變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)研究

田小鷹

（南京國電南自軟件工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站一次設(shè)備匹配完整性在線監(jiān)測系統(tǒng)受到了更多的重視。通過建立完整的監(jiān)測模式，以便優(yōu)化綜合診斷評估的質(zhì)量，及時開展狀態(tài)監(jiān)測和故障預(yù)警，為變電站可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1 變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)總體框架

結(jié)合變電站的實際應(yīng)用要求，變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)一般利用分層分布處理模式完成相關(guān)工作，形成自上而下的站控層、間隔層、過程層框架體系，如圖1所示。

圖1 總體框架

站控層主要負責整個變電站測量工作的控制管理，能夠?qū)崿F(xiàn)實時性數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的對比分析，并直接顯示分析結(jié)果。與此同時，還能開展故障記錄分析、信息遠端傳輸?shù)裙ぷ鱗1]。

間隔層主要實現(xiàn)信號的傳輸，具體包含控制信號、故障信號、系統(tǒng)保護信號等，打造完整的信號傳輸通道，以便數(shù)據(jù)傳輸處理工作都能順利開展，維持良好的在線監(jiān)控效果。

過程層主要由各個設(shè)備上分布的傳感器實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)信息初步采集，要對采集后的狀態(tài)信息予以變化控制、傳輸管理以及合理性應(yīng)用，為整體信息監(jiān)督管理工作的可控化發(fā)展提供保障。

2 變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)功能

在變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境中，要結(jié)合實際應(yīng)用要求開展具體工作，建立完整的監(jiān)測平臺，保證監(jiān)測對象監(jiān)測水平的可控管理。

（1）容性設(shè)備絕緣監(jiān)測。借助對電氣一次設(shè)備末端泄漏電流的監(jiān)測，通過分析計算了解設(shè)備運行狀態(tài)下等值電容變化和介質(zhì)損耗等參數(shù)，以此評估設(shè)備的運行安全性[2]。

（2）設(shè)備運行狀態(tài)。利用基波法測定設(shè)備泄漏電流和阻性電流，實時性觀測設(shè)備的運行狀態(tài)，在真實反映實際運行情況的同時，指導(dǎo)工作人員開展對應(yīng)維護。

（3）斷路器動作特性監(jiān)測。利用霍爾電流互感器采集斷路器分合閘線圈、儲能電機等基礎(chǔ)組成部分的運動狀態(tài)波形和數(shù)據(jù)，綜合分析斷路器實際應(yīng)用情況，配合綜合計算分析的方式完成動作時間、速度監(jiān)測以及儲能電機工況監(jiān)測等。

（4）變壓器在線監(jiān)測。利用變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)完成油色譜在線監(jiān)測、局放監(jiān)測、瓦斯氣體含量監(jiān)測以及接頭溫度紅外監(jiān)測等，進一步明確變壓器的運行情況，從而減少安全隱患[3]。

3 變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)具體設(shè)計內(nèi)容

3.1 應(yīng)用模塊

（1）數(shù)據(jù)采集和處理模塊。針對一次設(shè)備監(jiān)測內(nèi)容進行匯總，建立基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集體系，完成局部放電等工況信息的數(shù)據(jù)集合平臺設(shè)計，并按照實時性采集信息完成故障評估、診斷。

（2）狀態(tài)異常報警模塊。依據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行設(shè)備狀態(tài)信息的評估和判定，在主接線圖設(shè)備具體位置上設(shè)置聲音和指示燈雙重報警信號，一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，就能第一時間通知相關(guān)設(shè)備管理人員開展具體處理工作，提高設(shè)備利用率。

（3）遠程維護模塊。發(fā)揮遠程維護功能的作用，利用軟件對數(shù)據(jù)處理裝置和通信裝置進行實時性管理，通過參數(shù)修改、故障診斷、遠動信息處理等方式保證遠程維護工作順利展開[4]。

（4）狀態(tài)存儲和查詢?；谶\動狀態(tài)實時性顯示的功能需求，將采集的數(shù)據(jù)按照對應(yīng)的類別予以存儲管理，確保管理人員能夠高效讀取生成曲線和報表。

3.2 傳感器設(shè)計

在變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)中要設(shè)置不同的傳感器結(jié)構(gòu)，以保證能及時完成信息的匯總管理，更好地指導(dǎo)工作人員開展針對性故障排查[5]。以溫度傳感器、濕度傳感器、SF6微水傳感器以及局部放電傳感器為例，具體內(nèi)容如表1所示。

