。

e可管理性原則。服務器既是核心又是系統(tǒng)整體中的一個節(jié)點部分，就像網(wǎng)絡系統(tǒng)需要進行管理維護一樣，也需要對服務器進行有效的管理。這需要服務器的軟硬件對標準的管理系統(tǒng)支持，尤其是其上的操作系統(tǒng)，也包括一些重要的系統(tǒng)部件。因此，盡量選擇支持系統(tǒng)多的服務器，因為服務器兼容的系統(tǒng)越多，你就可以擁有更大選擇空間。首先數(shù)據(jù)庫服務器的性能要求很高，所以在CPU，內(nèi)存，以及硬盤等方面都有很高的要求，其次是存儲，存儲要具備良好的穩(wěn)定性，來滿足長期運作的服務器隨時讀取寫入等操作不會出現(xiàn)錯誤。

2.2.2 數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用ORACLE數(shù)據(jù)庫，ORACLE數(shù)據(jù)庫為世界上百分之五十左右的數(shù)據(jù)庫使用商提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，能在所有主流平臺上運行（包括 Windows）。完全支持所有的工業(yè)標準。采用完全開放策略?？梢允箍蛻暨x擇最適合的解決方案。對開發(fā)商全力支持。并獲得最高認證級別的ISO標準認證。其性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界記錄。

Oracle數(shù)據(jù)庫有如下幾個強大的特性：支持多用戶、大事務量的事務處理，數(shù)據(jù)安全性和完整性的有效控制，支持分布式數(shù)據(jù)處理，可移植性很強。

2.2.3 服務器在線監(jiān)測軟件

系統(tǒng)服務器在線監(jiān)測軟件采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）模式又稱B/S結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的興起.對C/S模式應用的擴展，是一種建立在WWW瀏覽器基礎上的開發(fā)模式。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過IE瀏覽器來實現(xiàn)的，用戶通過瀏覽器發(fā)送數(shù)據(jù)請求到服務器，而服務器把數(shù)據(jù)以HTML形式發(fā)回到客戶端，優(yōu)點是：運行、維護及升級方式簡單.能適應在不同人員，不同地點，以不同的接入方式（比如LAN.WAN，Internet/Intranet等）下實現(xiàn)的共同數(shù)據(jù)訪問和操作，軟件升級只需要升級服務器端即可；通用性強，部署和運行成本低。

2.3 用戶終端應用軟件

2.3.1 計算機終端應用軟件

終端軟件用于實時查看接收到的設備運行數(shù)據(jù)，根據(jù)權(quán)限可以查看多個變電站的數(shù)據(jù)，實時掌控設備的設備狀態(tài)、中性點電流、中性點電壓、電容電流、檔位、感性電流、殘流、脫諧度等數(shù)據(jù)，并可以查看歷史數(shù)據(jù)，分析設備運行情況，查看設備參數(shù)等。

2.3.2 智能手機終端應用軟件

應用3ANY管理技術(shù)，使得管理人員可通過個人智能手機，實時查看消弧線圈接地補償裝置運行狀況。為便于運維檢修人員使用，智能手機終端軟件界面同計算機終端軟件界面設計保持一致，使用簡單方便，和計算機終端配合使用，可達到隨時能掌握現(xiàn)場消弧線圈限壓接地補償裝置運行狀況。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題及改進措施

3.1 存在的問題

在近一年的試運行期間，發(fā)現(xiàn)消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)在長期運行的過程中，由于數(shù)據(jù)的不間斷通信出現(xiàn)消弧線圈限壓接地補償裝置控制器死機現(xiàn)象的發(fā)生，影響了數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 問題的改進措施

針對消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)控制器死機的現(xiàn)象，通過多次的試驗，找到解決控制器死機問題的方法。

3.2.1 適當延長數(shù)據(jù)的采集時間

現(xiàn)場試驗證明，在消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時間設置在3秒以內(nèi)，會出現(xiàn)控制器死機情況的發(fā)生，如果將數(shù)據(jù)采集時間設置為6秒以上，就可避免控制器死機情況的發(fā)生。

3.2.2 增加控制器看門狗模塊

將消弧線圈限壓接地補償裝置控制器增加看門狗模塊后，如果出現(xiàn)控制器死機現(xiàn)象，控制器會自動重啟，就可避免死機現(xiàn)象的發(fā)生。

通過上述兩種解決辦法，均能避免消弧線圈限壓接地補償裝置控制器死機現(xiàn)象的發(fā)生，達到消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的目的。

4 結(jié)束語

消弧線圈限壓接地補償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究，有效的避免了

接地故障等突發(fā)事件，可及時報警，為電力運維檢修人員消除故障贏得寶貴的搶修時間，確保電網(wǎng)安全、可靠的運行，提高電能質(zhì)量等提供了一套十分有效的在線監(jiān)測方案，對全面提升消弧線圈限壓接地補償裝置運維管理能力有十分重要的意義。

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作者簡介：王振邦（1982-），男，本科，工程師，主要從事變電檢修技術(shù)研究和管理工作。