基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站遠程運維平臺設計分析

游金華

摘要：在電網(wǎng)現(xiàn)代化建設過程中，智能變電站廣泛投用，但在電網(wǎng)技術持續(xù)革新期間，變電站運維形式相對滯后，很多智能變電站都面臨著運維管理難度大、工作過程復雜、運維人員技術水平參差不齊、運維技術停滯等問題，所以急需革新電網(wǎng)設備運維系統(tǒng)。本文結(jié)合變電站遠程運維平臺的需求，基于物聯(lián)網(wǎng)設計一種變電站遠程運維平臺，并展開實驗驗證，證明基于物聯(lián)網(wǎng)所設計的變電站遠程運維平臺可明顯提升運維效率，具有良好的可行性。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);變電站;遠程運維平臺;設計

前言

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，變電站自動化設備的可靠性穩(wěn)步提高，理論上有助于減少設備的運維工作量;但實際上，由于變電站數(shù)量日益增多和自動化設備的類型、數(shù)量都迅猛增長，因基建工程、業(yè)擴報裝、設備預試、計劃檢修及缺陷處理的運維任務日益繁重，不但給電網(wǎng)的正常運行帶來了安全風險，同時也大大降低了供電可靠率。為此，開展變電站自動化設備運維管理系統(tǒng)研究，提高運維管理水平和運行效率，已成為保證電網(wǎng)安全、提高供電可靠性、完成各項經(jīng)濟技術指標的重要措施，而對變電站加強運維管理，可有效延長設備使用壽命，同時在變電站運維中引入現(xiàn)代化技術，可進一步提升運維質(zhì)量和效率，并使變電站運維人員降低維修風險。不過在變電站運維期間，容易受到外界變化因素影響，使變電站運維難度較大。為建立運維一體化的管理模式，維護電網(wǎng)正常運行，提升運維效率，有必要研發(fā)一種變電站遠程運維平臺，并聯(lián)合應用物聯(lián)網(wǎng)技術，為平臺設計提供可靠的技術支持，并使平臺功能更強大。

變電站遠程運維平臺的需求

對變電站進行后期運維，為提升運維效率和質(zhì)量，降低運維人員的安全風險，需要建立線上運維模式，在此基礎上逐步打造運維一體化工作模式。在變電站運維期間，涉及到的運維工作主要有監(jiān)測變電站運行數(shù)據(jù)、及時獲取故障以及自動保護數(shù)據(jù)、分析運行數(shù)據(jù)故障、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)維護以及變電站設備狀態(tài)維修等。具體的說，變電站遠程運維平臺主要有以下需求：①維護運維設備狀態(tài)數(shù)據(jù)。平臺設計過程中，要對設備運行狀態(tài)進行綜合考量，自動化、全方位的采集運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，之后通過分析明確設備運行數(shù)據(jù)有無異常，由此及早發(fā)現(xiàn)會引發(fā)設備故障的因素，為后續(xù)運維工作提供參考;②監(jiān)測變電站電能質(zhì)量。變電站運維期間，要采取有效措施保障變電站電能質(zhì)量，尤其要對電能質(zhì)量展開動態(tài)、全方位的監(jiān)測，由此及時分析電能質(zhì)量涉及到的問題;③對變電站運行過程進行視頻監(jiān)控。在對變電站進行運行維護期間，要積極利用監(jiān)控設備對變電站加強可視化管理;④環(huán)境預警。以遠程方式對變電站進行運行維護，要考慮環(huán)境變化因素的影響，如雷電、大風等天氣都可能影響到變電站絕緣、輸變電等設備運行，所以在設計遠程運維平臺期間要對外界環(huán)境變化加強關注[1]。

基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站遠程運維平臺設計

1、硬件設計

結(jié)合變電站遠程運維平臺提出的工作需求，本文基于物聯(lián)網(wǎng)設計一種變電站遠程運維平臺。該平臺的硬件架構中主要有三大模塊，分別是主站遠程管理模塊和變電站的遠程故障報警模塊、遠程運維終端管理模塊。其中主站遠程管理模塊的功能是對變電站設備各項運行數(shù)據(jù)進行管理，并主要體現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理方面。在設計此模塊期間，主要基于物聯(lián)網(wǎng)關的設計，對變電站設備各項運行數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集。變電站的遠程故障報警模塊關鍵是獲取設備運行期間產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析及時發(fā)現(xiàn)故障，以防在出現(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)而影響變電站正常運行。變電站的遠程運維終端管理模塊主要是將設備各項數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)等進行處理與存儲，結(jié)合相關數(shù)據(jù)分析設備出現(xiàn)故障的原因，為后續(xù)運維工作提供參考。在相關模塊運行中，可動態(tài)關注變電站所發(fā)生的故障。