3.3 無線通信網(wǎng)

為了滿足變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用中信息傳遞的需求，要整合技術(shù)內(nèi)容和智能應(yīng)用模式，利用ZigBee技術(shù)打造更加和諧的無線通信機制。對于協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由器節(jié)點以及信息采集調(diào)理節(jié)點，按照對應(yīng)的工序標準開展具體作業(yè)，提升無線通信效能。

（1）協(xié)調(diào)器節(jié)點。針對ZigBee技術(shù)建立對應(yīng)的子網(wǎng)體系，在建立網(wǎng)絡(luò)基準后以協(xié)調(diào)器節(jié)點作為路由中心，將收到的信息和數(shù)據(jù)直接利用RS485總線和上位機進行通信連接處理，保證控制工作的合理性和規(guī)范性，也為數(shù)據(jù)整合分析提供保障[6]。

（2）路由器節(jié)點。在綁定對應(yīng)信息傳遞過程的基礎(chǔ)上發(fā)揮路由器信息中轉(zhuǎn)的作用，有效提高信息傳遞的及時性和準確性。

（3）信息采集調(diào)理節(jié)點。在信息進入到收集網(wǎng)后，信息采集調(diào)理節(jié)點利用初始化傳感器進行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)采集和匯總，在成功匯總相關(guān)數(shù)據(jù)后將其借助路由器節(jié)點傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點[7]。

3.4 上位機設(shè)計

為了保證變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的規(guī)范性和科學(xué)性，要整合具體的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計結(jié)構(gòu)，確保在線監(jiān)測工作都能有序開展。

（1）登錄界面。構(gòu)建變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，打造更加安全可靠的設(shè)備監(jiān)管模式，以保證及時分析數(shù)據(jù)的運行狀態(tài)，從而開展針對性運維管理工作。在系統(tǒng)界面設(shè)置過程中，秉持安全性原則，利用用戶名和密碼綁定的機制要求管理人員即時登錄與即時退出[8]。

（2）監(jiān)測界面。監(jiān)測界面主要包括主監(jiān)測界面和子監(jiān)測界面。變電站一次設(shè)備接線圖一般會直接顯示在主監(jiān)測界面上，便于管理人員統(tǒng)籌管理一次設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)。管理人員點擊任意1個一次設(shè)備后會進入子監(jiān)測界面，可以了解對應(yīng)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。

（3）設(shè)備配置界面。設(shè)備配置界面主要包括傳感器配置和串口配置。傳感器配置就是對各個傳感器進行相應(yīng)位置的設(shè)置，并了解傳感器的具體參數(shù)，包括傳感器名稱、傳感器變換顏色內(nèi)容、傳感器報警的上限和下限等。串口配置是對串口執(zhí)行相應(yīng)操作指令，包括添加串口、刪除串口、變更操作等，并對串口的奇偶位、停止位、波動頻率以及數(shù)據(jù)位等予以合理性配置和處理[9]。

（4）故障報警界面。對于變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)而言，故障報警是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。一旦系統(tǒng)監(jiān)測出一次設(shè)備運行狀態(tài)量超出其自身的極限數(shù)值，系統(tǒng)就會發(fā)出聲音警報，此時管理人員要結(jié)合實際情況和歷史數(shù)據(jù)開展相應(yīng)的維護作業(yè)。在變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)中，通常采取的是燈光警報、語音警報以及狀態(tài)顯示警報。對于燈光警報，狀態(tài)異常下操作臺紅色警報燈亮起；對于語音警報，狀態(tài)異常下上位機發(fā)出特定警報聲；對于狀態(tài)顯示警報，在設(shè)備運行狀態(tài)正常情況下主監(jiān)測界面各個一次設(shè)備圖標穩(wěn)定，一旦異常便會不斷閃爍。

（5）輔助界面。結(jié)合實時性數(shù)據(jù)和匯總內(nèi)容生成專業(yè)報表，管理人員在查詢報表的同時可以實時打印。此外，系統(tǒng)會將采集的數(shù)據(jù)按照對應(yīng)要求繪制成歷史曲線，管理人員可以結(jié)合曲線內(nèi)容排查故障原因或制定檢修計劃[10]。

4 結(jié) 論

綜上所述，變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用具有重要的實踐意義，是維持變電站安全管理工作的根本。通過整合系統(tǒng)模塊和具體監(jiān)測內(nèi)容管理工作，最大程度地發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢作用，促進變電站的可持續(xù)發(fā)展。