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新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用
[ 通信界 / 劉棟梁 成學(xué)超 李曉明 山西省電力公司呂梁供電分公司 / m.k-94.cn / 2009/1/21 9:08:48 ]
 
1、 前言
  為了保證電力設(shè)備能安全、高效、可靠地運行,目前電力系統(tǒng)在線監(jiān)測設(shè)備以及變電所各類智能設(shè)備日益增多;特別在變電站實行無人值守管理后,對各類現(xiàn)場智能設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測就顯得極為重要,尤其是對設(shè)備運行狀態(tài)的遠(yuǎn)方監(jiān)測更為必要。
  但目前對各變電站設(shè)備運行狀態(tài)的信息處理仍存在分散管理的局面,對此類設(shè)備的管理尚缺乏一個統(tǒng)一的管理平臺,一些智能設(shè)備的信息數(shù)據(jù)未能上傳利用,或一些設(shè)備信息傳輸模式還停留在點對點的方式,各自組成單獨的系統(tǒng),其結(jié)果是:
 。1) 各種設(shè)備系統(tǒng)都需要各自不同的專用通道,造成通道浪費,且通訊可靠性也相對較差,影響了設(shè)備信息的實時性和有效性。
  (2) 受通訊規(guī)約和其他相關(guān)條件的限制,造成傳輸?shù)男畔⒘肯鄬p少,傳輸速度較慢,很多具有串口通訊功能的設(shè)備未能接入,設(shè)備信息未能得到充分利用。
 。3) 設(shè)備的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)得不到及時的共享與利用。
  基于以上存在的問題和現(xiàn)狀,結(jié)合呂梁地區(qū)無人值守變電站的進(jìn)一步推廣,且依據(jù)“改傳統(tǒng)的定期檢測為狀態(tài)檢測,做到防患于及時”的創(chuàng)新理念,開發(fā)了一種新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能將眾多智能設(shè)備方便地接入一個數(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)信息送入開放實時數(shù)據(jù)庫,借助于計算機的力量,使現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)信息能及時得到集中分析處理,
2、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)測系統(tǒng)(EIS”主要由以下兩部分組成:
  (1)變電站現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)信息采集儀(EII:設(shè)備運行狀態(tài)信息采集儀安裝在設(shè)備運行現(xiàn)場,其主要功能是對各智能設(shè)備(如在線檢測設(shè)備、變壓器色譜分析儀、智能直流屏、蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)、直流絕緣檢測、逆變電源、站用電系統(tǒng)、電能采集終端、電壓表計等)采集的數(shù)據(jù)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),通過100M以太網(wǎng)接入光纖網(wǎng)或輔以其他傳輸網(wǎng)絡(luò)(如GPRS)實現(xiàn)實時信息的可靠傳送。
 
 。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:數(shù)據(jù)采集平臺負(fù)責(zé)向現(xiàn)場采集儀發(fā)送通訊命令,接收和處理回送的設(shè)備運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)約解釋,并將處理后的設(shè)備信息數(shù)據(jù)送入開放式實時數(shù)據(jù)庫,然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、發(fā)布,等待設(shè)備運行狀態(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:
 
3、系統(tǒng)硬件設(shè)計
  目前各類設(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)計思想;同時,選用嵌入式32位實時操作系統(tǒng)(RTOS作為系統(tǒng)傳輸和通訊平臺,具有較強的可靠性和可擴展性,支持遠(yuǎn)程升級和調(diào)試;具體說來,硬件部分有以下四個特點:
  (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)場調(diào)試時間。
 。3)針對變電站IP數(shù)量有限這一問題,采用NAT技術(shù)及DHCP Server IP地址分配技術(shù)對現(xiàn)場設(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。在實施中,為了提高設(shè)備通訊的可靠性,注意設(shè)備之間信號的隔離和抗干擾,以及抗雷擊等大信號的沖擊。在每個設(shè)備接入總線的端口增加光電信號隔離裝置,解決不同設(shè)備通訊信號地電位不同的問題;同時對于從戶外經(jīng)過的RS485通訊線路加裝雷擊保護電路,減少大信號沖擊對通訊線路的損壞。
 