（1）主站遠程管理模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)設計遠程運維平臺，主站遠程管理在該平臺中屬于核心管理模塊，此模塊主要功能是對變電站所有運維數(shù)據(jù)和相關設備運行中以及維護中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)加以管理。該模塊設計期間，主要借助物聯(lián)網(wǎng)技術在主站遠程管理模塊內(nèi)搭建核心功能框架。模塊設計環(huán)節(jié)，具體分為三個層次，分別是運維數(shù)據(jù)感知層、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸層和應用層。其中最關鍵的是應用層，在該層級中，主要會集成變電站運維所需各項設備信息，其涵蓋信息處理、通信服務、故障數(shù)據(jù)解析和調(diào)度等服務。設計中將服務器分布于接入端口當中，從而接入移動端運維數(shù)據(jù)，此模塊可為平臺開發(fā)奠定堅實基礎，輸送核心動力。

（2）變電站的遠程故障報警模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)設計變電站的遠程運維平臺，要重視針對變電站各項設備設立遠程故障報警系統(tǒng)，從而使后期系統(tǒng)運維更加高效。通過該模塊的設計，能讓核心模塊及時接收故障相關信息，同步進行信息反饋，使運維人員及時發(fā)現(xiàn)故障，同步采取有效的維護措施，維護變電站正常運行。在設計此模塊期間，首先要設置前置機來接收設備故障數(shù)據(jù)，在前置機的功能發(fā)揮下，及時、動態(tài)的抓取設備相關故障數(shù)據(jù)，同步輸入疑似故障數(shù)據(jù)。同時，要針對故障數(shù)據(jù)設計過濾墻，如果所抓取數(shù)據(jù)不能通過所設計過濾墻，則證明相應數(shù)據(jù)不屬于故障數(shù)據(jù);如果所抓取數(shù)據(jù)可通過過濾墻，則證明該數(shù)據(jù)屬于故障數(shù)據(jù)。通過過濾墻的故障數(shù)據(jù)會上傳至平臺主管理模塊，模塊接收到故障數(shù)據(jù)訊息后將馬上下達運維指令，啟動故障維修任務。

（3）遠程運維終端管理模塊

該模塊設計過程中，對變電站各項設備的信息視頻采集、編碼、壓縮等進行了綜合考量。在收集各項變電站信息基礎上，群存儲至終端模塊當中，所涉及到的圖片信息主要利用所設置傳感器、攝像機完成信息采集與獲取工作[2]。

2、軟件設計

基于硬件設計基礎進行軟件設計，在軟件設計環(huán)節(jié)重點實現(xiàn)故障數(shù)據(jù)采集功能，并設計運行流程。在采集平臺故障數(shù)據(jù)期間，首先要明確變電站設備所有數(shù)據(jù)中運維故障數(shù)據(jù)所占比重，同步結(jié)合相關數(shù)據(jù)計算故障測度值。設測度值是ci，則：

在采集故障數(shù)據(jù)基礎上，向平臺終端傳輸相關數(shù)據(jù)，從而完成運維平臺設計工作。

實驗驗證

1、實驗方法

實驗驗證中，研究對象是占地面積約900m2的某小型變電站，所設計平臺連同智能變電站設備運維平臺、以GSP為基礎的變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠程運維平臺，共同經(jīng)計算機編程，在該變電站當中應用[3]。試驗周期為一個月，對該變電站所出現(xiàn)故障的耗時以及故障分析精度進行檢測，對比不同平臺實際應用效果。

2、結(jié)果分析

結(jié)合實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)模型統(tǒng)一在站端進行配置和維護，區(qū)域端導入站端數(shù)據(jù)模型直接使用，站端模型有變更時，通過模型變更服務通知區(qū)域端，區(qū)域端通過文件服務獲取最新站端模型文件，實現(xiàn)模型同步更新，保持區(qū)域端與站端模型的一致性。在樣本變電站的故障監(jiān)測中，本文所設計平臺在三個平臺當中設備運維故障數(shù)據(jù)分析精度是最高的，且精度值一直超過90%，代表本文所設計平臺具有更好的故障數(shù)據(jù)分析效果，可信度更高。另外在實驗環(huán)境相同情況下，本文所設計平臺在分析故障數(shù)據(jù)中用時最少，并且都在4s以內(nèi)，證明其具有數(shù)據(jù)分析速度快的特點。

結(jié)束語

本文以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎設計變電站遠程運維平臺，通過設計三個硬件模塊，并設計故障數(shù)據(jù)提取算法，以發(fā)揮遠程運維功能。將所設計遠程運維平臺和兩種傳統(tǒng)平臺進行對比，實驗結(jié)果證明本文所設計平臺有更突出的性能和更好的應用效果。

參考文獻：

[1]保積秀，張真，閆涵.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能變電站二次運維管理系統(tǒng)[J].電子技術與軟件工程，2020（01）：220-221.

[2]荊哲.基于物聯(lián)網(wǎng)實景三維可視化裝置在智能變電運維工作的應用[J].電氣傳動自動化，2018，40（05）：51-52+50.

[3]白雪峰.淺析泛在物聯(lián)網(wǎng)在設備運維檢修階段的應用[J].山西電力，2019（04）：46-48.