[摘 要] 本文介紹了一種新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)，為設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)和不良設(shè)備的維護(hù)提供了檢修依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]智能設(shè)備、狀態(tài)檢測(cè)、EIS、EII

 
一、前言

隨著電力系統(tǒng)無(wú)人值班變電站的全面改造，為保證電力生產(chǎn)安全高效運(yùn)行，各生產(chǎn)部門(mén)對(duì)電力設(shè)備的狀態(tài)檢修提出了更高的要求。目前，電力設(shè)備的狀態(tài)檢修工作主要依賴于對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)以及在線監(jiān)測(cè)手段，這就要求設(shè)備的各種狀態(tài)信息能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程上送，運(yùn)行維護(hù)人員能夠及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備出現(xiàn)故障或呈劣化特征后采取相應(yīng)的保護(hù)措施，從而避免重大事故的發(fā)生，保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

近幾年電力事業(yè)飛速發(fā)展，新型電力設(shè)備大量使用，無(wú)人值班變電站的日益增多等，都給電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和管理人員帶來(lái)了許多新的問(wèn)題，并且已經(jīng)嚴(yán)重制約了無(wú)人值班變電站的快速發(fā)展。而造成這種現(xiàn)狀的原因主要有以下四點(diǎn)：由于各廠家設(shè)備采用的通訊接口并沒(méi)有相關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此帶來(lái)的結(jié)果就是變電站智能設(shè)備在通訊接口的選擇上存在著一定的隨意性，且數(shù)量、種類(lèi)眾多，RS232/RS485/LAN并存。

2、由于各設(shè)備系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，信息上傳需要各自獨(dú)立的專(zhuān)用通道，無(wú)形中就造成了網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，同時(shí)眾多設(shè)備系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)軟件也給設(shè)備運(yùn)行管理帶來(lái)許多管理成本的增加和眾多的不方便性，不利于運(yùn)行狀況的及時(shí)掌握和運(yùn)行故障的指揮處理。

3、由于受到眾多通訊規(guī)約和其他接入平臺(tái)（如現(xiàn)場(chǎng)RTU等）的限制，造成了各設(shè)備系統(tǒng)傳輸信息量上傳相對(duì)較少，一般為一些遙信量，同時(shí)傳輸速度較慢，并且很多具有智能通訊功能的設(shè)備由于不屬于同一相關(guān)系統(tǒng)而未能接入，使設(shè)備信息最終未能得到充分利用。
4、眾多設(shè)備系統(tǒng)一旦采用獨(dú)立通道和獨(dú)立管理系統(tǒng)后，由于要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備通訊協(xié)議進(jìn)行解釋?zhuān)@就需要投入大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間和人力，不利于大面積推廣。

基于以上存在的問(wèn)題和現(xiàn)狀，本文依據(jù)“改傳統(tǒng)的定期檢測(cè)方法為狀態(tài)檢測(cè)，做到防患于及時(shí)”的創(chuàng)新理念，提出了一種新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)能將眾多智能設(shè)備方便地接入一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并采用先進(jìn)及可靠的通訊方式，將所采集數(shù)據(jù)信息送入開(kāi)放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，借助于計(jì)算機(jī)的力量，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息能及時(shí)得到集中分析處理。

二、分布式智能蓄電池組監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本“變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（EIS）”主要由以下兩部分組成：

（1）變電所現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀（EII）：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀安裝在設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，其主要功能是對(duì)各智能設(shè)備（如在線檢測(cè)設(shè)備、變壓器色譜分析儀、智能直流屏、蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、直流絕緣檢測(cè)、電能量采集終端、電壓表計(jì)等）采集的數(shù)據(jù)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，通過(guò)100M以太網(wǎng)接入光纖網(wǎng)或輔以其他傳輸網(wǎng)絡(luò)（如GPRS）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的可靠傳送。

（2）位于數(shù)據(jù)信息中心的遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)采集平臺(tái)：數(shù)據(jù)采集平臺(tái)負(fù)責(zé)向現(xiàn)場(chǎng)采集儀發(fā)送通訊命令，接收和處理回送的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)約解釋?zhuān)⑻幚砗蟮脑O(shè)備信息數(shù)據(jù)送入開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、發(fā)布，等待設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息處理單元查詢，或供其它系統(tǒng)調(diào)用。

系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

目前各類(lèi)設(shè)備具有眾多形式的通訊接口，因此作為系統(tǒng)重要的硬件部分——設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀，應(yīng)滿足所有主流工業(yè)通訊接口及盡可能多的通訊接口的要求；并采用模塊化的設(shè)計(jì)思想；同時(shí)，選用嵌入式32位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）作為系統(tǒng)傳輸和通訊平臺(tái)，具有較強(qiáng)的可靠性和可擴(kuò)展性，支持遠(yuǎn)程升級(jí)和調(diào)試；具體說(shuō)來(lái)，本系統(tǒng)的硬件組成具有以下四個(gè)特點(diǎn)：