4、系統(tǒng)管理分析軟件設(shè)計
  系統(tǒng)計算機管理分析軟件是數(shù)據(jù)采集平臺的關(guān)鍵部分,由數(shù)據(jù)接收程序及WEB發(fā)布程序組成。整個數(shù)據(jù)采集平臺結(jié)構(gòu)如圖:
 
 。1)數(shù)據(jù)接收程序:現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)信息采集儀將采集的現(xiàn)場智能設(shè)備運行狀態(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)實時接收各變電站智能設(shè)備的運行記錄數(shù)據(jù)并加以解壓,分析,并存儲至開放式實時數(shù)據(jù)庫,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)備建立臺帳,并具有基本設(shè)備運行狀態(tài)信息的瀏覽,運行監(jiān)測界面,報警信息界面,各裝置詳細(xì)信息顯示界面,變電站級顯示界面,集控站級顯示界面,工區(qū)級系統(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)運行維護、管理人員察看和調(diào)用,同時也可實現(xiàn)分級管理。
  本系統(tǒng)計算機管理分析軟件具有以下四個主要特點:
 。1)直觀的實時監(jiān)控功能
  監(jiān)控對象包括直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測、電壓電流監(jiān)測、蓄電池巡檢、諧波在線監(jiān)測裝置、UPS電源系統(tǒng)、蓄電池組、交流配電屏、變壓器油在線監(jiān)測裝置、壓變(流變)泄漏電流在線監(jiān)測裝置、避雷器泄漏電流在線監(jiān)測裝置、電能采集系統(tǒng)、環(huán)境溫度、濕度等眾多智能設(shè)備,為變電站實現(xiàn)無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)、重要級別進(jìn)行分類,系統(tǒng)自動判別告警等級,完成相應(yīng)處理工作,包括:告警窗、聲、光提示,語音報警、短消息報警、email報警,以上報警信息可以接入調(diào)度的短消息平臺和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確認(rèn)而觸發(fā)的自動接管功能,保證系統(tǒng)所有重要告警都能被及時處理,并為值班人員的考評提供了客觀依據(jù)。
 。3)豐富的業(yè)務(wù)支持功能
  靈活的查詢功能和強大的報表功能相配合,對設(shè)備運行的歷史數(shù)據(jù)、實時數(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)備運行維護信息,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)。通過對運行數(shù)據(jù)的詳盡分析,實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的診斷,加強對不良設(shè)備的維護,做到防患于未然。對維護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,還可以方便地將采集數(shù)據(jù)加載到用戶數(shù)據(jù)庫(如上級公司PI數(shù)據(jù)庫)中,供其它管理系統(tǒng)調(diào)用,實現(xiàn)資源共享。
 
5、結(jié)束語
  本新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)總體上具有模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點,采用了先進(jìn)的設(shè)計思想,對變電站智能設(shè)備的維護方法由傳統(tǒng)的定期檢測轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢測,能及時掌握設(shè)備運行狀態(tài)信息,防患于未然。并且在各具體實現(xiàn)模塊上采用了最新的技術(shù),具有極強的可擴展性,擴大了系統(tǒng)的監(jiān)測功能和范圍,提高了系統(tǒng)的自動化程度和可靠性。
 
  變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)由山西電力公司呂梁供電分公司和杭州高特電子設(shè)備有限公司合作開發(fā),目前已投入運行。通過此系統(tǒng),直流設(shè)備維護人員就可以在監(jiān)控中心對各變電站直流設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控,免去了對各個變電站的現(xiàn)場定檢,特別是在直流設(shè)備發(fā)生運行異常時,運行維護人員能及時收到報警信號,及時處理?傊冸娬智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)的運行,減少了工作量,提高了工作效率,達(dá)到減員增效的目的。
 
參考文獻(xiàn):
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  6.劉鋒,夏春先,黃振和,基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng),國外電子測量技術(shù),2004(4):34~36

 

作者:劉棟梁 成學(xué)超 李曉明 山西省電力公司呂梁供電分公司 合作媒體:電力自動化產(chǎn)品信息網(wǎng) 編輯:顧北

 

 

 
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