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

[關鍵詞]智能設備、狀態(tài)檢測、EIS、EII

 
一、前言

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

近幾年電力事業(yè)飛速發(fā)展，新型電力設備大量使用，無人值班變電站的日益增多等，都給電力設備運行維護和管理人員帶來了許多新的問題，并且已經(jīng)嚴重制約了無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：由于各廠家設備采用的通訊接口并沒有相關的統(tǒng)一標準，因此帶來的結果就是變電站智能設備在通訊接口的選擇上存在著一定的隨意性，且數(shù)量、種類眾多，RS232/RS485/LAN并存。

2、由于各設備系統(tǒng)相對獨立，信息上傳需要各自獨立的專用通道，無形中就造成了網(wǎng)絡資源的浪費，同時眾多設備系統(tǒng)相對獨立的計算機軟件也給設備運行管理帶來許多管理成本的增加和眾多的不方便性，不利于運行狀況的及時掌握和運行故障的指揮處理。

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

基于以上存在的問題和現(xiàn)狀，本文依據(jù)“改傳統(tǒng)的定期檢測方法為狀態(tài)檢測，做到防患于及時”的創(chuàng)新理念，提出了一種新型變電站智能設備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案。該系統(tǒng)能將眾多智能設備方便地接入一個數(shù)據(jù)采集設備，并采用先進及可靠的通訊方式，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)場設備運行狀態(tài)信息能及時得到集中分析處理。

二、分布式智能蓄電池組監(jiān)控系統(tǒng)的總體結構

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

（1）變電所現(xiàn)場設備運行狀態(tài)信息采集儀（EII）：設備運行狀態(tài)信息采集儀安裝在設備運行現(xiàn)場，其主要功能是對各智能設備（如在線檢測設備、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、電能量采集終端、電壓表計等）采集的數(shù)據(jù)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術，通過100M以太網(wǎng)接入光纖網(wǎng)或輔以其他傳輸網(wǎng)絡（如GPRS）實現(xiàn)實時信息的可靠傳送。

（2）位于數(shù)據(jù)信息中心的遠程服務器數(shù)據(jù)采集平臺：數(shù)據(jù)采集平臺負責向現(xiàn)場采集儀發(fā)送通訊命令，接收和處理回送的設備運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)規(guī)約解釋，并將處理后的設備信息數(shù)據(jù)送入開放式實時數(shù)據(jù)庫，然后進行數(shù)據(jù)分析、處理、發(fā)布，等待設備運行狀態(tài)信息處理單元查詢，或供其它系統(tǒng)調(diào)用。

系統(tǒng)拓撲結構如圖所示：

三、系統(tǒng)硬件設計

目前各類設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——設備運行狀態(tài)信息采集儀，應滿足所有主流工業(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，支持遠程升級和調(diào)試；具體說來，本系統(tǒng)的硬件組成具有以下四個特點：

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

（2）采用協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)技術，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技術及DHCP Server IP地址分配技術對現(xiàn)場設備進行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備，構成了RS485通訊總線。在實施中，為了提高設備通訊的可靠性，注意設備之間信號的隔離和抗干擾，以及抗雷擊等大信號的沖擊。在每個設備接入總線的端口增加光電信號隔離裝置，解決不同設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。

四、系統(tǒng)管理分析軟件設計

系統(tǒng)計算機管理分析軟件是數(shù)據(jù)采集平臺的關鍵部分，由數(shù)據(jù)接收程序及WEB發(fā)布程序組成。整個數(shù)據(jù)采集平臺結構如:

（1）數(shù)據(jù)接收程序：現(xiàn)場設備運行狀態(tài)信息采集儀將采集的現(xiàn)場智能設備運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)發(fā)送至信息中心服務器，數(shù)據(jù)接收程序便負責實時接收各變電站智能設備的運行記錄數(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結構。

（2）WEB發(fā)布程序：采用B/S結構，以WEB形式為各變電站的智能設備建立臺帳，并具有基本設備運行狀態(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。最終結果以IE發(fā)布形式供局域網(wǎng)內(nèi)運維、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、蓄電池巡檢、諧波在線監(jiān)測裝置、電壓監(jiān)測儀、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)、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、濕度等眾多智能設備，為變電站實現(xiàn)無人值守奠定了良好的基礎。

（2）完善的告警處理功能
根據(jù)告警的性質(zhì)、重要級別進行分類，系統(tǒng)自動判別告警等級，完成相應處理工作，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)務支持功能
靈活的查詢功能和強大的報表功能相配合，對設備運行的歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)進行整理分析，以不同角度向管理者提供豐富的設備運維信息，為設備的大修、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)對設備狀態(tài)的診斷，加強對不良設備的維護，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、結束語

本文介紹的這種新型變電站智能設備狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)總體上具有模塊化、智能化、網(wǎng)絡化的特點，采用了先進的設計思想，對變電站智能設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，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。

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