智能電網輸變電設備綜合狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2013-11-27 16:19:00 北極星電力信息化網　點擊量：評論 (0)

1 引言輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體目標是要建立符合堅強智能電網建設要求的統(tǒng)一輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和標準開放的信息技術框架，安裝基于先進傳感技術的監(jiān)測裝置，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的標準化傳輸、設備狀態(tài)的實時

1 引言

輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體目標是要建立符合堅強智能電網建設要求的統(tǒng)一輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和標準開放的信息技術框架，安裝基于先進傳感技術的監(jiān)測裝置，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的標準化傳輸、設備狀態(tài)的實時監(jiān)測、預警、分析、診斷、評估和預測，實現(xiàn)設備的智能化、信息化，達到設備狀態(tài)自我感知、故障自我診斷的目的，為生產管理、監(jiān)測設備選型、智能電網決策分析支持技術提供決策所需要的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的建立一方面提高了在線監(jiān)測手段的集成化程度，依據(jù)綜合狀態(tài)診斷策略，節(jié)約設備維修保養(yǎng)工作所產生的費用，只在必要的情況下及按照最適當?shù)拇螖?shù)進行設備檢修，并減少或延遲定期維修及更換設備及其組件，從而減少停電時間及節(jié)省維修開支;另一方面，狀態(tài)監(jiān)測與評估能夠提高防止災難性故障的能力，從而取得策略性效益，包括提升系統(tǒng)整體安全，防止操作人員以及公眾在災難性故障中受到的損失與傷害，避免因系統(tǒng)不穩(wěn)定、損失負荷及環(huán)境污染而導致的潛在重大影響。

2 系統(tǒng)層次架構設計

整個系統(tǒng)分為過程層、間隔層、站控層、主站層共四層[1-4]。

圖系統(tǒng)結構圖

(1) 過程層

過程層裝置全部實現(xiàn)IEC61850，系統(tǒng)在某智能變電站內試點應用，主要實現(xiàn)以下狀態(tài)監(jiān)測量的監(jiān)測。

被監(jiān)測設備	監(jiān)測狀態(tài)量
主變壓器	油色譜（氫氣H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2七種氣體）
主變室	環(huán)境監(jiān)測(溫度、濕度)
GIS	SF6密度和微水（溫度、密度、露點）
GIS	GIS局放（放電量、相位、脈沖個數(shù)）
避雷器	泄漏電流（全電流、阻性電流、計數(shù)器動作次數(shù)）
電纜	電纜光纖測溫（線路負荷電流、導體溫度、測量溫度）

(2) 間隔層

實現(xiàn)被監(jiān)測設備相關監(jiān)測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)加工處理、標準化數(shù)據(jù)通訊代理、閾值比較、監(jiān)測預警等功能。

間隔層的監(jiān)測裝置均符合DL/T 860(IEC 61850)通信標準，直接與站端監(jiān)測單元通信，省去了綜合監(jiān)測單元。

(3) 站控層

站控層包括站端監(jiān)測單元(CAC)。實現(xiàn)整個在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行控制，以及站內所有變電設備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯集、綜合分析、監(jiān)測預警、存儲和標準化數(shù)據(jù)轉發(fā)等功能。

(4) 主站層

主站層除了包括數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測預警、數(shù)據(jù)顯示等基本功能外，更在高級應用功能方面進行深入研究，包括故障診斷、趨勢預測等。主站層架構采用開放式架構的狀態(tài)評估平臺，有利于實現(xiàn)多系統(tǒng)與裝置的數(shù)據(jù)共享，推動狀態(tài)檢修的發(fā)展,進而實現(xiàn)狀態(tài)評估與輔助決策平臺與SG186中相關系統(tǒng)中的橫向貫通。

(5) 基于CBM的主站層架構[5-7]

CBM開放系統(tǒng)結構(OSA—CBM，Open System Architecture for Condition Based Maintenance)是美國MIMOSA國際組織為規(guī)范系統(tǒng)集成各個廠家實現(xiàn)標準化接口提出的，該結構將CBM系統(tǒng)分成具有不同功能的七個層次，包含了建立一個CBM系統(tǒng)所需的各個功能模塊，分別為：數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)視模塊、健康評價模塊、預測模塊、決策支持模塊、數(shù)據(jù)展示模塊。它從狀態(tài)監(jiān)測的硬件要求到設備故障的診斷、預測及維修決策方案的人機交互界面都提供了一個規(guī)范。

3 綜合狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的主要功能可實現(xiàn)對電力設備狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測、傳輸、處理分析，實時反映設備的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)設備運行中的異常征兆，發(fā)出越限報警，提示設備可能有的潛在缺陷，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)診斷分析設備可能存在的故障。

1) 通訊控制功能

a) 在線監(jiān)測裝置參數(shù)配置。包括采樣周期、所監(jiān)測設備的標識、相關通信參數(shù)等。

b) 在線監(jiān)測裝置的激活與關閉。只有激活的監(jiān)測裝置才能采集其監(jiān)測數(shù)據(jù)。

c) 在線監(jiān)測裝置的手工測試。現(xiàn)場的在線監(jiān)測裝置立即啟動一次采集并將數(shù)據(jù)傳送給主站。

d) 校時。向在線監(jiān)測裝置發(fā)出對時命令，保證在線監(jiān)測裝置的時間與主站服務器時間同步。

2) 基本信息管理模塊

包括智能變電站基本信息、設備基本信息、監(jiān)測裝置基本信息、算法管理、監(jiān)測類型代碼管理、監(jiān)測裝置報警管理。

3) 系統(tǒng)管理模塊

包括對用戶、權限、系統(tǒng)日志的管理功能。

4) 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和處理

采用圖表方式直觀展示，并將不同監(jiān)測量區(qū)分多圖顯示，根據(jù)不同監(jiān)測參量設置對應的的數(shù)據(jù)采集周期。

在線監(jiān)測過程中，由于突發(fā)設備啟動、線路抖動和