（1）能夠支持所有智能設(shè)備各自不同的通訊規(guī)約，具有RS232、RS485、LAN、開(kāi)關(guān)量等多種數(shù)據(jù)接入方式。

（2）采用協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，有效地降低了成本投入，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。

（3）針對(duì)變電站IP數(shù)量有限這一問(wèn)題，采用NAT技術(shù)及DHCP Server IP地址分配技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行IP地址重新分配，充分利用了現(xiàn)有IP資源。

（4）將信息采集儀的RS485串行通訊口駁接多種智能通訊終端設(shè)備，構(gòu)成了RS485通訊總線。在實(shí)施中，為了提高設(shè)備通訊的可靠性，注意設(shè)備之間信號(hào)的隔離和抗干擾，以及抗雷擊等大信號(hào)的沖擊。在每個(gè)設(shè)備接入總線的端口增加光電信號(hào)隔離裝置，解決不同設(shè)備通訊信號(hào)地電位不同的問(wèn)題；同時(shí)對(duì)于從戶外經(jīng)過(guò)的RS485通訊線路加裝雷擊保護(hù)電路，減少大信號(hào)沖擊對(duì)通訊線路的損壞。

四、系統(tǒng)管理分析軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理分析軟件是數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的關(guān)鍵部分，由數(shù)據(jù)接收程序及WEB發(fā)布程序組成。整個(gè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)結(jié)構(gòu)如:

（1）數(shù)據(jù)接收程序：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀將采集的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)發(fā)送至信息中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)接收程序便負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收各變電站智能設(shè)備的運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)并加以解壓，分析，并存儲(chǔ)至開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，本軟件采用C/S結(jié)構(gòu)。

（2）WEB發(fā)布程序：采用B/S結(jié)構(gòu)，以WEB形式為各變電站的智能設(shè)備建立臺(tái)帳，并具有基本設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的瀏覽，運(yùn)行監(jiān)測(cè)界面，報(bào)警信息界面，各裝置詳細(xì)信息顯示界面，變電站級(jí)顯示界面，集控站級(jí)顯示界面，工區(qū)級(jí)系統(tǒng)信息匯總界面等。最終結(jié)果以IE發(fā)布形式供局域網(wǎng)內(nèi)運(yùn)維、管理人員察看和調(diào)用，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理。

本系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理分析軟件具有以下四個(gè)主要特點(diǎn)：

（1）直觀的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能
監(jiān)控對(duì)象包括直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)、蓄電池巡檢、諧波在線監(jiān)測(cè)裝置、電壓監(jiān)測(cè)儀、變壓器油在線監(jiān)測(cè)裝置、壓變（流變）泄漏電流在線監(jiān)測(cè)裝置、避雷器泄漏電流在線監(jiān)測(cè)裝置、電能采集系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、蓄電池組、輸入/輸出總配電屏、輸出分配電屏、環(huán)境溫度、濕度等眾多智能設(shè)備，為變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守奠定了良好的基礎(chǔ)。

（2）完善的告警處理功能
根據(jù)告警的性質(zhì)、重要級(jí)別進(jìn)行分類(lèi)，系統(tǒng)自動(dòng)判別告警等級(jí)，完成相應(yīng)處理工作，包括：告警窗、聲、光提示，語(yǔ)音報(bào)警、短消息報(bào)警、email報(bào)警，以上報(bào)警信息可以接入調(diào)度的短消息平臺(tái)和OA系統(tǒng)，智能分析軟件快速的故障定位；提供了由于重要告警被延時(shí)確認(rèn)而觸發(fā)的自動(dòng)接管功能，保證系統(tǒng)所有重要告警都能被及時(shí)處理，并為值班人員的考評(píng)提供了客觀依據(jù)。

（3）豐富的業(yè)務(wù)支持功能
靈活的查詢功能和強(qiáng)大的報(bào)表功能相配合，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，以不同角度向管理者提供豐富的設(shè)備運(yùn)維信息，為設(shè)備的大修、更新、改造、選型等質(zhì)量管理提供可靠的依據(jù)。通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的詳盡分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的診斷，加強(qiáng)對(duì)不良設(shè)備的維護(hù)，做到防患于未然。對(duì)維護(hù)人員的日常工作提供了有效的管理、監(jiān)督手段。

（4）友好的軟件接口
軟件為本系統(tǒng)提供設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的同時(shí)，還可以方便地將采集數(shù)據(jù)加載到用戶數(shù)據(jù)庫(kù)（如上級(jí)公司PI數(shù)據(jù)庫(kù)）中，供其它管理系統(tǒng)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)資源共享。

5、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的這種新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體上具有模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，對(duì)變電站智能設(shè)備的維護(hù)方法由傳統(tǒng)的定期檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢測(cè)，能及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，防患于未然。并且在各具體實(shí)現(xiàn)模塊上采用了最新的技術(shù)，具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性，擴(kuò)大了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能和范圍，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和可靠性。

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